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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