變頻(pin)器在中贏(ying)高(gao)層(ceng)建筑(zhu)給水(shui)系(xi)統(tong)的應(ying)用分(fen)析及(ji)系(xi)統(tong)優點(dian)

高層建筑供(gong)水系統概述(shu) 

      高層建筑供(gong)水(shui)系(xi)統的(de)(de)基本控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)策略是：采用電動(dong)(dong)機調速(su)裝(zhuang)置與可編程(cheng)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)器（PLC）構成(cheng)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)統，進行優化(hua)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)泵(beng)組的(de)(de)調速(su)運(yun)行，并自動(dong)(dong)調整泵(beng)組的(de)(de)運(yun)行臺數，完(wan)成(cheng)供(gong)水(shui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的(de)(de)閉環控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，在管(guan)網(wang)流(liu)量(liang)變化(hua)時(shi)達到穩定供(gong)水(shui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)和節約電能的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。高層建筑供(gong)水(shui)系(xi)統的(de)(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)目(mu)標(biao)是泵(beng)站總(zong)管(guan)的(de)(de)出水(shui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)，系(xi)統設定的(de)(de)給水(shui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)值與反饋的(de)(de)總(zong)管(guan)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)實際值進行比較，其差(cha)值輸入CPU運(yun)算處(chu)理后，發出控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)指令，控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)泵(beng)電動(dong)(dong)機的(de)(de)投運(yun)臺數和運(yun)行變量(liang)泵(beng)電動(dong)(dong)機的(de)(de)轉速(su)，從而達到給水(shui)總(zong)管(guan)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)穩定在設定的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)值上。 

      隨著(zhu)(zhu)電(dian)力(li)(li)電(dian)子技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)展，電(dian)力(li)(li)電(dian)子器(qi)(qi)(qi)件的(de)(de)(de)理論研究和制造工藝水平(ping)的(de)(de)(de)不斷(duan)提高(gao)(gao)，電(dian)力(li)(li)電(dian)子器(qi)(qi)(qi)件在容量、耐(nai)壓、特性和類型等方(fang)面(mian)得到(dao)了很大的(de)(de)(de)發(fa)(fa)展。進入90年(nian)代(dai)電(dian)力(li)(li)電(dian)子器(qi)(qi)(qi)件向(xiang)著(zhu)(zhu)大容量、高(gao)(gao)頻(pin)率、響(xiang)應快、低損(sun)耗(hao)的(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)發(fa)(fa)展。作(zuo)為(wei)應用現代(dai)電(dian)力(li)(li)電(dian)子器(qi)(qi)(qi)件與微計算機(ji)技(ji)術(shu)(shu)有機(ji)結(jie)合的(de)(de)(de)交流(liu)變頻(pin)調(diao)速裝置，隨著(zhu)(zhu)產品的(de)(de)(de)開發(fa)(fa)創新和推廣應用，使(shi)得交流(liu)異步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)調(diao)速領域發(fa)(fa)生一(yi)場巨大的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)革命。目(mu)前(qian)高層建筑給水系統應用的電動機(ji)調(diao)速裝置(zhi)均采用交流變(bian)頻技(ji)術，而(er)系統(tong)(tong)(tong)的控(kong)(kong)(kong)制(zhi)裝置(zhi)采用PLC控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器(qi)，因(yin)PLC不僅可(ke)實現泵(beng)組、閥門的邏輯控(kong)(kong)(kong)制(zhi)，并可(ke)完成系統(tong)(tong)(tong)的數字(zi)PID調(diao)節功能，可(ke)對系統(tong)(tong)(tong)中的各(ge)種運行(xing)參數、控(kong)(kong)(kong)制(zhi)點(dian)的實時(shi)監(jian)控(kong)(kong)(kong)，并完成系統(tong)(tong)(tong)運行(xing)工況的CRT畫面顯示、故障(zhang)報警及打印報表等功能。高(gao)層建筑給(gei)水(shui)系統(tong)(tong)(tong)具有(you)標準的通訊接(jie)口，可(ke)與城(cheng)市供水(shui)系統(tong)(tong)(tong)的上位機(ji)聯網，實現城(cheng)區供水(shui)系統(tong)(tong)(tong)的優化控(kong)(kong)(kong)制(zhi)，為城(cheng)市供水(shui)系統(tong)(tong)(tong)提(ti)供了現代化的調(diao)度、管理、監(jian)控(kong)(kong)(kong)及經(jing)濟運行(xing)的手段。

高層建筑供水系統控制方案(an)

      在住宅小區水(shui)廠的(de)管(guan)網(wang)系統(tong)中(zhong)，由于管(guan)網(wang)是封(feng)閉(bi)的(de)，泵站供水(shui)的(de)流量是由用戶用水(shui)量決定(ding)的(de)，泵站供水(shui)的(de)壓(ya)力以滿足管(guan)網(wang)中(zhong)壓(ya)力不利(li)點的(de)壓(ya)力損失ΔP和流量Q之間存在著如下關系：

ΔP=KQ2；

式(shi)中K—為系數 

    設PL為壓(ya)力 不利點所需的(de) 低壓(ya)力，則泵站出口總管壓(ya)力P應按下式關系(xi)供水，則可(ke)滿(man)足(zu)用戶用水的(de)要求壓(ya)力值，又有(you) 節能效(xiao)果(guo)。

P=PL+ΔP=PL+ KQ2；

    因此(ci)高層建筑給(gei)水(shui)系(xi)統的設定壓(ya)力(li)應該根據流量(liang)的變(bian)化而不斷修正設定值，這種恒壓(ya)供(gong)水(shui)技術稱為(wei)變(bian)量(liang)恒壓(ya)供(gong)水(shui)，即供(gong)水(shui)系(xi)統 不利點的供(gong)水(shui)壓(ya)力(li)為(wei)恒值而泵站出口總管壓(ya)力(li)連續可調(diao)。

      典(dian)型的(de)(de)(de)(de)(de)自動高(gao)(gao)層建筑供(gong)水(shui)(shui)(shui)系統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)結構框圖(tu)如圖(tu)1所(suo)示；系統(tong)(tong)(tong)具(ju)有控制(zhi)水(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)出(chu)(chu)口總(zong)管(guan)壓(ya)力(li)恒定、變(bian)流(liu)量供(gong)水(shui)(shui)(shui)功能(neng)，系統(tong)(tong)(tong)通過安裝(zhuang)在出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)總(zong)管(guan)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)傳感器(qi)、流(liu)量傳感器(qi)，實時將壓(ya)力(li)、流(liu)量非電量信(xin)號(hao)(hao)轉換(huan)為電信(xin)號(hao)(hao)，輸入(ru)至(zhi)可(ke)編程控制(zhi)器(qi)（PLC）的(de)(de)(de)(de)(de)輸入(ru)模塊，信(xin)號(hao)(hao)經CPU運(yun)(yun)算(suan)處理后(hou)與(yu)設定的(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)(hao)進(jin)行比較運(yun)(yun)算(suan)，得(de)出(chu)(chu) 的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)行工況(kuang)參數(shu)(shu)，由系統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)輸出(chu)(chu)模塊輸出(chu)(chu)邏輯控制(zhi)指令和變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率設定值，控制(zhi)泵(beng)(beng)站投運(yun)(yun)水(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)臺數(shu)(shu)及變(bian)量泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)行工況(kuang)，并(bing)實現對每臺水(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)根(gen)據CPU指令實施(shi)軟啟動、軟切(qie)換(huan)及變(bian)頻(pin)運(yun)(yun)行。高(gao)(gao)層建筑給水(shui)(shui)(shui)系統(tong)(tong)(tong)可(ke)根(gen)據用(yong)(yong)戶用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)量的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化，自動確(que)定泵(beng)(beng)組的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)環運(yun)(yun)行，以(yi)提高(gao)(gao)系統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定性及供(gong)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)質量。 

高層建筑供水系統(tong)系統(tong)功能

    該系統選用FR-500日本三菱變頻器。該系統中具有功能：

3.1自動切換變頻/工頻運(yun)行功能

      變頻(pin)器提供(gong)三(san)種(zhong)不同的工作(zuo)方式供(gong)用戶(hu)選擇：

      方式(shi)0：基(ji)本工(gong)作方式(shi)。變頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)始終固(gu)定驅動(dong)一臺(tai)泵(beng)(beng)并實時(shi)根據其輸出(chu)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率：控制其他輔助(zhu)泵(beng)(beng)啟停。即當變頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)的輸出(chu)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率達到(dao) 大頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率時(shi)啟動(dong)一臺(tai)輔助(zhu)泵(beng)(beng)工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)行(xing)、當變頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)的輸出(chu)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率達到(dao) 小頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率時(shi)則停止 后(hou)啟動(dong)的輔助(zhu)泵(beng)(beng)。由(you)此控制增減工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)行(xing)泵(beng)(beng)的臺(tai)數。 

      方(fang)式1：交(jiao)替方(fang)式，變頻器通常固定驅動(dong)某臺泵(beng)，并實時根據其輸出頻率，使輔助(zhu)泵(beng)工頻運行，此方(fang)式與方(fang)式0不同之(zhi)處在(zai)于若前一次泵(beng)啟(qi)動(dong)的(de)順序是泵(beng)1→泵(beng)2，當變頻器輸出停止時，下一次啟(qi)動(dong)順序變為泵(beng)2→泵(beng)1。

      方式(shi)2：直接方式(shi)。當(dang)(dang)(dang)啟(qi)信號輸入時變頻(pin)(pin)器啟(qi)動(dong)一號臺泵(beng)當(dang)(dang)(dang)該泵(beng)達(da)到(dao) 高頻(pin)(pin)率時，變頻(pin)(pin)器將該泵(beng)切換(huan)到(dao)工頻(pin)(pin)運行(xing)，變頻(pin)(pin)器啟(qi)動(dong)下一臺泵(beng)變頻(pin)(pin)運行(xing)，相(xiang)反當(dang)(dang)(dang)泵(beng)停(ting)止(zhi)(zhi)條(tiao)件成(cheng)立時，先(xian)停(ting)止(zhi)(zhi) 先(xian)啟(qi)動(dong)的泵(beng)。 

3.2 PID的(de)調節功能 

      由壓(ya)力傳感器(qi)反饋的(de)水壓(ya)信號(hao)(4-20MA或-5V)直接送入PLC的(de)A/D口(可以(yi)通過(guo)手持編程器(qi))，設定(ding)給定(ding)壓(ya)力值，PID參數值，并通過(guo)PLC計算何(he)以(yi)需切換泵的(de)操作完成系(xi)統控(kong)制，系(xi)統參數在實際運行(xing)中調整，使系(xi)統控(kong)制響應趨于完整。 

3.3“休眠”功(gong)能 

      高層建筑(zhu)供(gong)水系統運行時經常會遇到用戶用水量較(jiao)小或(huo)不(bu)(bu)用水(如夜(ye)晚(wan))情況，為了節能，該系統專用設(she)置了可以使水泵(beng)(beng)暫停(ting)工作的“休眠”功能，當(dang)變(bian)頻(pin)(pin)器(qi)頻(pin)(pin)率(lv)輸出低于其下限(xian)時，變(bian)頻(pin)(pin)器(qi)停(ting)止工作，2＃、3＃泵(beng)(beng)不(bu)(bu)工作，水泵(beng)(beng)停(ting)止(處于休眠狀態)。當(dang)水壓繼續升高時將(jiang)停(ting)止1泵(beng)(beng)，當(dang)水壓下降到設(she)定(ding)值(zhi)時將(jiang)先啟動變(bian)頻(pin)(pin)器(qi)運轉2＃泵(beng)(beng)或(huo)3＃泵(beng)(beng)，當(dang)頻(pin)(pin)率(lv)到達設(she)定(ding)定(ding)值(zhi)后將(jiang)啟動1＃泵(beng)(beng)調節2＃或(huo)3＃泵(beng)(beng)的轉速。

“休眠值”變頻器輸出的下限頻率PR507設置。  

“休眠確認(ren)時(shi)(shi)間”用參數PR506設(she)置(zhi)，當變頻器的輸出(chu)頻率低(di)于休眠值的時(shi)(shi)間如小于休眠時(shi)(shi)間td時(shi)(shi)，即td＜tn時(shi)(shi)變頻器繼續工作，當td＞tn時(shi)(shi)變頻器將(jiang)進入休眠狀態(tai)。

“喚(huan)醒值”由供水壓力下限(xian)(xian)啟動，當(dang)供水壓力低(di)于下限(xian)(xian)值時(shi)由PLC發出(chu)指令喚(huan)醒變頻器(qi)工(gong)作。 

經(jing)測試“休(xiu)眠(mian)值(zhi)”為10HZ。 “休(xiu)眠(mian)確(que)認時間”td:20s “喚醒值(zhi)”70%

3.4通(tong)訊功能 

      高層建筑供水系統具(ju)有(you)計(ji)(ji)算(suan)機(ji)的(de)通訊功能，PLC變頻器均提供(gong)有(you)RS232或485接口(kou)PLC可(ke)選用西門子的(de)S7-200計(ji)(ji)算(suan)機(ji)可(ke)以(yi)與一套或多(duo)套系統進行通訊，利(li)用計(ji)(ji)算(suan)機(ji)同(tong)時可(ke)以(yi)監測：電流、電壓、頻率、轉速、壓力等也可(ke)以(yi)控制變頻器的(de)各類參數。

      此外該高層建筑給水系統還具(ju)有手動(dong)/自動(dong)操(cao)作，故(gu)障(zhang)報警，運(yun)行狀態(tai)，電(dian)(dian)流，電(dian)(dian)壓、頻(pin)率狀態(tai)顯示缺水保護等(deng)功能。

高層(ceng)建(jian)筑供水系統運行特征(zheng)

    &nbsp; 以(yi)三(san)臺水(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)恒(heng)壓(ya)(ya)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)系(xi)統為例，系(xi)統在(zai)自動(dong)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)方式(shi)下，可編程(cheng)(cheng)控制器控制變(bian)(bian)頻器軟(ruan)啟(qi)動(dong)1#泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)，此(ci)時(shi)1#泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)進入(ru)變(bian)(bian)頻運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態，其轉(zhuan)速(su)(su)逐(zhu)漸升高，當(dang)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)Q<1/3Qmax時(shi)（Qmax為三(san)臺水(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)全部工(gong)(gong)(gong)頻運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)的(de)(de) 大流量(liang)(liang)(liang)），可編程(cheng)(cheng)控制器CPU根據(ju)根據(ju)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)變(bian)(bian)化自動(dong)調節1#泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)速(su)(su)，以(yi)保證(zheng)所需(xu)的(de)(de)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)(ya)力(li)(li)。當(dang)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)Q在(zai)1/3Qmax<Q<2/3Qmax之(zhi)間時(shi)，1#泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)已不能滿(man)足(zu)用(yong)(yong)戶所需(xu)的(de)(de)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)，這(zhe)時(shi)可編程(cheng)(cheng)控制器發出指令(ling)將1#泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)轉(zhuan)為工(gong)(gong)(gong)頻運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)，并(bing)軟(ruan)啟(qi)動(dong)2#泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)，使2#泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)進入(ru)變(bian)(bian)頻運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)工(gong)(gong)(gong)況(kuang)，2#泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)速(su)(su)由用(yong)(yong)戶用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)決(jue)定(ding)，以(yi)保證(zheng)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)系(xi)統 不利點(dian)所需(xu)的(de)(de)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)(ya)力(li)(li)。當(dang)外需(xu)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)Q為2/3Qmax<Q<Qmax時(shi)，可編程(cheng)(cheng)控制器發出指令(ling)再將2#泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)置于工(gong)(gong)(gong)頻運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態，同時(shi)軟(ruan)啟(qi)動(dong)3#泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)進入(ru)變(bian)(bian)頻運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)工(gong)(gong)(gong)況(kuang)，此(ci)時(shi)3#泵(beng)(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)速(su)(su)由用(yong)(yong)戶的(de)(de)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)確定(ding)，以(yi)保證(zheng)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)系(xi)統 不利點(dian)的(de)(de)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)(ya)力(li)(li)恒(heng)定(ding)。

      當(dang)外(wai)(wai)供(gong)水(shui)(shui)量減少(shao)至1/3Qmax<Q<2/3Qmax之間(jian)時(shi)，3#泵(beng)(beng)的(de)(de)轉(zhuan)速(su)(su)逐漸降至接近于零，此時(shi)可(ke)編程(cheng)控制器發(fa)出(chu)1#泵(beng)(beng)退出(chu)運(yun)行(xing)指(zhi)令。在3#泵(beng)(beng)退出(chu)運(yun)行(xing)后，3#泵(beng)(beng)的(de)(de)轉(zhuan)速(su)(su)逐漸升高，繼續處于變頻運(yun)行(xing)工(gong)況，其轉(zhuan)速(su)(su)仍由外(wai)(wai)供(gong)水(shui)(shui)量決定。當(dang)外(wai)(wai)供(gong)水(shui)(shui)量繼續減少(shao)至Q<1/3Qmax時(shi)，可(ke)編程(cheng)控制器發(fa)出(chu)2#泵(beng)(beng)退出(chu)運(yun)行(xing)指(zhi)令，此時(shi)3#泵(beng)(beng)仍處于變頻運(yun)行(xing)工(gong)況。當(dang)外(wai)(wai)供(gong)水(shui)(shui)量再增(zeng)至1/3Qmax<Q<2/3Qmax之間(jian)時(shi)，3#泵(beng)(beng)轉(zhuan)為工(gong)頻運(yun)行(xing)狀態，可(ke)編程(cheng)控制器發(fa)出(chu)1#泵(beng)(beng)軟啟(qi)動指(zhi)令并使其進入變頻運(yun)行(xing)工(gong)況，如(ru)此往復循(xun)環(huan)以實(shi)現系統的(de)(de)恒壓供(gong)水(shui)(shui)。