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工业自动化---建筑与民用---变频调速恒压供水系统

  随着变频调速技术的发展,变频恒压供水技术应用日益广泛,逐步取代其他供水方式,成为现代化供水技术的主流。

  传统的恒速泵供水系统,供水压力不能调节,用水量的变化造成大幅变化,压力大时造成管路损坏,电能损耗大.水塔供水和压力罐供水造价高,占地面积大,水泵起动频繁,由于水锤效应的影响,水泵容易损坏,维修费用高,变频恒压供水系统具有供水压力调整方面,精度高,占地面积小,灵活性强,投资小,高效节能等优点,控制系统内置微电脑控制器,可实现全自动定时供水,彻底实现无人值守自动供水,具有过流、过载、过压、欠压、缺相、失速、过热等多种保护功能,水泵起动方式为软起动,无水锤效应,对电网和水泵无冲击,延长了水泵及电器的使用寿命,增加了系统的可靠性,控制系统具有故障报警和显示功能,并可进行工频直接运行,应急供水。

一.变频调速恒压供水原理 :

  恒压供水基本工作原理:通过管网中压力传感器将信号送入变频控制装置中,恒压控制器(由PLC和软件组成),恒压控制器将信号送入变频控制器,当管网中压力增大时,恒压控制器输出的值增大,即变频器输入端值增大,使得速度电压下降,同时控制电机速度下降,水泵轴功率减小,水泵的流量减少,当到达所需恒定压力值时,此时系统处于动态平衡。当管网中压力减小时,这时恒压控制器中的输出值减小,即变频器输入端值减小,从而使得变频器速度电压下降,直到动态平衡。当夜晚不用水时,由于管网压力已达恒定,此时电机不转,水泵停止工作。因为N=KHQ,Q=0时,N=0。系统处于等待状态。当白天用水量增大,或日、夜有用水量变化时,Q跟随变化,N也跟随变化,因而造成压力也跟随变化,从而达到恒压动态调节水的流量。
 
二.变频技术在恒压供水中的应用:

1.述概:
  
  变频调速恒压供水技术以其节能、安全、供水高品质等优点,在供水行业得到了广泛应用。恒压供水调速系统实现水泵电动机无级调速,依据用水量的变化(实际上为供水管网的压力变化)自动调节系统的运行参数,在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求,是当今先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中如何充分利用变频器内置的各种功能,对合理设计变频调速恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等有着重要意义。
  新型供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比,不论在设备的投资、运行的经济性,还是在系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面,都具有无法比拟的优势,而且具有显著的节能效果。恒压供水调速系统的这些优越性,引起国内几乎所有供水设备厂家的高度重视,并被不断投入开发、生产。目前该产品正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准化是未来供水设备适应城镇建设中成片开发智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。

2.变频恒压供水控制方式:

  众所周知,水泵消耗功率与转速的三次方成正比,即N=Kn3,其中N为水泵消耗功率,n为水泵运行时的转速,K为比例系数。而水泵是按工频运行时速设计的,但供水时除高峰外,大部分时间流量较小,由于采用了变频技术及微机控制技术,因此可以使水泵运行的转速随流量的变化而变化,最终达到节能的目的。实践证明,使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%,从而大大降低能耗,节能效率可达20~ 40%。在该方式中,变频器的作用是为电动机提供可变频率的电源,实现电动机的无级调速,从而使管网水压可控。传感器的任务是检测管网水压;压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值;压力设定信号和压力反馈信号输入可编程控制器后,经可编程控制器内部PID控制程序的计算,输给变频器一个转速控制信号。还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器,由后者进行运算后,输给变频器一个转速控制信号。

3.自动投切泵:

  泵的自动投切只有在PLC全自动控制方式下才能实现。一般情况下,PLC通过采集管网压力,经PID运算后,把控制信号传至变频器,自动调节输出频率,进行恒压变量供水。但当变频器频率已升至50Hz或降至30Hz,管网压力仍不能满足要求时,PLC将执行投/切泵程序。 压力信号同时作为爆管报警的信号源,当管网的压力突然下降,而出水的流量超过正常值时,上位机将发出声光报警,并记录报警信息。

4.启动程序:

  先检测清水池的水位,如果水位达到启泵水位,则启动启泵程序,启动水泵。
  启泵时先启真空泵抽真空,如果真空度形成,则可以开阀,启泵完成。如果抽真空失败,则关闭真空泵,停止启泵并报警。

5.投泵程序:

  当变频器升至50Hz,而管网压力仍低于压力设定值时, PLC将开始计时,在规定时间内,若管网压力达到设定压力值,则PLC放弃计时,继续变频调压;在规定时间内,若管网压力仍低于设定压力值,PLC 将首先降低变频器频率至一定范围,然后启动恒压泵。

6.切泵程序:

  当变频器降至30Hz,而管网压力仍高于压力设定值时,PLC将开始计时,在规定时间内,若管网压力降低至设定压力值,则PLC放弃计时,继续变频调压;在规定时间内,若管网压力仍高于设定压力值,PLC 将切除恒压泵,同时变频器频率将升高,以满足管网压力要求;若管网压力仍高于压力设定值,PLC将会依次切除恒压泵,直至管网压力达到设定值。

7.投切顺序:

  泵的投切将遵循“先投先切、先切先投”的切换控制方式。即水泵在切换时,PLC根据其运行状况,将其自动排列至运行队列或待运行队列中,在下次切换时,PLC将根据其排列顺序,自动投切水泵。当水泵出现故障时,PLC自动将其从切换队列中退出,以便维修人员对其进行维修,而系统仍在全自动控制方式下运行,实现变频恒压变流量供水。

8.停泵程序

  停泵时,先将出水阀门关至1/3位置,然后停泵,最后将阀门关闭。

9.结束语

  采用变频恒压供水控制后,首先,在设计、施工中彻底取代了高位水箱、水池、水塔和气压罐供水等传统的供水方式,消除水质的二次污染,而且更具有节省能源、操作方便、自动化程度高等优点;其次,该厂的供水调峰能力明显提高,不仅对一天之内的中午和晚上的生活用水高峰,而且对由于天气情况引起的绿化用水高峰和时间不确定的基建用水高峰,都能正确自动调节;其三,大大减少了开泵、切换和停泵次数,由此减少对设备

 
 
 
 
 
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