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摘 要：针对铁路既有给水站变频改造后的使用情况、节能情况分析后提出一些改进措施，同时对使用变频设备以后对计量的影响提出了一些解决方案。
关键词：铁路供水；变频调速；节能；计量
前言
长期以来，铁路系统的给水基本沿袭着人工操作的方式，设备运行状态的监控也基本停滞在仪表的人工观测上。随着计算机自动化管理和信息化管理的发展，铁路给水自动化也日益得到人们的重视，但是，铁路生活给水站具有不集中性和供水量较小的特点，而且大部分给水站的既有设备不可能一次性的进行投资改造，所以也不可能马上达到计算机自动化的标准。由于变频调速给水系统既不需要改造既有的给水系统的水塔、管网，还可以根据具体情况决定是否使用水塔，降低了水资源的二次污染几率并减少了土建投资，而且设计得合理还能起到良好的节能效果，同时也具有计算机自动控制的可扩展性，因此，变频供水在铁路既有生活站的改造上得到了广泛的使用。
一、变频供水的分类
变频调速供水系统根据水泵出口压力的变化情况可分为两种：恒压供水系统和变压供水系统。当然，针对同一参照点也可以统称为恒压供水。
1.1 恒压供水系统
恒压供水系统是将远传压力传感器设在水泵机组的出水口采集参数，始终使水泵出水口的压力保持在一个稳定的值，如果有水塔一般设定水塔能进水为益，没有水塔则视水泵的工况点和管网的最不利点而定。在我段2002年对当阳给水站的变频改造中就是采用的恒压供水方式，变频器使用的是TD2100-4T0150S型，在应用中其设定值为0.51Mpa，选择依据就是水塔随时保证有150m3的水。当然根据季节的变化也采用过分时段供水。
1.2 变压供水系统
变压供水系统则是依靠设置在给水管网末端的远传压力传感器传递参数给控制柜内的PID调节器，PID系统通过自动调节使管网末端水压保持在一个恒定的值域，从而使水泵出水口压力和供水量依管路特性曲线而改变，而整个系统的扬程不变，也就是我们平时说的 “用户需要多少水，水泵就提供多少水”。
二、变频的节能
众所周知，使用变频设备能够起到节能效果，这也是变频设备能被广泛应用的一个关键原因。但是通过当阳给水站变频改造以后近一年的使用，我发现变频设备节能效果的好坏与供水量的变化有着非常大的关系，而且节能的效果也具有一定的比例。
2.1节能效果的比例
我段荆州给水站的变频器采用的是TD2100-4T0150S型，其额定容量是21KVA，额定输入电流是30A，额定输出电流是32A，适配电机是15KW，水泵机组为SLW80-250B型（Q=43.3m3，H=60m，电机功率N=15KW）。
经过平时运行中对系统的人为控制比较后发现，在用水低峰期流量接近于0 m3时，变频器如果不投入运行，水泵机组处于工频状态时，经测算水泵的输出功率大约在9.6KW/h，水泵的扬程H=71m；如果变频器投入运行以后，水泵机组进行了变频调速控制，此时水泵的输出功率大约6.2kw/h，水泵扬程H=56m，变频器自身耗电量大约为0.42kw/h（通过单独的接用电度表测量后得到的数据），耗电总功率为6.62kw/h。
在用水高峰期间，水泵机组一直处于额定工况点，变频器无论是否投入运行，水泵机组的功率都是15kw/h，加上变频器本身的耗电量0.42kw/h，总功率为15.42kw/h。
通过比较分析得出：供水系统在没有处于变频调速控制状态下的时候，耗电量的大致范围是9.6 kw～ 15 kw ，最小耗电量为9.6 kw ；供水系统在处于变频调速控制状态下的时候，耗电量的大致范围是6.62kw～15.42kw，最小耗电量也是6.22kw/h；这说明，变频供水系统的节能最大比例在用水低峰期，耗电量的差距为9.6-6.62=2.98kw/h，其节约电量与额定电量的比例大致为19.8%。
2.2节能效果的影响因素
通过上面分析的比例，可以看出在低峰期水泵机组节能效果最好，但是需要指出的是，供水系统在处于用水低峰期时，比如夜间，供水系统内用水量非常小，甚至在有些时候接近于零流量时候，在这种情况下，若依靠在水泵机组的运行来维持系统压力，不仅会降低水泵的使用年限，而且效率很低，虽然在理论上，变频后的水泵机组流量在高效范围可以近似于零，但实际上水泵的转速不可能无限制地减小，所以当供水系统需要的流量很小时，供水系统的压力仍然为设定值，而此值却大于管路此时需要的压力，也就不可避免的造成了一定程度上扬程的浪费。
由此可见，为了更好的发挥变频器的节能效果，变频器的调节范围也不能无限制的进行扩大，也受到了水泵机组的特性曲线的控制。经过比较，也证实了变频器厂家推荐的最佳调节范围是对的，就是下调频率10-30%能发挥最大节能效益，如再往下调频率只会使水泵运转而不出水的工况，那就超出设备的极限了。
三、变频后的计量
随着荆州供水系统的变频使用，荆州给水站的供水量、能耗、漏耗率明显下降，起到了一定的节能效果。但是，经过对一年来水费的回收分析，各用户的用水量同期比较，我发现回收水量也出现了一定程度上的下降，开始以为是用户减少造成的，后来经过采用便携式超声波流量计实地测量后发现与变频有一定的關系才逐渐认识到问题的严重性，经过二个多月认真的观察和监测，终于发现了问题症结所在。
荆州物资转运站是荆州地区最大的用户，历史最高记录月用水量4200m3，平均也是3000 m3，而去年陡然降低到了月用水量1000 m3左右，虽然随着物资站的居住人员部分搬迁，对用水量存在一定数量上的减少，但是也没有达到如此大的差异。后来经过调查发现，影响水量降低的原因就是变频。在没有改造以前，荆州地区由于是生活给水站，采用的是定时供水，物资站的计量水表为DN100mm口径的旋翼式水表，并在其单位院内设有高位水箱，调节定时供水造成的用水问题。由于定时供水时瞬间流量很大，水表原来也能很好的发挥其计量作用，可是取消定时供水采用变频以后，当供水系统处于低频率状态，而流量又很小的时候（如夜间），尤其是整个地区供水系统用水量小于20m3/h 的时候，物资站的DN100mm口径的计费水表则显得力不从心了，也就造成了水费的流失。当使用测量范围比较精确的超声波流量计进行计量时，通过测定的数据一累加，明显显示其月用水量在2000m3以上。查清原因后，及时更换了计量装置，运行近3个月，每月回收量都在2200m3左右。
四、结束语
目前，给水变频器的运用越来越很广泛，而且其技术更新很快，不断有新型设备推向市场，走向用户。只有把握变频器的发展方向，才能更好的了解它，应用它，让它更好的服务于铁路运输生产。
关键词：铁路供水；变频调速；节能；计量
前言
长期以来，铁路系统的给水基本沿袭着人工操作的方式，设备运行状态的监控也基本停滞在仪表的人工观测上。随着计算机自动化管理和信息化管理的发展，铁路给水自动化也日益得到人们的重视，但是，铁路生活给水站具有不集中性和供水量较小的特点，而且大部分给水站的既有设备不可能一次性的进行投资改造，所以也不可能马上达到计算机自动化的标准。由于变频调速给水系统既不需要改造既有的给水系统的水塔、管网，还可以根据具体情况决定是否使用水塔，降低了水资源的二次污染几率并减少了土建投资，而且设计得合理还能起到良好的节能效果，同时也具有计算机自动控制的可扩展性，因此，变频供水在铁路既有生活站的改造上得到了广泛的使用。
一、变频供水的分类
变频调速供水系统根据水泵出口压力的变化情况可分为两种：恒压供水系统和变压供水系统。当然，针对同一参照点也可以统称为恒压供水。
1.1 恒压供水系统
恒压供水系统是将远传压力传感器设在水泵机组的出水口采集参数，始终使水泵出水口的压力保持在一个稳定的值，如果有水塔一般设定水塔能进水为益，没有水塔则视水泵的工况点和管网的最不利点而定。在我段2002年对当阳给水站的变频改造中就是采用的恒压供水方式，变频器使用的是TD2100-4T0150S型，在应用中其设定值为0.51Mpa，选择依据就是水塔随时保证有150m3的水。当然根据季节的变化也采用过分时段供水。
1.2 变压供水系统
变压供水系统则是依靠设置在给水管网末端的远传压力传感器传递参数给控制柜内的PID调节器，PID系统通过自动调节使管网末端水压保持在一个恒定的值域，从而使水泵出水口压力和供水量依管路特性曲线而改变，而整个系统的扬程不变，也就是我们平时说的 “用户需要多少水，水泵就提供多少水”。
二、变频的节能
众所周知，使用变频设备能够起到节能效果，这也是变频设备能被广泛应用的一个关键原因。但是通过当阳给水站变频改造以后近一年的使用，我发现变频设备节能效果的好坏与供水量的变化有着非常大的关系，而且节能的效果也具有一定的比例。
2.1节能效果的比例
我段荆州给水站的变频器采用的是TD2100-4T0150S型，其额定容量是21KVA，额定输入电流是30A，额定输出电流是32A，适配电机是15KW，水泵机组为SLW80-250B型（Q=43.3m3，H=60m，电机功率N=15KW）。
经过平时运行中对系统的人为控制比较后发现，在用水低峰期流量接近于0 m3时，变频器如果不投入运行，水泵机组处于工频状态时，经测算水泵的输出功率大约在9.6KW/h，水泵的扬程H=71m；如果变频器投入运行以后，水泵机组进行了变频调速控制，此时水泵的输出功率大约6.2kw/h，水泵扬程H=56m，变频器自身耗电量大约为0.42kw/h（通过单独的接用电度表测量后得到的数据），耗电总功率为6.62kw/h。
在用水高峰期间，水泵机组一直处于额定工况点，变频器无论是否投入运行，水泵机组的功率都是15kw/h，加上变频器本身的耗电量0.42kw/h，总功率为15.42kw/h。
通过比较分析得出：供水系统在没有处于变频调速控制状态下的时候，耗电量的大致范围是9.6 kw～ 15 kw ，最小耗电量为9.6 kw ；供水系统在处于变频调速控制状态下的时候，耗电量的大致范围是6.62kw～15.42kw，最小耗电量也是6.22kw/h；这说明，变频供水系统的节能最大比例在用水低峰期，耗电量的差距为9.6-6.62=2.98kw/h，其节约电量与额定电量的比例大致为19.8%。
2.2节能效果的影响因素
通过上面分析的比例，可以看出在低峰期水泵机组节能效果最好，但是需要指出的是，供水系统在处于用水低峰期时，比如夜间，供水系统内用水量非常小，甚至在有些时候接近于零流量时候，在这种情况下，若依靠在水泵机组的运行来维持系统压力，不仅会降低水泵的使用年限，而且效率很低，虽然在理论上，变频后的水泵机组流量在高效范围可以近似于零，但实际上水泵的转速不可能无限制地减小，所以当供水系统需要的流量很小时，供水系统的压力仍然为设定值，而此值却大于管路此时需要的压力，也就不可避免的造成了一定程度上扬程的浪费。
由此可见，为了更好的发挥变频器的节能效果，变频器的调节范围也不能无限制的进行扩大，也受到了水泵机组的特性曲线的控制。经过比较，也证实了变频器厂家推荐的最佳调节范围是对的，就是下调频率10-30%能发挥最大节能效益，如再往下调频率只会使水泵运转而不出水的工况，那就超出设备的极限了。
三、变频后的计量
随着荆州供水系统的变频使用，荆州给水站的供水量、能耗、漏耗率明显下降，起到了一定的节能效果。但是，经过对一年来水费的回收分析，各用户的用水量同期比较，我发现回收水量也出现了一定程度上的下降，开始以为是用户减少造成的，后来经过采用便携式超声波流量计实地测量后发现与变频有一定的關系才逐渐认识到问题的严重性，经过二个多月认真的观察和监测，终于发现了问题症结所在。
荆州物资转运站是荆州地区最大的用户，历史最高记录月用水量4200m3，平均也是3000 m3，而去年陡然降低到了月用水量1000 m3左右，虽然随着物资站的居住人员部分搬迁，对用水量存在一定数量上的减少，但是也没有达到如此大的差异。后来经过调查发现，影响水量降低的原因就是变频。在没有改造以前，荆州地区由于是生活给水站，采用的是定时供水，物资站的计量水表为DN100mm口径的旋翼式水表，并在其单位院内设有高位水箱，调节定时供水造成的用水问题。由于定时供水时瞬间流量很大，水表原来也能很好的发挥其计量作用，可是取消定时供水采用变频以后，当供水系统处于低频率状态，而流量又很小的时候（如夜间），尤其是整个地区供水系统用水量小于20m3/h 的时候，物资站的DN100mm口径的计费水表则显得力不从心了，也就造成了水费的流失。当使用测量范围比较精确的超声波流量计进行计量时，通过测定的数据一累加，明显显示其月用水量在2000m3以上。查清原因后，及时更换了计量装置，运行近3个月，每月回收量都在2200m3左右。
四、结束语
目前，给水变频器的运用越来越很广泛，而且其技术更新很快，不断有新型设备推向市场，走向用户。只有把握变频器的发展方向，才能更好的了解它，应用它，让它更好的服务于铁路运输生产。