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        在供水系统中,恒压供水是指通过检测管网压力,在供水网系中用水量发生变化时,而控制出口压力保持在设定值不变的控制方式。一般使用水泵时,选用的设备额定流量通常都超过实际需要的流量,而实际用水过程中所需的流量会发生变化,如在楼宇供水中,白天和夜晚的用水量变化很大,采用阀门来调节流量的方式使用较为普遍。虽然方法简单,但这种方式实际上是通过人为增加阻力的办法达到调节的目的,这种节流调节方法浪费了大量的电能,同时设备的使用和维护成本较高。本文介绍利用SKJ变频器内置PID功能进行自动恒压供水控制,满足节能降耗的要求.

一、三品变频恒压供水代替传统恒压供水的优点

  1. 变频恒压供水能自动24小时维持恒定压力,并根据压力信号自动启动备用泵,无级调整压力,供水质量好,与传统供水比较,不会造成管网破裂及开水笼头时的共振现象。

  2. 避免了泵的频繁启动及停止,而且启动平滑,减少了电机水泵的启动冲击,增加了电机水泵的使用寿命,也避免了传统供水中的水锤现象。

  3. 传统供水中设计有水箱,不但浪费了资金,占用了较大的空间,而且水压不稳定,水质有污染,不符合卫生标准,而采用变频恒压供水,此类问题也就迎刃而解了。

  4. 采用变频恒压供水,系统可以根据用户实际用量,自动进行检测,控制马达转速,达到节能效果。避免了水塔供水无人值班时,总要开启一个泵运行的现象,节省了人力及物力。

  5. 变频恒压供水可以自动实现多泵循环运动功能,延长了电机水泵的使用寿命。

  6. 变频恒压供水系统保护功能齐全,运行可靠,具有欠压、过流、过载、过热、缺相、短路保护等功能。

二、节能原理

  根据流体力学理论,电机轴功率P和风量Q、压力H之间的关系为:

  P=K*H*Q/η

  其中K为常数,η为效率

  它们与转速N之间的关系为:

  Q1/Q2=N1/N2

  H1/H2=(N1/N2)2

  P1/P2=(N1/N2)3


  图中曲线1为风机在恒速下压力,H和流量Q的特性曲线,曲线2是管网风阻特性(阀门开度为100%)。

  假设风机在设计时工作在A点的效率最高,输出风量Q1为100%,此时的轴功率P1=Q1*H1与面积AH10Q1成正比。根据工艺要求,当风量需从Q1减少到Q(例如70%)时,如采用调节阀门的方法相当于增加了管网阻力,使管网阻力特性变到为曲线3,系统由原来的工况A点变到新的工况B点运行,由图中可以看出,风压反而增加了,轴功率P2与面积BH20Q2成正比,减少不多。 如果采用变频调速控制方式,将风机转速由N1降到N2,根据风机的比例定律,可以画出在转速N2下压力H和流量Q特性如曲线4所示,可见在满足同样风量Q2的情况下,风压H3将大幅度降低,功率P3(相等于面积CH30Q2)也随着显著减少,节省的功率△P=△HQ2与面积BH2H3C成正比,节能的效果是十分明显的。

  假设风机在设计时工作在A点的效率最高,输出风量Q1为100%,此时的轴功率P1=Q1*H1与面积AH10Q1成正比。根据工艺要求,当风量需从Q1减少到Q(例如70%)时,如采用调节阀门的方法相当于增加了管网阻力,使管网阻力特性变到为曲线3,系统由原来的工况A点变到新的工况B点运行,由图中可以看出,风压反而增加了,轴功率P2与面积BH20Q2成正比,减少不多。 如果采用变频调速控制方式,将风机转速由N1降到N2,根据风机的比例定律,可以画出在转速N2下压力H和流量Q特性如曲线4所示,可见在满足同样风量Q2的情况下,风压H3将大幅度降低,功率P3(相等于面积CH30Q2)也随着显著减少,节省的功率△P=△HQ2与面积BH2H3C成正比,节能的效果是十分明显的。

  例如风量下降到80%,转速也下降到80%时,则轴功率下降到额定功率的51%;如风量下降到50%,功率P可下降到额定功率的13%,当然由于实际工况的影响,节能的实际值不会有这么明显,即使这样,节能的效果也是十分明显的。

  因此在有风机、水泵的机械设备中,采用变频调速的方式来调节风量和流量,在节能上是一个最有效的方法。

三、工作原理

  变频恒压供水系统采用远传压力表(YTZ-150)检测管网中压力,压力传感器将信号送入变频器专用供水基板,供水板将电阻信号转换为4-20mA的电流信号并进入PID回路,PID回路处理之后,送出一个水量增加或减少信号,控制马达转速。如在一定延时时间内,压力还是不足或过大,则通过简易PLC作工频/变频切换,使实际管网压力与设定压力相一致。

  另外,随着用水量的减少,变频器自动减少输出频率,达到了节能的目的。

四、适用范围

  采用变频恒压供水,具有高效节能,压力稳定,运行可靠,操作简单,安装方便,占地少,噪音低,无污染,投资低,效益高等优点。特别适用于:

  1. 宾馆、写字楼、公寓、居民小区等场所的生活给水和热水采暖系统。

  2. 高层建筑、大型民用建筑的消防给水系统。

  3. 工矿生产企业

  4. 各类自来水厂

五、电气原理图纸及调试

远传压力表

三品变频器


  此图为恒压供水基本原理图,可以根据用户的不同需求演化为:“工、变频转换恒压供水”“一备一用恒压供水”“2用1备恒压供水”“1拖2恒压供水”“1拖3恒压供水”等等。

压力表的安装及技术参数

远传压力表可以采用常见的YTZ-150型,在安装远传压力表时需将弯管焊接或上在止回阀的前端,并在弯管的另一端安装一只阀门,方便与压力表进行连接。

选取压力表中阻值最小的两个端子,接在“供水基板”的PIN处(两条线没有正反)。

参数设定

功能代码
代码名称代码说明设定值
Pr032停车方式选择自由停车1
Pr052多功能输入三(X4)PID开启32
Pr150比例常数
设定误差值增益80
Pr151积分时间设定PID响应时间2.5
Pr153目标值设定变频器恒压值*

注:目标值的具体算法:

假设目标值为3公斤(0.3Mpa),使用的压力表为1.6Mpa;即

1.6*30%*100%=Pr153设定为48

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