发射台变频恒压供水系统设计与应用
李会春 付亚军
摘要：河南省无线发射传输管理中心商丘骨干发射台位于商丘睢阳区路河乡，自建台以来一直以乡镇自来水作为生活和饮用水水源，自打机井作为灌溉和生活用水水源。自打机井因一墙之隔的一条长期被污染的河沟，水质受到污染，只能用来灌溉。随着乡镇快速化建设步伐的加快，经常出现因为施工、维修、停电等原因导致的停水。如遇长时间停水，传统的大水桶储水和桶装纯净水已经不能满足台站职工基本生活需要。随着员工数量的逐步增加，原有的供水措施更显得捉襟见肘，供水问题日益突出。为了从根本上解决台站用水问题，经中心领导和台站班子成员多次协商，最终淘汰了重新打机井、楼顶安装储水罐这两种传统方案，最终选定了开封市金原恒压供水设备厂生产的变频恒压供水设备。
关键词：恒压；变频；供水系统
现代电力应用中，对我国的国标电力50Hz的频率进行改变从而实现的交流电控制手段被称为变频技术，整个技术的核心元件是变频器装置。通过变频器可以对我国50Hz的交流电进行频率改变，以此来实现电机转速的调节变化，即通过变频器的运用将国标50Hz的交流电变化为频率在30Hz到130Hz之间的浮动变化。同时，电压的应用范围也扩大至142v到270V之间，从而实现负载的合理利用，并达到一定降低功耗、减小损耗、延长设备的使用寿命的效果。
下面一起来认识一下基本解决台站职工生活用水问题的变频恒压供水系统。
1 系统的组成
系统组成如图1所示。
由图1可以看出：1台最新性能PID变频控制柜、1个3吨的储水箱、1个压力罐、1个压力表和2台水泵并联组成了尖端加压供7k系统。系统设计可以自动运行来保证用户的恒压不定量用水需求，同时保证整个供水管网压力始终稳定，系统始终处在一个相对高效节能的环境下，运用变频器的目的是自动调节水泵的运行速度并调动单台或者多台的水泵参与系统的运行或者停止，从而使得整个供水系统始终保持在一个较为理想的恒压环境下，操作简单。
1.1 恒压供水变频控制柜
恒压供水变频控制柜主要由蓝智（LANZ）变频恒压供水控制器和深圳市英威腾电气股份有限公司生产的变频控制器组成。一体化主板式结构、除液晶显示弹性镀金插针外无任何多余线路插针或排线连接，适用EN，ANSI，UL，ASTM，ISTA国际运输及仪器设备运行震动标准。整板设计，故障点少、电气结构性能更稳定。线路板全面三防（防潮、防盐雾、防霉）处理，以此来保证电子线路的元器件始终保持在干燥稳定的环境下，以免受到侵蚀，提升设备的稳定性和安全系数。
变频控制柜是整个系统的核心。其主要功能及功能参数表如下：
（1）主要功能。整机简约设计，操作方便，内容丰富。在面板上可以任意手动、自动控制任何一台泵。工频、变频运行双色灯区别指示。
全液晶中文参数显示，数据清晰可见，有故障系统自动发生声光报警，并提供设备供应商联系方式。便捷的故障查询功能：可保存10条故障信息，方便了解控制器系统的运行情况。具备时间、日期和密码设定功能。选用模糊控制手段，对系统参数进行合理优化，整个系统容易上手，设备反应快，精细化程度高，切换泵时对管网压力冲击小。系统有定时换泵功能，从而避免水泵长时间运行，科学分配泵组运行时间，提高水泵寿命。
超高压力、无水、压力信号、防爆压力等自动检测功能，避免爆管和设备损坏，安全稳定。
故障自动检测屏蔽功能，系统判断出某一台水泵无法工作的条件下，可以自动跳过该水泵，对其余的水泵根据需要开机。
可以根据实际的用水需求相应调节系统压力，压力调节精度达到小于+0.01MPa。
反馈信号全部采用光电隔离，抗干扰功能更强大。
完善的变频器和电机电路保护系统，有效地实现了系统自动运行。
系统内所有的水泵互为主备，并自检故障水泵，可按新的需要组合控制。
（2）功能参数表，如表1所示。
1.2 储水箱
该5立方储水箱采用不锈钢材质，有1个自来水进水口、1个方便清洗水箱或对水箱进行维修时的排水口、1个浮球阀和1个磁浮子式液位计。
（1）浮球阀是由曲臂和浮球等部件组成的阀门，可用来自动控制水塔或水池的液面。具有保养简单，灵活耐用，液位控制准确度高，水位不受水压干扰且开闭紧密不漏水等特点；（2）液位计是物位仪表的一种。用来测量容器中液体介质的高低。
1主1副2台水泵均采用台州新界机电有限公司生产型号为Y68022三相异步电动机。额定功率1.1kW、额定电压380V.额定电流2.51A、频率50Hz、额定转速2800r/min、重量仅为12kg。
1.3 压力罐设备
所谓压力罐，即通过对密闭罐体内的空气进行增减压来维持贮水量变化时罐体相同的水压，因此也可以称之为气压给水设备。压力罐是整个系统的重要元件，连接水泵和供水管网，开启水泵后，水泵一边向系统内用户供水，一边向压力罐供水，压力罐水位的不断上涨使得罐内气体不断被压缩，管网压力也随之增加。当压力增长到系统预先设计的数值时，罐体顶部的压力气表接通触点，系统发出信号，水泵供电电路断开，停止工作。当管网用户用水量持续增大，在压缩气体作用下，储水罐内的水被不断压入管网系统，随着压力罐水位降低，罐体体压力也在不断减小。当压力进一步缩减至压力数值下限时，电接点压力表发出指令，水泵导通，开始工作。一般情况下，整个系统处于无人值守状态即可，系统依照用水量变化，自行调节水泵的导通和断开状态，从而保证系统压力降低时水泵可向管网供水。我台设计系统选用的压力罐为隔膜式压力罐。
1.4 远传压力表
远传压力表适用于测量对钢及铜合金不起腐蚀作用的液体、蒸汽和气体等介质的压力。因为在电阻远传压力表内部设置一滑线电阻式发送器，故可把被测值以电量传至远离测量的二次仪表上，以实现集中检测和远距离控制。
2 系统的特点
2.1 有效地杜绝了水压不足的问题
稳压变频装置的运用使得所有的用水设备都能保持水压的始终恒定。密闭的系统环境，从根本上杜绝了传统屋顶水箱密封性差的缺陷。取代传统的屋顶水箱供水方式，消除了水污染的源头。相应地降低了建筑成本，提高了建筑物屋顶等方位的利用率。取消传统的屋顶水箱，使建筑受力减小，使得建筑物的建筑成本降低。
2.2 节约电能，缩小占地面积
采用变频技术，水泵根据实际用水需求自动调节转速，提高了设备的效率，并且系统不需要庞大的屋顶水箱和远距离传输管线，施工量和施工期都大为缩减。
2.3 全自动化控制系统
系统全部实现自主研发，菜单多样性，可以根据实际用水量实现水压的精确控制。专用自主开发，具有多样化功能，能够提供尖端水准的精密控制。
3 实际使用中存在的问题
系统的设计理念为：当水压达到设定压力后，水泵停止工作，进入休眠状态；当压力下降到唤醒压力时，启动水泵工作。
商丘骨干发射台台站主楼为3层，而变频供水系统安装在室外空阔的地方，系统的出水口距离主楼约50米。
系统安装初期，3楼用水明显感觉水流忽大忽小，水压不稳。后经过与厂家沟通，通过在1楼放水做实验发现：如果一直用水，则电机一直高速运转，水压相对恒定。通过多次微调变频控制器的设定压力、休眠频率、休眠延时、唤醒压力、变转工延时、工转变延时等关键参数，水压逐渐趋于平稳。
4 结语
该恒压变频供水系统的使用，解决了传统储水及所储水长期不用水质受污问题；变频技术高效节能又环保；主备泵的轮换使用又延长了整个供水系统的使用寿命。真可谓“一举三得”。鉴于此，该恒压变频供水系统，可用于公园、果园、农场灌溉，生产制造和洗涤装置业，医院、学校、机场等公共场所，宾馆、写字楼等商用商厦，是一个值得推广、环保节能又高效的好产品。
