變頻器在小區高層給水設備恒(heng)壓供水系(xi)統中(zhong)的應(ying)用

1、概述

    小區高層給(gei)水(shui)(shui)設(she)備恒壓(ya)(ya)(ya)供(gong)水(shui)(shui)控(kong)制系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)基本(ben)控(kong)制策略是(shi)：采用電動(dong)(dong)機調(diao)(diao)速(su)裝置與可(ke)編程控(kong)制器（PLC）構(gou)成(cheng) 控(kong)制系(xi)統(tong)(tong)，進(jin)行(xing)優化(hua)控(kong)制泵(beng)(beng)組的(de)(de)(de)調(diao)(diao)速(su)運行(xing)，并自動(dong)(dong)調(diao)(diao)整(zheng)泵(beng)(beng)組的(de)(de)(de)運行(xing)臺數，完成(cheng)供(gong)水(shui)(shui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)閉環控(kong)制，在(zai)管網(wang)流量(liang)變化(hua)時達(da)到穩定供(gong)水(shui)(shui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)和節約電能(neng)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)控(kong)制目標是(shi)泵(beng)(beng)站總(zong)管的(de)(de)(de)出水(shui)(shui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)，小區高層給(gei)水(shui)(shui)設(she)備系(xi)統(tong)(tong)設(she)定的(de)(de)(de)給(gei)水(shui)(shui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)值與反饋的(de)(de)(de)總(zong)管壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)實際值進(jin)行(xing)比較，其(qi)差值輸入CPU運算處理后，發出控(kong)制指令，控(kong)制泵(beng)(beng)電動(dong)(dong)機的(de)(de)(de)投運臺數和運行(xing)變量(liang)泵(beng)(beng)電動(dong)(dong)機的(de)(de)(de)轉速(su)，從而達(da)到給(gei)水(shui)(shui)總(zong)管壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)穩定在(zai)設(she)定的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)值上。

    隨著(zhu)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)技(ji)術的(de)(de)發(fa)展，電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)器(qi)件的(de)(de)理論研究和(he)制造(zao)工藝水平的(de)(de)不斷提(ti)高(gao)，電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)器(qi)件在容量(liang)、耐壓、特性和(he)類型(xing)等方面(mian)得(de)到了很大的(de)(de)發(fa)展。進(jin)入90年(nian)代電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)器(qi)件向(xiang)(xiang)著(zhu)大容量(liang)、高(gao)頻率、響應快(kuai)、低損耗的(de)(de)方向(xiang)(xiang)發(fa)展。作為(wei)應用(yong)現(xian)代電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)器(qi)件與(yu)微(wei)計算機(ji)技(ji)術有機(ji)結合的(de)(de)交流變頻調速裝置，隨著(zhu)產品(pin)的(de)(de)開發(fa)創新(xin)和(he)推廣應用(yong)，使得(de)交流異步電(dian)(dian)(dian)(dian)動機(ji)調速領域發(fa)生(sheng)一場巨大的(de)(de)技(ji)術革命。目前自(zi)動恒壓供水系統應用的電動機調速裝置均采用交流變頻技術，而系統的控制裝置采用PLC控制器，因PLC不僅可實現泵組、閥門的邏輯控制，并可完成系統的數字PID調節功能，可對系統中的各種運行參數、控制點的實時監控，并完成系統運行工況的CRT畫面顯示、故障報警及打印報表等功能。自動恒壓供水系統具有標準的通訊接口，可與城市供水系統的上位機聯網，實現城區供水系統的優化控制，為城市供水系統提供了現代化的調度、管理、監控及經濟運行的手段。

2、小區高層(ceng)給水設備控(kong)制方案

    在(zai)住宅小區水(shui)(shui)廠(chang)的(de)管(guan)網系(xi)統中(zhong)，由于管(guan)網是封閉的(de)，泵站供水(shui)(shui)的(de)流(liu)量(liang)是由用戶用水(shui)(shui)量(liang)決定的(de)，泵站供水(shui)(shui)的(de)壓(ya)(ya)力以滿足管(guan)網中(zhong)壓(ya)(ya)力 不(bu)利點的(de)壓(ya)(ya)力損失ΔP和(he)流(liu)量(liang)Q之間(jian)存在(zai)著如(ru)下關系(xi)：

    ΔP=KQ2；

    式(shi)中K一為系數

    設PL為壓力 不利點所(suo)需的較低壓力，則(ze)(ze)泵站出口總管壓力P應按(an)下式關系供水(shui)(shui)，則(ze)(ze)可(ke)滿足(zu)用(yong)戶用(yong)水(shui)(shui)的要求(qiu)壓力值，又有  節(jie)能(neng)效(xiao)果。

    P=PL+ΔP=PL+KQ2

    因此(ci)供水(shui)(shui)系統的(de)(de)(de)設(she)定壓力應該(gai)根據流(liu)量的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)而不斷修正(zheng)設(she)定值，這(zhe)種恒壓供水(shui)(shui)技術稱為變(bian)量恒壓供水(shui)(shui)，即供水(shui)(shui)系統 不利點(dian)的(de)(de)(de)供水(shui)(shui)壓力為恒值而泵站出口總管壓力連續可調。

    典型的(de)(de)自動(dong)小區高(gao)層給水(shui)(shui)(shui)設(she)(she)備恒壓供水(shui)(shui)(shui)系(xi)統(tong)的(de)(de)結構框圖(tu)如圖(tu)所示；系(xi)統(tong)具(ju)有(you)控制水(shui)(shui)(shui)泵出(chu)口總管壓力恒定(ding)(ding)、變(bian)(bian)(bian)流(liu)量(liang)供水(shui)(shui)(shui)功能，系(xi)統(tong)通(tong)過(guo)安裝在出(chu)水(shui)(shui)(shui)總管上的(de)(de)壓力傳(chuan)感器(qi)、流(liu)量(liang)傳(chuan)感器(qi)，實時(shi)將壓力、流(liu)量(liang)非電量(liang)信(xin)號(hao)轉換為電信(xin)號(hao)，輸(shu)入至可編程控制器(qi)（PLC）的(de)(de)輸(shu)入模塊，信(xin)號(hao)經(jing)CPU運(yun)(yun)算處理后與設(she)(she)定(ding)(ding)的(de)(de)信(xin)號(hao)進行(xing)比較運(yun)(yun)算，得(de)出(chu)  運(yun)(yun)行(xing)工(gong)(gong)況參數，由系(xi)統(tong)的(de)(de)輸(shu)出(chu)模塊輸(shu)出(chu)邏(luo)輯控制指令和變(bian)(bian)(bian)頻器(qi)的(de)(de)頻率設(she)(she)定(ding)(ding)值，控制泵站投運(yun)(yun)水(shui)(shui)(shui)泵的(de)(de)臺(tai)數及變(bian)(bian)(bian)量(liang)泵的(de)(de)運(yun)(yun)行(xing)工(gong)(gong)況，并實現對每臺(tai)水(shui)(shui)(shui)泵根據CPU指令實施(shi)軟啟動(dong)、軟切換及變(bian)(bian)(bian)頻運(yun)(yun)行(xing)。系(xi)統(tong)可根據用戶(hu)用水(shui)(shui)(shui)量(liang)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化，自動(dong)確定(ding)(ding)泵組的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)泵的(de)(de)循環運(yun)(yun)行(xing)，以提(ti)高(gao)系(xi)統(tong)的(de)(de)穩定(ding)(ding)性及供水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)質量(liang)。

3、小區(qu)高層(ceng)給水(shui)設(she)備運(yun)行特征(zheng)

    以三臺水泵的(de)小區(qu)高層給水設備恒壓供(gong)(gong)水(shui)系(xi)統(tong)為例，系(xi)統(tong)在自動(dong)運(yun)行(xing)方式下(xia)，可(ke)編(bian)程控(kong)制器控(kong)制變頻器軟啟動(dong)1#泵(beng)，此時1#泵(beng)進入變頻運(yun)行(xing)狀態，其轉速逐漸(jian)升高，當(dang)供(gong)(gong)水(shui)量Q<1/3Qmax時（Qmax為三(san)臺水(shui)泵(beng)全部工頻運(yun)行(xing)時的較(jiao) 大流量），可(ke)編(bian)程控(kong)制器CPU根(gen)據供(gong)(gong)水(shui)量的變化自動(dong)調節1#泵(beng)的運(yun)行(xing)轉速，以保(bao)證所需的供(gong)(gong)水(shui)壓力。當(dang)用水(shui)量Q在1／3Qmax

    當外供水量減(jian)少至1/3Qmax

4、小區高層給水設備系(xi)(xi)統經濟效(xiao)益分析及系(xi)(xi)統優點(dian)

    4．1經濟效益分(fen)析

    變量(liang)泵的(de)(de)功率N1、供水量(liang)Q1與泵轉速(su)n1三(san)者的(de)(de)關系如下(xia)式： 

    N1／Q1=（n1／n）3

    Q1／Q= n1／n

    式中Q一(yi)額定(ding)流量，Q1

    N一額定流(liu)量Q時的(de)軸功率

    n一水泵的額定轉速

    因額定流量Q=100％時(shi)，n=100％，N=100％，若(ruo)n1=90％n時(shi)Q1=90％Q，N1=72.9％N，即可節(jie)電27.1％。若(ruo)n1=80％n時(shi)Q1=80％Q，N1=51.2％N，即可節(jie)電48.8％。

    4．2系統優點

    （1）恒(heng)壓供水(shui)技術(shu)因采用變(bian)(bian)頻器改(gai)變(bian)(bian)電動機電源(yuan)頻率，而達到調(diao)節水(shui)泵(beng)(beng)轉速改(gai)變(bian)(bian)水(shui)泵(beng)(beng)出口壓力，比靠調(diao)節閥(fa)門(men)的控制水(shui)泵(beng)(beng)出口壓力的方式，具(ju)有(you)降低管(guan)道阻力大(da)大(da)減少截流損失的效能。

    （2）由于變量(liang)泵(beng)工作在(zai)變頻工況，在(zai)其出(chu)口流量(liang)小于額(e)定流量(liang)時，泵(beng)轉速降低，減少(shao)了軸承(cheng)的(de)磨損和發熱，延長泵(beng)和電動機的(de)機械使用壽命。

    （3）因實現(xian)恒壓自動控制(zhi)，不需要(yao)操作人(ren)員(yuan)頻繁操作，降低了(le)人(ren)員(yuan)的勞動強度，節省了(le)人(ren)力。

    （4）水(shui)泵電動機采(cai)用軟啟動方式，按(an)設定的(de)加(jia)速(su)(su)時間加(jia)速(su)(su)，避免電動機啟動時的(de)電流沖擊，對電網電壓造(zao)成(cheng)波動的(de)影響，同(tong)時也避免了(le)電動機突然(ran)加(jia)速(su)(su)造(zao)成(cheng)泵系統的(de)喘振(zhen)。

    （5）由(you)于變量泵工作在變頻工作狀態，在其(qi)運行過(guo)(guo)程中(zhong)其(qi)轉(zhuan)速是由(you)外供水量決(jue)定的(de)，故系統(tong)在運行過(guo)(guo)程中(zhong)可節約可觀的(de)電(dian)能，其(qi)經濟(ji)效益(yi)是十分明顯(xian)的(de)。由(you)于其(qi)節電(dian)效果明顯(xian)，所(suo)以系統(tong)具有收回投資(zi)快，而長期受益(yi)，其(qi)產生的(de)社會效益(yi)也是非常(chang)巨大。

小區高(gao)層給水設備(bei)原理　 

      小區高層給(gei)水(shui)設(she)備充分利用自來(lai)水(shui)管網的(de)原有壓(ya)力能(neng)源，在(zai)同樣供(gong)水(shui)需求的(de)情況下，可(ke)以選用功(gong)率相對較(jiao)小的(de)水(shui)泵(beng)及控制設(she)備，同時在(zai)夜間小流量用水(shui)的(de)情況下利用自來(lai)水(shui)水(shui)壓(ya)直(zhi)接供(gong)水(shui)而無需起(qi)動水(shui)泵(beng)。相比較(jiao)于傳統的(de)帶水(shui)池的(de)供(gong)水(shui)設(she)備可(ke)節(jie)約大量的(de)電(dian)能(neng)運行成本及投資成本。 

  &nbsp;   小區高(gao)層給水(shui)(shui)(shui)(shui)設(she)備采(cai)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)與(yu)自(zi)來(lai)水(shui)(shui)(shui)(shui)管(guan)網直接(jie)相連，用(yong)(yong)壓(ya)(ya)力(li)調節(jie)(jie)罐作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)水(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)進水(shui)(shui)(shui)(shui)儲水(shui)(shui)(shui)(shui)裝置(zhi)，采(cai)用(yong)(yong)真(zhen)空消除器消除管(guan)網內(nei)所(suo)產生的負(fu)壓(ya)(ya)，在(zai)充(chong)分利(li)(li)用(yong)(yong)自(zi)來(lai)水(shui)(shui)(shui)(shui)管(guan)網直接(jie)相連，用(yong)(yong)壓(ya)(ya)力(li)調節(jie)(jie)罐作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)水(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)進水(shui)(shui)(shui)(shui)儲水(shui)(shui)(shui)(shui)裝置(zhi)，采(cai)用(yong)(yong)真(zhen)空消除器消除管(guan)網內(nei)所(suo)產生的負(fu)壓(ya)(ya)，在(zai)充(chong)分利(li)(li)用(yong)(yong)自(zi)來(lai)水(shui)(shui)(shui)(shui)管(guan)網的原有(you)壓(ya)(ya)力(li)的基礎上(shang)實(shi)現(xian)了供水(shui)(shui)(shui)(shui)的二次(ci)增壓(ya)(ya)，該設(she)備既實(shi)現(xian)了增加的目(mu)的（且絲毫不會影響管(guan)網其(qi)它用(yong)(yong)戶(hu)水(shui)(shui)(shui)(shui)），又(you)節(jie)(jie)省建水(shui)(shui)(shui)(shui)池，水(shui)(shui)(shui)(shui)箱的投次(ci)，在(zai)保(bao)證管(guan)網水(shui)(shui)(shui)(shui)質的同時（無二次(ci)污染），又(you)可(ke)充(chong)分利(li)(li)用(yong)(yong)管(guan)網的原有(you)水(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)(ya)，其(qi)節(jie)(jie)能效果極(ji)其(qi)顯著，可(ke)達50%以上(shang)。小區高(gao)層給水(shui)(shui)(shui)(shui)設(she)備全自(zi)動智能控(kong)制，具有(you)多種保(bao)護和控(kong)制功能，可(ke)實(shi)現(xian)真(zhen)正無人值(zhi)守。 

小區(qu)高層給水(shui)設(she)備適用范圍　　 

1、有水(shui)池的高層建(jian)(jian)筑、賓館、學校、城鎮居民(min)小區、企事業單(dan)位(wei)、新農村(cun)建(jian)(jian)設農村(cun)的生活用水(shui)。&nbsp;

2、工廠、工礦企(qi)業(ye)的生活或者生產用水(shui)。 

3、各(ge)類水(shui)廠、供(gong)(gong)水(shui)站(zhan)、污水(shui)廢水(shui)廠、農業排灌站(zhan)等供(gong)(gong)排水(shui)。 　 

4、高樓、小區、企事業(ye)單位(wei)熱水集中供(gong)水。 　 

5、生(sheng)產、生(sheng)活中的冷卻水、循環水的加壓。 　 

6、油(you)田(tian)輸油(you)管道(dao)、油(you)庫、油(you)站等的(de)恒壓(ya)輸油(you)。