恒压变频供水设备工作原理与选型应用指南

恒压变频供水设备是将交流变频调速技术与微机控制技术结合起来的自动供水系统。它通过微机对变频器输出频率进行自动分析调节，改变水泵电机的运行速度，从而在用水流量不断变化的情况下，使水泵输出压力保持稳定。其核心特性是恒压，很多场合选用变频供水，首要原因就是它能实现变流量条件下的恒压供水，而节能属于附带效果。不过在某些工况下，变频器还承担着实现软启动的作用。

设备主要特性

• 智能化程度高：系统采用微机控制技术，借助可编程逻辑控制器完成不同功能。
• 自动恒压：恒压是变频供水设备最基本的特性，基于PID闭环模糊控制技术，能根据用水量变化自动调整运行速度，在流量快速变化的同时维持压力恒定。
• 节能环保：加压泵按满负荷配置，当用水量较小时，系统可降低泵的运行速度，在满足用水需求的同时减少输出功耗，达到恒压与节能兼顾。
• 运行平稳：水泵启动时通过变频器缓慢软启，不会对管网造成压力瞬时冲击。
• 噪音低：目前主流设备多采用轻型立式多级离心泵加压，叶轮总成悬挂式安装，并配备多个硬质合金轴承，运行噪音和震动相对较小。
• 载波噪音需注意：变频器驱动电机时会产生载波噪音，即听起来刺耳的“滋滋”声，穿透力较强。若对噪音要求严格，可通过放大变频器功率、提高载波频率或选用较好的电机来改善。

恒压变频供水设备的工作原理

水泵的流量与压力成反比，流量变小时压力会升高，流量变大时压力会降低。如果水泵不经变频器驱动而直接接通电源，用水量变化时会导致管网压力急剧波动，造成水压不稳。因此需要调速。

调速的理论依据

三相异步电动机的转速与频率关系为：n=60f/p，其中n为电机转速，f为电源频率，p为电机极数。由公式可知，电机转速与频率高低成正比，改变频率即可改变电机转速。同一型号水泵在转速改变时，其工作点（流量扬程参数点）也会相应变化。即用水量少时低转速低载荷运行，用水量大时高转速全载运行以满足需求。

调速如何做到恰到好处

变频供水设备的调速过程基于模糊控制，控制系统预先并不知道需要多少频率才能满足用水需求，这就需要引入PID模糊控制。PID调速过程通过不断输出和对比来判断是否达到要求。基于PID闭环控制的过程大致为：系统将目标压力值与实时采集的压力值进行比对，如果目标压力值减去实时压力值的差值较大，说明压力差大，需要加速；如果差值较小或等于零，说明已达到设定压力，此时只需输出较小频率保持压力即可。

PID模糊控制并非真正“模糊”，PID三元素中的P、I、D三个数值修正可起到纠正过去、控制现在、预判未来的作用。简单说，下一个执行命令会根据上一个周期的反馈值来修正变频器输出，以尽量快速实现目标压力值与实时压力值差值为零，从而满足不断变流量条件下的恒压供水。

适用场景与使用限制

变频供水设备必须搭配外部水池或水箱使用，即需要将自来水蓄积到水池水箱后才能加压，禁止直接在市政管网上抽吸，以防强吸水产生负压干扰正常市政供水。如果要做直供式供水，需要采用无负压（管网叠压）供水设备。

该设备广泛用于各种民用或商用建筑二次供水、车站机场展会等公共供水、水处理环节加压、园艺或农业喷淋喷灌、工业生产流程给水或冷却水循环等。

1. 高层建筑、居民小区、别墅等居民生活用水；
2. 企事业单位、宾馆、写字楼、百货商场、大型桑拿浴、医院、学校、体育馆、高尔夫球场、机场等场所的日常用水；
3. 生产制造、洗涤装置、食品工业、工厂、工矿的生产用水；
4. 各种循环系统，自来水厂的中间加压泵站；
5. 老旧水池供水及其它形式供水的改造。

产品优点

1. 供水品质高：采用水泵出口恒压控制，无论系统用水量怎样变化，均能使管道出口压力保持恒定。
2. 运行可靠：采用进口变频调速器和国内优质水泵，具有完善的保护功能和自动、手动转换功能，运行可靠。
3. 节能：能根据用户用水量的变化调节水泵转速，使水泵始终工作在高效区，节电效果明显。
4. 操作简单：采用全自动控制，操作人员只需转换电控柜开关，即可实现所需工况。
5. 占地少、安装方便：整套设备只需一组控制柜和人泵机组，安装方便。
6. 延长水泵及电机使用寿命：对多台泵组均能可靠实现软启动，并且轮流运转，大大延长水泵及电机的使用寿命。
7. 应用范围广：可供流量5~5000吨/小时，扬程20~400米。
8. 经济效益显著：使用该设备可不设楼顶水箱，既减少建筑物造价，又克服了气压罐波动大、水泵启动频繁以及建造水塔一次性投资大、施工周期长、费用高等缺点。

系统组成与运行方式

恒压供水设备由气压罐、水泵及变频控制柜三部分组成。变频恒压供水系统设定参数后，通过微机控制变频器的输出频率，自动调节水泵电机的转速，实现管网水压系统自动恒稳于设定的压力值：用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小。这样既保证了供水效率，又满足用户对水压和水量的要求，同时达到提高供水品质和供水效率的目的，实现“用多少水，供多少水”。采用该设备不需建造高位水箱、水塔，水质无二次污染，是一种理想的现代化建筑供水设备。