變頻恒壓供水設(shè)備的變頻控制原理
用變頻調(diào)速來實(shí)現(xiàn)恒壓供水，與用調(diào)節(jié)閥門來實(shí)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(jì)算出來）。其優(yōu)點(diǎn)是：
1、 起動(dòng)平衡，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；
2、 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長(zhǎng)泵和閥門等的使用壽命；
3、 可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)；
長(zhǎng)沙變頻恒壓供水設(shè)備特點(diǎn)
1、 節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實(shí)現(xiàn)最大限度地節(jié)能運(yùn)行；
2、 節(jié)水：根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動(dòng)控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象；
3、運(yùn)行可靠：由變頻器實(shí)現(xiàn)泵的軟起動(dòng)，使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。
4、聯(lián)網(wǎng)功能：采用全中文工控組態(tài)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)站點(diǎn)，如電機(jī)的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個(gè)站點(diǎn)的用電量，累積每臺(tái)泵的出水量，同時(shí)提供各種形式的打印報(bào)表，以便分析統(tǒng)計(jì)。
5、 控制靈活：分段供水，定時(shí)供水，手動(dòng)選擇工作方式。
6、自我保護(hù)功能完善：如某臺(tái)泵出現(xiàn)故障，主動(dòng)向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)啟動(dòng)備用泵，以維持供水平衡。萬一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作手動(dòng)系統(tǒng)，以保護(hù)供水。
變頻恒壓供水設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)用范圍
1、 自來水廠、加壓泵房
2、 居民生活區(qū)、賓館及其它建筑
3、 企業(yè)生產(chǎn)用水
4、 鍋爐循環(huán)水系統(tǒng)
5、 農(nóng)田灌溉系統(tǒng)
變頻恒壓供水設(shè)備工作原理:
全自動(dòng)變頻調(diào)速供水設(shè)備是應(yīng)用先進(jìn)的現(xiàn)代控制理論，結(jié)合可編程控制技術(shù)、變頻控制技術(shù)、電機(jī)泵組控制技術(shù)的新型機(jī)電一體化供水裝置。該設(shè)備通過安裝在水泵出水總管上的遠(yuǎn)傳壓力表（內(nèi)為一滑動(dòng)電阻），將出口壓力轉(zhuǎn)換成0-5V電壓信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并送入可編程序控制器，經(jīng)可編程內(nèi)部PID運(yùn)算，得出一調(diào)節(jié)參量并將該參量送入D/A轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)數(shù)摸轉(zhuǎn)換后將得出模擬量傳送變頻器，進(jìn)而控制其輸出頻率的變化。設(shè)備采用多泵并聯(lián)的供水方式，用戶用水量的大小決定了投入運(yùn)行的水泵的數(shù)量，當(dāng)用水量較小時(shí)，單臺(tái)泵變頻工作，當(dāng)用水量增加，水泵運(yùn)行頻率隨之增加，如達(dá)到水泵額定輸出功率仍無法滿足用戶供水要求時(shí)，該泵自動(dòng)轉(zhuǎn)換成工頻運(yùn)行狀態(tài)，并變頻啟動(dòng)下一臺(tái)水泵。反之，當(dāng)用水量減少，則降低水泵運(yùn)行頻率直至設(shè)定下限運(yùn)行頻率，如供水量仍大于用水量，則自動(dòng)停止工頻運(yùn)行泵同時(shí)變頻泵轉(zhuǎn)速增加。當(dāng)用水量降至某一程度時(shí)（如夜間用水很少時(shí)），變頻主泵停止工作，改由輔泵及小型氣壓罐供水。
變頻恒壓供水設(shè)備特點(diǎn)：
※ 采用先進(jìn)的供水專用變頻器
※ 最新供水專利技術(shù)
※ 全中文人機(jī)界面，操作簡(jiǎn)單
※ RS485遠(yuǎn)程通訊
※ 壓力控制精度5‰
※ 壓力頻率全數(shù)字顯示
※ 一次水高、低水位報(bào)警
※ 供水壓力過壓、欠壓保護(hù)
※ 系統(tǒng)故障自診斷
※ 水泵過載、過流保護(hù)
※ 水泵軟啟動(dòng)，軟切換
※ 適用于各種泵站
※ 故障水泵自動(dòng)切除運(yùn)行系統(tǒng)
※ 體積小，安裝調(diào)試方便
※ 全部進(jìn)口低壓電器集成，運(yùn)行更安全可靠
※ 優(yōu)化的控制軟件更利于系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行
國采用的樓宇給水增壓系統(tǒng)大致經(jīng)歷了四個(gè)階段：
第一階段是采用“儲(chǔ)水池＋水泵＋高位水箱”的方法，市政來水進(jìn)入儲(chǔ)水池，然后由水泵加壓后送至高位水箱，由高位水箱向用戶供水，蓄水池起到高峰用水時(shí)調(diào)節(jié)作用；
第二階段是采用“儲(chǔ)水池＋水泵＋壓力罐”的方法，市政來水進(jìn)入儲(chǔ)水池，然后由水泵加壓后送至壓力罐，由壓力罐向用戶供水，蓄水池起到高峰用水時(shí)調(diào)節(jié)作用；
第三階段采用“儲(chǔ)水池＋恒壓變頻供水系統(tǒng)”的方法，設(shè)定了系統(tǒng)的供水壓力后，在控制的作用下，水泵的轉(zhuǎn)速和投入運(yùn)行的水泵數(shù)量隨供水量的變化而改變，輸出壓力的恒定，一定程度上節(jié)省了電耗。
第四階段管網(wǎng)疊壓（無負(fù)壓）供水時(shí)代，設(shè)備直接連接在市政來水管網(wǎng)上，不需要修儲(chǔ)水池，充分利用了市政來水管網(wǎng)的壓力，設(shè)備具有高效節(jié)能、環(huán)保無二次污染、自動(dòng)化程度高、易維修等特性，逐步成為現(xiàn)代建筑的理性的供水方式。
恒壓供水設(shè)備是由無負(fù)壓置壓裝置和恒壓無聲管中泵組成的供水設(shè)備。恒壓供水設(shè)備將系統(tǒng)設(shè)備串接在市政自來水管網(wǎng)壓力不足的地方，設(shè)備通過傳感器檢測(cè)出口壓力，將檢測(cè)值和設(shè)定值進(jìn)行比較，運(yùn)算出在市政自來水管網(wǎng)的原有壓力基礎(chǔ)上需要增加的壓力，確定電機(jī)及水泵投入臺(tái)套數(shù)和變頻器輸出頻率以符合用水曲線實(shí)現(xiàn)恒壓。
恒壓供水設(shè)備最大限度地利用了市政自來水管網(wǎng)的原有壓力，對(duì)市政管網(wǎng)不構(gòu)成負(fù)壓，且可設(shè)置市政自來水管網(wǎng)許可吸水壓力，是供水領(lǐng)域新一代節(jié)能型產(chǎn)品。
變頻器在恒壓供水方面的應(yīng)用
一、變頻調(diào)速的特點(diǎn)及分析
用戶用水量一般是動(dòng)態(tài)的，因此供水不足或供水過剩的情況時(shí)有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平衡，即用水多時(shí)供水也多，用水少時(shí)供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。
恒壓供水系統(tǒng)對(duì)于用戶是非常重要的。在生產(chǎn)生活供水時(shí)，若自來水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水，可能影響生活質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響生存安全，如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，若供水壓力不足或或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以，用水區(qū)域采用恒壓供水系統(tǒng)，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
隨著電力技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完善，以變頻調(diào)速為核心的智能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備，起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長(zhǎng)泵和閥門等東西的使用壽命；可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)。其穩(wěn)定安全的運(yùn)行性能、簡(jiǎn)單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，將使供水實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，最終達(dá)到高效率的運(yùn)行目的。
二、恒壓供水的變頻應(yīng)用方式
通常在同一路供水系統(tǒng)中，設(shè)置多臺(tái)常用泵，供水量大時(shí)多臺(tái)泵全開，供水量小時(shí)開一臺(tái)或兩臺(tái)。在采用變頻調(diào)速進(jìn)行恒壓供水時(shí)，就用兩種方式，其一是所有水泵配用一臺(tái)變頻器；其二是每臺(tái)水泵配用一臺(tái)變頻器。后種方法根據(jù)壓力反饋信號(hào)，通過PID運(yùn)算自動(dòng)調(diào)整變頻器輸出頻率，改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到管網(wǎng)恒壓的目的，就一個(gè)閉環(huán)回路，較簡(jiǎn)單，但成本高。前種方法成本低，性能不比后種差，但控制程序較復(fù)雜，是未來的發(fā)展方向，我公司開發(fā)BC2100系列恒壓供水控制系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)一變頻器控制任意數(shù)馬達(dá)的功能。下面講到的原理都是一變頻器拖動(dòng)多馬達(dá)的系統(tǒng)。
三、PID控制原理
根據(jù)反饋原理：要想維持一個(gè)物理量不變或基本不變，就應(yīng)該引這個(gè)物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點(diǎn)是非線性、大慣性的系統(tǒng)，現(xiàn)在控制和PID相結(jié)合的方法，在壓力波動(dòng)較大時(shí)使用模糊控制，以加快響應(yīng)速度；在壓力范圍較小時(shí)采用PID來保持靜態(tài)精度。這通過PLC加智能儀表可時(shí)現(xiàn)該算法，同時(shí)對(duì)PLC的編程來時(shí)現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實(shí)踐證明，使用這種方法是可行的，而且造價(jià)也不高。
要想維持供水網(wǎng)的壓力不變，根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統(tǒng)管道長(zhǎng)、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個(gè)大滯后系統(tǒng)，不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，而采用PLC參與控制的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。
四、變頻控制原理
用變頻調(diào)速來實(shí)現(xiàn)恒壓供水，與用調(diào)節(jié)閥門來實(shí)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(jì)算出來）。其優(yōu)點(diǎn)是：
1、 起動(dòng)平衡，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；
2、 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長(zhǎng)泵和閥門等的使用壽命；
3、 可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)；
一般地說，當(dāng)由一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，只需使變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量與實(shí)際電動(dòng)機(jī)容量相符即可。當(dāng)一臺(tái)變頻器同時(shí)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，原則上變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量應(yīng)等于兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的容量之和。但如在高峰負(fù)載時(shí)的用水量比兩臺(tái)水泵全速供水量相差很多時(shí)，
可考慮適當(dāng)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(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的工作電流較小。但是，當(dāng)用戶的用水量變化頻繁時(shí)，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的額定電流，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過熱。因此，電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)是必需的。對(duì)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(hù)功能是難以起到保護(hù)作用的，所以應(yīng)采用熱繼電器來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)。
在主要功能預(yù)置方面，最高頻率應(yīng)以電動(dòng)機(jī)的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。升、降速時(shí)間在采用PID調(diào)節(jié)器的情況下，升、降速時(shí)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(dòng)態(tài)響應(yīng)過程。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能時(shí)，只要在預(yù)置時(shí)設(shè)定PID功能有效，則所設(shè)定的升速和降速時(shí)間將自動(dòng)失效。
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