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机电一体化在供水系统的应用

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  摘 要:供水系统的建设中,使用机电一体化,对水泵电机的速度进行调整,保证管网水压恒定。此方法是现在常用的供水系统施工技术。本文对机电一体化进行简单的介绍,重点阐述了在供水系统中的应用方法:先讲述了机电一体化在供水系统中的构造,主要由微机控制器进行数据的自动化调整,并向变频器下达指令,完成供水过程。然后通过变频调速技术,对水泵的使用进行讲解,保证整个供水系统运行的最佳化。
  关键词:机电一体化;供水系统;变频调速
  净水厂供水系统中,水泵是主要供水部件,可以为人们生活和工作提供足够的水量,传统供水系统中,水泵的使用不但令电能有所增加,水资源还浪费严重。随着技术的发展,摒弃传统供水水泵的使用,增加机电一体化,结合人们对水量的要求,调节水泵转速,减少电能的使用,提升水资源利用率,实现水资源的长久使用。
  一、机电一体化介绍
  机电一体化包括:计算机技术、电机泵、变频技术,在供水系统中的运用,其中最重要的是使用变频器,调节水泵电机的速度,保证供水压力的稳定。目前在供水系统的建设上,是一种行之有效的方法,代替传统建筑供水系统中水箱和水塔的运用,满足人们使用水量和供水压力的需求,为管网提供恒定压力,提升供水提供工作的节能水平。[1]机电一体化中变频调速器有滤波电路、GTR、整流电路等组成。380V工频三相电源,经变频器的转变,变为逆变器,并经过SPWM电路控制,最终输出一个正弦波的等效波形电动机,调节电压,保证供水系统电压恒定。
  供水系统中,使用机电一体化的优势有很多,主要有:操作比较简单;通过显示屏显示相关具体数据,直观向工作人员展示运行参数;检修和维修相对简单,可以快速进行维修;功能较多,可以结合供水系统需求,科学组合;具有一定转差补偿功能,调整机电设备数据,保证供水稳定;和计算机连接,可以令技术人员有效掌握有关数据;自动增加或减少供水速度,减少电机启动和减速装置,提升工作效率。
  二、机电一体化在供水系统中的应用
  我国城市供水泵站的工作,随着城市居民对水量需求的变化而发生变化,在小区水站供水时,需要结合居民生活规律,进行供水系统的调节,如居民在早上和晚上需水量增多,日常工作时间在公司,没有用水需求。供水系统供水时就要针对此规律进行,通过机电一体化的应用,有效调整水泵供水速度,降低资源浪费,机电一体化中的变频调速就是现在最高效的设备,
  从图中可知,由微机控制器进行调配,当压力传感器将供水系统中的压力信号,传输到微機控制器中,微机发出控制指令,改变变频器输出频率,控制水泵机组中相关设备工作,如调整水泵工作转速。此时结合人们对水资源的需求,设置管网压力值,最终产生闭环自动调节系统。此系统中最主要的是控制器发出指令环节,为了提升发出指令的准确性,需要使用现代最先进的计算机系统,令其内部建立波形发生器,对外输出准确的信号,产生环节跟踪电机的相应转速。还可通过有功电流,对实际工作情况进行检测和调节,实现电机转速自动化调整。
  当建筑或者小区中对水需求增加,或者是在早晚用水高峰期,为了保证供水稳定,可以使用两台主泵电机,循环切换工作,还可再加入辅助电机,工作流程如右图。图中1#和2#泵为主泵,在供水系统中循环切换启动,3#为辅助泵。实际工作时,1#水泵先运行,利用管网压力传感器转变水压信号,然后再输送到微机控制器中,和预设值进行对比,输出最精确的数据后,控制机电一体化设备频率输出,调整电电机和水泵的转速。当1#变频泵工作时,额定转速中管网供水压力小于设定值时,1#泵中自动转换至标准工频,待需水量大时,2#泵进行工作;当需水量减少时,管道压力和预先设计值不相符,2#泵频率逐渐下降,直到停止运行,由1#泵单独工作。按照上述顺序进行设计,最终实现供水系统自动恒压供水。此计划的实施,需要注意3#泵的运用。如果建筑或者小区中用水量变化与水泵供应量不符,1#和2#泵同时处于变频超低速运行,不是最好的选择,此时辅助泵就起到了作用,待两个主泵在工作中,变频速度低于一定程度后,即可自动停止工作,由辅助泵进行工作。当供水量增加时,1#和2#泵逐渐恢复工作状态,为了减少水泵工作中出现震荡性停止和开启的情况,可以将1#和2#泵和辅助泵中,安装定时器,控制水泵工作时间,一般情况下,水泵最低变频率设置为30HZ,辅助泵功率的选择结合供水系统中的用水量。
  如一小区中有居民450人,该小区使用三台水泵工作,两个功率为5.5kW,一个水泵3kW辅助水泵,供水时,结合居民用水量调整水泵工作数量,如平时开启一台,用水量大时开启两台。通过机电一体化中的变频调速技术,耗能小,平均一天只消耗35kW·h。[2]机电一体化在供水系统的运用,是科学技术发展的必然趋势,其中变频调速技术,已经得到建筑工程中使用人员的广泛使用,可以有效的解决水资源,令整个控制系统更加便捷和完善,降低成本输出,做到节能化管理。
  三、结论
  综上所述,建筑或者小区中供水系统的建设,使用机电一体化,可以有效的解决水资源的自动化控制和节能问题。其中变频调速技术,在国内范围内,都处于领先水平,在供水系统中的运用,有很高的价值,减少水资源的浪费,促进能源的可持续发展。
  参考文献:
  [1]鲁锋.变频调速技术在旋流井系统中的节能应用[J].节能,2019,38(02):59-61.
  [2]钟克.机电一体化技术在医院后勤管理中应用的重要性[J].自动化应用,2018(04):155-156.
  作者简介:王学林(1965-),男,汉族,山东陵县人,本科,高级工程师,研究方向:电气、供排水、机械工程。
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