浅谈自动变频恒压供水设备的工作原理及安全性分析

　　恒压供水是一个供水体系正常运转的重要因素，自动变频恒压供水设备能够根据系统状态快速调整供水压力，实现全自动、无人值守、水压恒定。自动变频恒压供水设备以其投资少、投资回收期短、系统运行稳定可靠、占地面积小、高效节能、自动化程度高、操作控制方便等优势，已逐步替代了传统的水塔、高位水箱以及各种气压式供水设备。

　　1.自动变频恒压供水设备的工作原理

　　自动变频恒压供水设备系统由蓄水池、水泵机组、循环软启动变频柜、压力传感器、管路网络等构成，变频柜由变频调速器、变频控制器（PLC）、低压电器等组成，水泵一般选择同型号2~4台。

　　设备通过压力传感器检测管网压力并变为电信号送至变频控制器，经分析处理，将信号传至变频控制器来控制水泵转速。当用水量增加时，管网压力下降，此时水泵电机频率升高，水泵转速变快，出水量增加；当用水量减少时，水泵转速变慢，减少出水量，使管网压力维持设定压力值。在多台泵运行时，逐机软启动，由变频转工频至压力流量满足为止，实现了水泵的循环控制。系统设定的定时换泵控制功能，可均衡各泵的运行时间和磨损程度，延长泵组的整体使用寿命。

　　自动变频恒压供水设备有着高效节能、压力调节精度高、流量可连续调节、自动化程度高、功能齐全、运行合理等特点。

　　2.自动变频恒压供水设备的安全性分析

　　2.1变频控制器：

　　变频控制器虽然功能完善、可靠性高、适用性强、抗干扰能力突出，但也有其安全隐患：对环境温度及湿度的要求较高，通风散热不足以及过高的湿度等恶劣工作环境，会使变频控制器过热或绝缘性能降低，引发故障；另外，设备本身的安全质量问题、参数设定不合理、电磁干扰强烈等情况也会引起变频控制器的故障；如果使用不当，维护保养工作不到位，也会出现运行故障，导致变频器不能正常工作，甚至造成变频器过早的损坏，而影响正常运行。故障可表现为程序及运算的错误，产生误输入、误输出，系统出现误动作甚至失控。

　　2.2水泵机组：

　　在变频控制器故障的状态下，水泵电机可能无法实现在工频与变频之间的转换，水泵长时间工频运转，加大机械磨损，或可能出现机组频繁启、停，水泵承受剧烈的温度变化和交变应力，引起汽蚀和水锤现象，产生振动、磨损和泄漏等事故，导致水泵、电机和开关器件寿命损耗，或几台水泵可能无法正常轮转，长期不使用的水泵出现生锈堵转；生活、消防合用的供水设备，可能由于消防或水位信号误传，造成泵组全部工频启动，供水管网压力骤增，严重威胁供水管道及用水设施的安全，同时由于供水量的急剧增大，蓄水量一旦无法满足，就会有水泵空转、烧毁的危险；无正确操作规程、操作不当、管理不善等人为因素，也会给水泵机组带来极大的安全隐患。论文发表。

　　3.自动变频恒压供水设备安全性的提高

　　3.1完善功能设计：

　　（1）根据系统控制要求，进行合理的设备选型、可编程控制器的选取、参数的设定和程序的设计；

　　（2）变频控制器具备过流、过压、欠压、过载、短路、过热、失速防止、瞬时停电保护、复电自动启动、小流量自动停机、电机温度自动控制等自我保护与故障处理能力；

　　（3）水泵运行、切换过程全自动进行，具备故障自动报警、自动定期巡检、自动累计工作时间、自动定时轮换、故障泵自动退出等功能，软启软停，减少冲击电流；

　　（4）蓄水池水位、温差、压差等监测控制完备；

　　（5）其它节能、可靠性需求。

　　3.2变频控制器的安装、使用和维护

　　环境温度控制在-10~+40℃之间，以25℃±3℃为最佳，不能安装在发热量大的电器元件之下，周围有足够的通风散热空间；空气相对湿度控制在95%以下（无结露）；远离震动源，不可避免时需采取减震措施；控制柜封闭性良好、机械强度高。

　　抗干扰方面，保证良好的接地，控制回路线使用屏蔽线，合理布线，强电和弱电分离、保持距离，增加抗无线干扰滤波器等元件。

　　维护保养方面，加强每天的巡检及定期维修，完善日常运行巡检项目，定期对变频器进行断电维修检查，熟悉各种保护功能以确保正确使用变频器及故障查找。

　　3.3建立远程监控系统：

　　依据设备的智能化控制系统，对水量、水压、液位等进行远程在线监控、监测，监视和记录系统的工作状况，反馈实时信息。对采集的数据进行统计和处理，对整个系统的网络数据库进行管理、查询和分析，从而达到异地操作、监控和故障分析，实现通讯控制。

　　在实现全自动和远程监控的同时，摆脱对“无人值守”的形式依赖，尤其对故障信息的处理，必须采取远程操控和现场巡查相结合的管理模式。运行部门须建立完善的设备巡视检查制度、定期维护保养制度，制定严密的操作规程和各种紧急预案，加强安全意识，防范安全隐患。论文发表。

　　3.4设置设备出口安全阀

　　设置安全阀的目的是为防止变频控制器和水泵机组出现故障时的过压情况对供水系统所造成的危害，而并非为防止水锤。供水管网主干道一般采用给水铸铁管，过压情况一旦破坏了铸铁管在地沟内的固定支撑，管道就会发生位移，胶圈接口便会脱开，造成严重后果。另外，管道、设施超压使用不但有爆裂危险，而且用水设施的快速开闭方式将会产生水锤，威胁到供水系统安全。

　　在安全阀的选型上，可选用以水等液体为介质的封闭微启式安全阀或安全泄放阀，其工作原理是：当管路内压力超过允许值时，安全阀将随压力超过允许值的增长而按比例开启，继而全量排放，当压力降低到规定值时，安全阀会自动关闭，保证设备和管路的安全运行，安全阀的开度高度是微量的（为阀座喉径的1／40～l／20），不允许突然开启或关闭产生水锤现象。

　　4.结语

　　安全是相对的，即便是有着高科技和先进技术的自动变频恒压供水设备也同样如此。作为基础设施的重要组成部分，供水系统的安全问题必须重视，尤其以节能降耗及工艺优化需要为目的的住宅小区供水系统改造项目，需结合改造后的供水设备与住宅小区现有的供水系统的匹配情况，在设备投运初期即对系统运行的工作状况严密监控，对各种参数反复设定，确保自动变频恒压供水设备的节能性、安全性真正达到长期的稳定与可靠。