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一、變頻調(diào)速的特點及分析 用戶用水量一般是動態(tài)的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(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，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。 變頻恒壓自動供水設備對于用戶是非常重要的。無負壓供水設備設備直接連接在市政來水管網(wǎng)上，不需要修儲水池，充分利用了市政來水管網(wǎng)的壓力，設備具有高效節(jié)能、環(huán)保無二次污染、自動化程度高、易維修等特性，逐步成為現(xiàn)代建筑的理性的供水方式。在生產(chǎn)(Produce)生活供水時，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能（maybe)影響生活質(zhì)量，嚴重時會影響生存安全，如發(fā)生火災時，若供水壓力不足或或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟損失和人員傷亡。所以，用水區(qū)域采用變頻恒壓自動供水設備，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益和社會效益。 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備(shèbèi)，起動平穩(wěn)，起動電流(Electron flow)可限制（limit）在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門(功能：截止、導流、穩(wěn)壓、分流等)等東西的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效應。其穩(wěn)定安全的運行性能、簡單方便的操作方式方法、以及齊全周到的功能，將使供水實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省(spare)人力，最終達到高效率的運行目的。 二、變頻恒壓自動供水的變頻應用方式 通常在同一路供水系統(tǒng)中，設置多臺常用泵，供水量大時多臺泵全開，供水量小時開一臺或兩臺。供水設備一般由水泵機組，變頻控制柜，隔膜壓力罐，壓力傳感器和一些輔件構(gòu)成。但由于不同的類型，也會使用一些特殊的設備，如：無負壓變頻供水設備會用到無負壓穩(wěn)流罐；無塔變頻供水設備會用到液位傳感器……由于構(gòu)成的不同，價格也不近相同。 在采用變頻調(diào)速進行恒壓供水時，就用兩種方式，其一是所有水泵配用一臺變頻器；其二是每臺水泵配用一臺變頻器。后種方法根據(jù)壓力反饋信號，通過(tōng guò)PID運算自動調(diào)整變頻器輸出頻率，改變電動機轉(zhuǎn)速，最終達到管網(wǎng)恒壓的目的，就一個閉環(huán)回路，較簡單，但成本高。前種方法成本低，性能不比后種差，但控制程序較復雜，是未來的發(fā)展方向，我公司開發(fā)系列變頻恒壓供水控制系統(tǒng)就可實現(xiàn)一變頻器控制任意數(shù)電動機、發(fā)動機的功能。下面講到的原理都是一變頻器拖動多馬達的系統(tǒng)。 三、變頻恒壓自動供水設備控制（control)原理 根據(jù)反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應該引這個物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓（特指：壓強）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)特點是非線性、大慣性（inertia)的系統(tǒng)，現(xiàn)在控制和PID相結(jié)合的方法，在壓力波動較大時使用模糊控制，以加快響應速度；在壓力范圍較小時采用PID來保持靜態(tài)精度。這通過PLC加智能儀表可時現(xiàn)該算法，同時對PLC的編程來時現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實踐證明(zhèng míng)，使用這種方法是可行的，而且造價也不高。 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)(system)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、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)，不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進行控制（control)，而采用PLC參與控制的方式來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。 四、變頻（frequency conversion)恒壓自動供水設備變頻控制（control)原理 用變頻調(diào)速來實現(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（reduce)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； 一般地說，當由一臺變頻（frequency conversion)器控制（control)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。無負壓供水設備設備直接連接在市政來水管網(wǎng)上，不需要修儲水池，充分利用了市政來水管網(wǎng)的壓力，設備具有高效節(jié)能、環(huán)保無二次污染、自動化程度高、易維修等特性，逐步成為現(xiàn)代建筑的理性的供水方式。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（Variable-frequency Drive)內(nèi)的電子熱保護功能是難以起到保護作用的，所以應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、降速時間應盡量設定得短一些，以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動態(tài)響應過程。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能時，只要在預置時設定PID功能有效，則所設定的升速和降速時間將自動失效。 五、變頻恒壓自動供水設備特點 1、 節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制（control)軟件，使水泵（water pump）實現(xiàn)最大限度地節(jié)能運行； 2、 節(jié)水：根據(jù)實際用水情況(Condition)設定管網(wǎng)壓力，自動控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象； 3、 運行可靠：由變頻器實現(xiàn)泵的軟起動，使水泵實現(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，實時監(jiān)控各個站點，如馬達的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個站點的用電量，累積每臺泵的出水量，同時提供各種形式的打印報表，以便分析統(tǒng)計。 5、 控制（control)靈活：分段供水，定時供水，手動選擇工作方式。 6、 自我保護功能完善：如某臺泵出現(xiàn)故障，主動向上位機發(fā)出報警信息，同時啟動備用泵，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系統(tǒng)，以保護供水。 六、變頻恒壓自動供水設備應用范圍 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)(Produce)用水 4、 鍋爐循環(huán)水系統(tǒng) 5、 農(nóng)田灌溉系統(tǒng) |
