變頻恒壓供水系統(tǒng)變頻器在供水系統(tǒng)節(jié)能中的應(yīng)用

1.變頻器恒壓供水系統(tǒng)解決方案 本文介紹基于普傳變頻器的恒壓供水系統(tǒng)方案。具體闡述了供水控制原理和變頻方案設(shè)計，給出系供水系統(tǒng)配線圖可供參考。 變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)以其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點，在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

【前言】變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)以其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點，在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電動機無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化(實際上為供水管網(wǎng)的壓力變化)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當今先進、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。普傳科技作為具有電機設(shè)計生產(chǎn)基礎(chǔ)的變頻器專業(yè)制造商，為市場和客戶考慮，開發(fā)出多泵供水控制系統(tǒng)軟件，配合高性能普傳變頻器，在恒壓供水系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

【特點】采用普傳變頻器與普傳多泵供水系統(tǒng)專用控制器構(gòu)成控制系統(tǒng)，進行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運行，并自動調(diào)整泵組的運行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時達到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。

【系統(tǒng)優(yōu)點】 1.恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動機電源頻率，而達到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，具有降低管道阻力，大大減少截流損失的效能。 2.由于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量時，泵轉(zhuǎn)速降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長泵和電動機的機械使用壽命。因?qū)崿F(xiàn)恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動強度，節(jié)省了人力。 3.水泵電動機采用軟啟動方式，按設(shè)定的加速時間加速，避免電動機啟動時的電流沖擊，對電網(wǎng)電壓造成波動的影響，同時也避免了電動機突然加速造成泵系統(tǒng)的喘振。 4.由于變量泵工作在變頻工作狀態(tài)，在其運行過程中其轉(zhuǎn)速是由外供水量決定的，故系統(tǒng)在運行過程中可節(jié)約可觀的電能(平均25%以上)，系統(tǒng)具有收回投資快，而長期受益，其產(chǎn)生的社會效益也是非常巨大。

本設(shè)計綜合PLC在多方面的應(yīng)用，既有開關(guān)量I/O，也有模擬量I/O，及其PID調(diào)節(jié)器的使用。另外，設(shè)計中還使用了變頻器控制。

（1）系統(tǒng)開始供水時，變頻運行；

（2）三臺泵根據(jù)恒壓的需要，采取“先開先?！钡脑瓌t接入和退出；

（3）在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運行時間超過3小時，則要切換到下一臺泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”可避免某一臺泵長時間工作；

（4）三臺泵啟動時有延時，減小電流過大時對其他用電設(shè)備的沖擊；

（5）要有完善的報警功能；

（6）對電機的操作要有手動和自動兩種控制功能。

輸送液體：清水

液體溫度：0℃— 70℃

最高使用壓力：20kg/cm3

最小吸入壓力：0.2kg/cm3

允許吸入壓力：受到最高使用壓力限制

水泵：立式/臥式多級離心泵

水泵組合臺數(shù)：2---6臺

電源：三相×220/380V×50HZ

吸入、輸出管：不銹鋼鋼管

1.采用可編程控制器，程序靈活多變，精度高，可靠性強，功能多，反映速度快。

2.均配有穩(wěn)壓泵或穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓，在用水量小到一定值時，主泵可停止運轉(zhuǎn)，減少水泵電機的機械磨損并且節(jié)約電能。

3.對水泵均為軟啟動，延長設(shè)備壽命，消除了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊。

4.根據(jù)用水量的變化，水泵循環(huán)變頻運行，先啟的先停，使水泵均衡工作。當一臺泵運轉(zhuǎn)六小時或二十四小時，自動切換到另一臺。

5.最大的特點為雙恒壓控制，生活消防可公用的一套設(shè)備，為用戶節(jié)約投資。而且一機兩用，大大的提高了使用效率。

6.結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小 ，安裝快，投資省，運行穩(wěn)定。無污染。

變頻恒壓供水系統(tǒng)適用范圍

1.各種類型的自來水廠，供水站。

2.工業(yè)與民用建筑的生活、生產(chǎn)、消防用水系統(tǒng)。

3.公共設(shè)施賓館，飯店的生活熱水，空調(diào)供水系統(tǒng)。

4.油田的輸油管道，油泵站恒壓輸送系統(tǒng)和工廠、礦山通風機風壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

5.熱水鍋爐定壓及熱水管道的定壓系統(tǒng)。

變頻恒壓供水系統(tǒng)安裝說明

1.設(shè)備要求按圖正確的與系統(tǒng)安裝，泵房溫度不得低于0攝氏度，不高于40攝氏度，設(shè)備應(yīng)高于地面50-100mm，留有排水溝，各水泵應(yīng)有單獨的吸水管，地上水池加閘閥，以便維修。

2.安裝盡量少用彎頭，以減少不必要的損失。

3.該設(shè)備經(jīng)廠方技術(shù)人員調(diào)試完畢后，交付用戶的專門管理人員負責，專用消防設(shè)備，必須定制嚴格管理制度，以達到一有火情，立即啟動。

用變頻設(shè)備來實現(xiàn)恒壓供水，與用調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)恒壓供水相比，節(jié)能效果十分顯著（可根據(jù)具體情況計算出來）。其優(yōu)點是：

1、 起動平衡，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；

2、 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命；

3、 可以消除起動和停機時的水錘效應(yīng)；

一般地說，當由一臺變頻器控制一臺電動機時，只需使變頻器的配用電動機容量與實際電動機容量相符即可。當一臺變頻器同時控制兩臺電動機時，原則上變頻器的配用電動機容量應(yīng)等于兩臺電動機的容量之和。但如在高峰負載時的用水量比兩臺水泵全速供水量相差很多時，

可考慮適當減小變頻器的容量，但應(yīng)注意留有足夠的容量。

雖然水泵在低速運行時，電動機的工作電流較小。但是，當用戶的用水量變化頻繁時，電動機將處于頻繁的升、降速狀態(tài)，而升、降速的電流可略超過電動機的額定電流，導致電動機過熱。因此，電動機的熱保護是必需的。對于這種由于頻繁地升、降速而積累起來的溫升，變頻器內(nèi)的電子熱保護功能是難以起到保護作用的，所以應(yīng)采用熱繼電器來進行電動機的熱保護。

在主要功能預置方面，最高頻率應(yīng)以電動機的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。升、降速時間在采用PID調(diào)節(jié)器的情況下，升、降速時間應(yīng)盡量設(shè)定得短一些，以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動態(tài)響應(yīng)過程。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能時，只要在預置時設(shè)定PID功能有效，則所設(shè)定的升速和降速時間將自動失效。

變頻恒壓供水系統(tǒng)以管網(wǎng)水壓 (或用戶用水流量)為設(shè)定參數(shù)，通過微機控制變頻器的輸出頻率從而自動調(diào)節(jié)水泵電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié) (PID)，使供水系統(tǒng)自動恒穩(wěn)于設(shè)定的壓力值：即用水量增加時，頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增大；用水量減少時，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量亦相應(yīng)減小，這樣就保證了供水效率用戶對水壓和水量的要求，同時達到了提高供水品質(zhì)和供水效率的目的，“用多少水，供多少水”；采用該設(shè)備不需建造高位水箱，水塔，水質(zhì)無二次污染，是一種理想的現(xiàn)代化建筑供水設(shè)備。

近年來，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟，其顯著的節(jié)能效果和可靠穩(wěn)定的控制方式，在供水系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。變頻恒壓供水系統(tǒng)對水泵電機實行無級調(diào)速，依據(jù)用水量及水壓變化通過微機檢測、運算，自動改變水泵轉(zhuǎn)速保持水壓恒定以滿足用水要求，是目前最先進，合理的節(jié)能供水系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的水塔、高位水箱、氣壓罐等供水方式比較，不論是投資、運行的經(jīng)濟性、還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有優(yōu)勢：

（1）高效節(jié)能。與傳統(tǒng)供水方式相比變頻恒壓供水能節(jié)能30%-60%。

（2）占地面積小，投入少，效率高。

（3）配置靈活，自動化程度高，功能齊全，靈活可靠。

（4）運行合理，由于一天內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速下降，軸上的平均扭矩和磨損減少，水泵的壽命將大為提高。

（5）由于能對水泵實現(xiàn)軟停和軟起，并可消除水錘效應(yīng)（水錘效應(yīng)：直接起動和停機時，液體動能的急劇變大，導致對管網(wǎng)的極大沖擊，有很大破壞力）。

（6）操作簡便，省時省力。

近年來，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟，其顯著的節(jié)能效果和可靠穩(wěn)定的控制方式，在供水系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。變頻恒壓供水系統(tǒng)對水泵電機實行無級調(diào)速，依據(jù)用水量及水壓變化通過微機檢測、運算，自動改變水泵轉(zhuǎn)速保持水壓恒定以滿足用水要求，是目前最先進，合理的節(jié)能供水系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的水塔、高位水箱、氣壓罐等供水方式比較，不論是投資、運行的經(jīng)濟性、還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有優(yōu)勢：

（1）高效節(jié)能。與傳統(tǒng)供水方式相比變頻恒壓供水能節(jié)能30%-60%。

（2）占地面積小，投入少，效率高。

（3）配置靈活，自動化程度高，功能齊全，靈活可靠。

（4）運行合理，由于一天內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速下降，軸上的平均扭矩和磨損減少，水泵的壽命將大為提高。

（5）由于能對水泵實現(xiàn)軟停和軟起，并可消除水錘效應(yīng)（水錘效應(yīng)：直接起動和停機時，液體動能的急劇變大，導致對管網(wǎng)的極大沖擊，有很大破壞力）。

（6）操作簡便，省時省力。

傳統(tǒng)的供水方式普遍存在不同程度水力、電力資源的浪費；供水系統(tǒng)效率低、可靠性差、自動化程度不高等缺點，嚴重影響了居民的用水和工業(yè)系統(tǒng)中用水。目前的供水方式朝向高效節(jié)能、自動可靠的方向發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式，在風機、水泵、空氣壓縮機、制冷壓縮機等高能耗設(shè)備上廣泛應(yīng)用，特別是城鄉(xiāng)工業(yè)用水的各級加壓系統(tǒng)，居民生活用水的恒壓供水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速水泵節(jié)能效果尤為突出，其優(yōu)越性表現(xiàn)在：一是節(jié)能顯著；二是在開、停機時能減少電流對電網(wǎng)的沖擊以及供水對管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊；三是能減少水泵、電機自身的機械沖擊損耗。

變頻恒壓供水系統(tǒng)能適用生活水、工業(yè)用水以及消防用水等多種場合的供水要求，該系統(tǒng)具有以下特點:

(1)變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制對象是用戶管網(wǎng)的水壓，它是一個過程控制量，同其他一些過程控制量(如:溫度、流量、濃度等)一樣，對控制作用的響應(yīng)具有滯后性。同時用于水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后效應(yīng)。

(2)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是一個線性系統(tǒng)。由于用戶管網(wǎng)中有管阻、水錘等因素的存在，同時又水泵自身的一些固有特性，使水泵轉(zhuǎn)速的變化與管網(wǎng)壓力的變化成線性變化。

(3)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)面向各種各樣的供水系統(tǒng)具有廣泛的通用性，而不同的供水系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用水量和揚程等方面存在著較大的差異，因此其控制對象的模型具有很強的多變性。

(4)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制對象是時時變化的。由于系統(tǒng)中有定量泵的加入控制，而定量泵的控制(包括定量泵的停止和運行)是時時發(fā)生的，同時定量泵的運行狀態(tài)直接影響供水系統(tǒng)的模型參數(shù)，使其不確定性地發(fā)生變化。

(5)當出現(xiàn)意外的情況(如突然停水、斷電、泵、變頻器或軟啟動器故障等)時，系統(tǒng)能根據(jù)泵及變頻器或軟啟動器的狀態(tài)，電網(wǎng)狀況及水源水位，管網(wǎng)壓力等工況點自動進行切換，保證管網(wǎng)內(nèi)壓力恒定。在故障發(fā)生時，執(zhí)行專門的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進行供水。