交流异步电动机的转子转速n可以用下式表示

式中 f--定子供电电源的频率;

p--电动机的极对数;

s--异步电动机的转差率.

由式(1)可见，当平滑地改变异步电动机的供电频率f时，即可改变电动机转子的转速n..

式中的Q、H、P、n分别为水泵的流量、扬程、轴功率和转速.

由式(2)、式(3)、式(4)可知，基于转速控制比基于流量控制可以大幅度降低轴功率。

(1)把交流变频调速技术应用于城乡供水及农业灌溉中，达到节水节能效果;(2)根据项目需要，自己研制出水位显示控制器，提高自动化程度;(3)根据实际需要，研制出多段压力设置转换电路，适应农业多种灌溉方式;(4)将变频调速技术、可编程序控制技术、水位显示控制技术、压力传感技术等进行了集成。

1、基本构成

整个恒压供水系统由CX-B系列变频恒压供水自动控制装置与水泵电机组合而成(见图1).该装置由变频器(内含PID调节器)、可编程时控开关、可编程控制器(PLC)、水位显示控制器、远传压力表、水位传感器及相关电气控制部件构成，是一种具有变频调速和全自动闭环控制功能的机电一体化智能设备(见图2)，它可同时对一台或多台三相380V，50Hz的水泵电机进行自动控制.

图1变频恒压供水系统组成

图2变频恒压供水自动控制装置结构原理框图

2、工作原理

CX-B系列变频恒压供水自动控制装置以变频方式工作时，水泵电机以软启动方式启动后开始运转，由远传压力表检测供水管网实际压力，管网实际压力与设定压力经过比较后输出偏差信号，由偏差信号控制调整变频器输出的电源频率，改变水泵转速，使管网压力不断向设定压力趋近.这个闭环控制系统通过不断检测、不断调整的反复过程实现管网压力恒定，从而使水泵根据需水量自动调节供水量，达到节能节水的目的.

PLC的主要控制作用:(1)控制多台水泵(包括备用泵)循环软启动，周期性地以变频方式工作;(2)控制备用泵的自动启动.当第一台水泵电机以变频方式运行，并达到额定功率(即变频器输出电源频率达到50H)，而供水管网压力未达到设定压力时，第二台水泵电机会自动启动，并以工频方式运行，这时若管网压力仍不能达到设定压力时，第三台水泵电机会自动启动，第一台水泵仍以变频方式运行，达到保持管网恒压的目的，投入运行的水泵数量由装置根据管网压力自动控制.

水位显示控制器设有上、中、下3个水位控制限，当池水位从上限降到中限位置时，控制器输出补水泵启动信号，使补水泵向池内补水，补至上限时，控制器输出补水泵停机信号，停止补水;当池水位降到下限时，控制器输出取水泵停机信号，使取水泵停止取水，待水位上升到中限后，控制器使取水泵自动启动，恢复取水.

3、控制功能

CX-B系列变频恒压供水自动控制装置具有以下控制功能:(1)设有手动/自动切换电路，当切换至自动位置时，系统可根据出口压力变化，自动调节变频泵的转速和自动启动、停止备用泵，以维持出口压力恒定，当变频控制电路出现故障时，可切换至手动位置，使水泵直接在工频下运行，保证正常供水;(2)能够在1d内设置1~9个供水时间段，一周内各天的供水时间可以不同;(3)用PLC控制水泵(包括备用泵)全循环软启动，周期性地自动交换使用，以期水泵寿命基本一致;(4)地下蓄水池缺水后取水泵自动停机保护，补水泵自动开机补水，蓄满水后补水泵自动停机，蓄水池水位以数字显示;(5)故障显示及报警，具有缺相、短路、过热、过载、过压、欠压、漏电、瞬时断电保护等电气保护功能.

1、基本构成

整个恒压供水系统由CX-D系列变频恒压节水灌溉自动控制装置与水泵电机组合而成(见图1).一些节水灌溉基地设计有喷灌、微喷灌、滴灌等多种灌溉方式，不同的灌溉方式所需的工作压力不同.为使同一供水管网能为不同灌溉方式提供不同的工作压力，在CX-B系列变频恒压控制装置的基础上增加了多段压力设置转换电路，它可同时对一台或多台三相水泵电机进行自动控制(见图3).

图3变频恒压节水灌溉自动控制装置结构原理框图

2、工作原理

CX-D系列变频恒压节水灌溉自动控制装置除多段压力设置转换电路外，其他部分的工作原理与CX-B系列变频恒压供水自动控制装置相同.多段压力设置转换电路中设计了对应于喷灌、微喷灌、滴灌及管道灌溉4个压力档位，在进行灌溉时，PLC按灌溉方式输出对应的控制信号，压力设置转换电路自动转换到相应压力档位，该装置就在这一设定压力下以恒压供水，实现节水灌溉.

3、控制功能

除具有CX-B系列变频恒压供水自动控制装置的功能外，还具有压力转换功能.

引进先进技术主要的目的在于推广应用，把变频调速技术应用于水利行业及农业，实现了节能节水.几年来，通过向社会积极宣传变频节水节能技术的优越性，这一技术已逐步被水利行业及农业所接受.

在城乡供水方面，我们已经推广应用变频恒压供水自控装置12套，根据对其中四套装置运行数据的统计计算可知，可节约电能25%~50%，节水3%~10%.各台装置的节能率和节水率差异较大，其主要原因是各装置的运行环境差异较大，用水高峰与低谷流量差值大的装置节能率高，用水高峰与低谷流量差值小的装置节能率低;供水管路完好率高的系统使用该装置后，节水效果不显著，供水管路完好率低的系统使用该装置后，节水效果显著(由于恒压供水，减少了管网高压所产生的漏水).实践证明，使用变频恒压供水自控装置，不但能够节水节能，而且提高了供水质量，保证了供水管网的安全运行.

在农业灌溉方面，2001年6月为"99全国节水示范工程秦都项目区(咸阳市秦都区双照镇龙泉南村)节灌系统"设计并安装了变频恒压节水灌溉自动控制装置一套，使一条供水管网能够在不同时间段提供两种工作压力，既满足了微喷灌和滴灌的要求，又使灌溉管理大大简化.据2001年7~12月资料统计，节电17%，节水19%.2001年12月同陕西省农垦农工商总公司签订了合作合同，为该公司华阴农场节水灌溉增效示范项目设计安装6套变频恒压节水灌溉自动控制装置.该示范项目实施完成后，变频恒压节水灌溉自控装置与灌溉自动控制系统联网，将形成目前我国较高标准的节水灌溉自动控制网络，控制滴灌面积76hm2.

变频恒压自动控制装置，不但可广泛应用于高层建筑和自来水厂的供水系统中，而且能应用于农业水泵抽灌系统中，并在农业抽灌系统中刚刚开始应用，其节水节能技术具有强大的生命力和广阔的应用前景.