變頻器在恒壓供水中的應(yīng)用和無負(fù)壓變頻恒壓供水的技術(shù)探討(1)

1、電工技師（二級）論文姓名 陳小川 準(zhǔn)考證號 考評職業(yè)（工種） 維修電工 申報(bào)級別 二級 工作單位 中海物業(yè)成都商業(yè) 撰寫時(shí)間 2016年10月27日 鑒定所（站） 四川鍋爐高級技工學(xué)校省級高技能人才培訓(xùn)基地 答辯時(shí)間 2016.12.04 指導(dǎo)老師 羅 輝 李 杰 論文題目 變頻器在恒壓供水中的應(yīng)用和無負(fù)壓變頻恒壓供水的技術(shù)探討內(nèi)容摘要：本論文主要詳細(xì)介紹了恒壓供水的變頻與cps-21b控制工作原理，程序設(shè)定，變頻器參數(shù)的設(shè)定。并介紹了cps-21b的作用與特點(diǎn)，變頻器的結(jié)構(gòu)與原理，恒壓供水要求及技術(shù)特點(diǎn)。并根據(jù)自來水供水現(xiàn)狀及樓宇傳統(tǒng)供水方式的弊端進(jìn)行分析，結(jié)合我校供水系統(tǒng)改造后的情況，由原

2、有高低位水池供水改成無負(fù)壓恒壓供水系統(tǒng)。主要是利用了變頻器的矢量控制及電壓，頻率（V/F）控制特點(diǎn)，配合智能供水控制器的PID功能，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。關(guān)鍵詞：無負(fù)壓恒壓供水 變頻器 智能供水控制器cps-21b 節(jié)能前言：恒壓供水中用到PLC技術(shù)、變頻技術(shù)、壓力傳感技術(shù)、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)，程序中用到變頻泵、工頻泵的動態(tài)增減，變頻器的復(fù)位等，因此深刻地掌握恒壓供水系統(tǒng)的方方面面很有必要。掌握恒壓供水系統(tǒng)各方面技術(shù)水平有利于提高技術(shù)。一般自來水市政管網(wǎng)水壓只保證三樓及以下樓層的正常用水，上部樓層必須要經(jīng)過二次加壓設(shè)備將壓力提升，傳統(tǒng)的做法是通過高低位水池的方式（即地面或地下室設(shè)置低位水池，樓層天面配

3、備高位水池），將自來水放入低位儲水池，然后通過水泵工頻運(yùn)行將水抽到高位水池，再靠重力分流到各樓層用戶使用，這種方式明顯的弊端是使自來水水質(zhì)受二次污染，變壞，因此要經(jīng)常洗水池以及靠樓頂?shù)挠脩羲畨翰蛔?。而且?dāng)電機(jī)抽完水停機(jī)時(shí)產(chǎn)生“水錘效應(yīng)”，這樣對電機(jī)的損害很大，因此要經(jīng)常修電機(jī)。在恒壓供水系統(tǒng)中能解決以上問題，還可以避免建造水池帶來的種種害處，還能完成水塔供水所不能實(shí)現(xiàn)的功能。無負(fù)壓變頻增壓直供水設(shè)備無須使用低位水池和高位水池，直接串接在市政管網(wǎng)與用戶管網(wǎng)之間，通過變頻器無級調(diào)速的方式調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，并在市政壓力的基礎(chǔ)上接力供水，通過負(fù)壓抑制及消除雙重措施避免在市政管網(wǎng)上形成負(fù)壓搶水，而且系統(tǒng)全

4、密封，使自來水避免二次污染。水泵是通過變頻器軟啟動，減少對電網(wǎng)的沖擊，使節(jié)能效果更顯著。一、 恒壓供水的特點(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，使水泵的啟動平緩，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，防水錘。 4 控制靈活：分時(shí)段分壓力供水，及休眠功能，手動選擇工作方式。5 保護(hù)功能完善：如某臺泵出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)啟動備用泵，故障泵退出運(yùn)行；若自動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作手動系統(tǒng)，應(yīng)急供水。通過微機(jī)控制變頻調(diào)

5、速來實(shí)現(xiàn)恒壓供水。首先根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定用水點(diǎn)工作壓力，并時(shí)刻監(jiān)測用戶管網(wǎng)壓力，通過壓力傳感器檢測水壓并反饋給系統(tǒng)供水控制器，通過將模擬信號送給變頻器，當(dāng)壓力低于用戶所需壓力時(shí)，微機(jī)自動控制子變頻器啟動，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速提高，直到管網(wǎng)壓力上升到用戶所需壓力，并控制水泵以一恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行進(jìn)行恒壓供水。通過變頻器的調(diào)節(jié)，用水量增加時(shí)轉(zhuǎn)速提高，用水量減少時(shí)轉(zhuǎn)速降低，時(shí)刻保證用戶的用水壓力恒定。二、原供水系統(tǒng)的缺陷對比 1、高低位水池供水 高低水池供水系統(tǒng)主要是利用水位差壓力實(shí)現(xiàn)供水，其電氣控制系統(tǒng)如圖1-1所示；從圖中我們可以看出該供水系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)主要是由兩個(gè)水泵進(jìn)行供水，水泵的控制主要是由高低水池的

6、浮球開關(guān)進(jìn)行。該供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，初始投資較小，但在使用過程中問題較多。如水質(zhì)不能保證，供水壓力不足，消耗電能較大，水泵電機(jī)容易損壞等問題。圖1-1 高 低水池供水系統(tǒng)原理圖2.高低位水池供水流程圖 3、無負(fù)壓變頻增壓直供水 當(dāng)設(shè)備投入使用時(shí)，管網(wǎng)水進(jìn)入穩(wěn)流補(bǔ)償罐，此罐既可作為進(jìn)水儲水裝置，也可起到穩(wěn)流補(bǔ)償作用，通過真空抑制器將空氣排出，待水充滿后，真空抑制器自動關(guān)閉。當(dāng)來水能夠滿足用水壓力及用水量要求時(shí)，設(shè)備通過旁通止回閥向用水管網(wǎng)直接供水；當(dāng)自來水管網(wǎng)的壓力不能滿足用水要求時(shí)，系統(tǒng)壓力信號由泵出口的壓力傳感器反饋給變頻控制器,水泵變頻啟動運(yùn)行,并根據(jù)用水量的大小自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,恒壓供水。

7、若運(yùn)轉(zhuǎn)水泵達(dá)到工頻轉(zhuǎn)速時(shí),壓力還不夠，則切換第一臺泵工頻運(yùn)行，另一臺水泵變頻運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)通過壓力傳感器給出啟泵信號，使水泵變頻啟動運(yùn)行。水泵供水時(shí)，若自來水管網(wǎng)的水量大于水泵流量，系統(tǒng)保持正常供水，且充分利用了自來水管網(wǎng)的原有壓力；用水高峰期時(shí)，若自來水管網(wǎng)水量小于水泵流量時(shí)，穩(wěn)流補(bǔ)償罐內(nèi)的水作為補(bǔ)充水源仍能正常供水。此時(shí)，空氣由真空抑制器進(jìn)入穩(wěn)流補(bǔ)償罐，消除了管網(wǎng)的負(fù)壓。用水高峰期過后，系統(tǒng)恢復(fù)正常的狀態(tài)。若管網(wǎng)供水不足或停水，造成穩(wěn)流罐液位不斷下降,液位探測器將信號反饋給變頻控制器,水泵自動停機(jī),以保護(hù)水泵機(jī)組。在整套設(shè)備中，最關(guān)鍵的就是真空抑制器?，F(xiàn)在來分析一下設(shè)備是如何消除負(fù)壓的。當(dāng)用水高

8、峰時(shí)，供水量不能滿足用戶用水時(shí)，穩(wěn)流補(bǔ)償罐內(nèi)的水作為補(bǔ)充用水,由于罐內(nèi)水量的減少水位下降，在罐體內(nèi)形成真空,這時(shí)就出現(xiàn)負(fù)壓。如果不采取措施，就會影響市政管網(wǎng)的壓力，影響周邊居民的用水，這時(shí)就要利用真空抑制器來消除負(fù)壓。各個(gè)廠商在這個(gè)部件中下足了功夫，究其根本，就是要當(dāng)負(fù)壓產(chǎn)生時(shí)用氣體填充，而方式有很多。最基本也是使用最多的是在罐內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓或水位下降時(shí)打開閥門補(bǔ)入大氣, 該類裝置跟復(fù)合排氣閥如出一轍，靠穩(wěn)流補(bǔ)償罐內(nèi)水位升降帶動浮球上下移動控制閥門的開和關(guān)，從而達(dá)到罐的吸氣和排氣。在水罐注滿水時(shí)此閥門閉緊,此時(shí)水罐為承壓的密閉容器,當(dāng)水位開始下降時(shí)，浮球的移動給出了控制信號，使閥門打開，大氣進(jìn)入罐

9、體，從而實(shí)現(xiàn)了真空的消除。也有些廠家則采取罐內(nèi)補(bǔ)氣的原理來消除真空,即將穩(wěn)流補(bǔ)償罐分為兩個(gè)腔體：A 腔、B腔。A 腔和B 腔用擋板分隔開,其中A 腔在制造時(shí)先預(yù)留好氣體，A 腔預(yù)留的氣體可以起消除負(fù)壓的作用。當(dāng)自來水供水量不能滿足用戶用水量時(shí),B 腔內(nèi)水位下降出現(xiàn)真空,此時(shí)由于真空的負(fù)壓作用形成虹吸現(xiàn)象，A 腔內(nèi)的氣體就會因壓力差被導(dǎo)入到B 腔內(nèi),由此消除了負(fù)壓。當(dāng)供水量足夠時(shí),隨著B 腔內(nèi)液位不斷上升,會把腔體上端浮球頂起, 于是B 腔體內(nèi)空氣又重新被壓縮回A 腔體內(nèi)進(jìn)行貯存待用。A 腔內(nèi)氣體要選用不溶于水，無毒無害的氣體，但完全不溶也是不可能的，所以必須在罐上設(shè)置可以補(bǔ)充氣體的裝置，以便在

10、使用一段時(shí)間后氣體不足，可以進(jìn)行補(bǔ)充。 從以上工作原理可以看出，無負(fù)壓設(shè)備具有如下優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源，能夠充分利用自來水管網(wǎng)的原有壓力，這樣可以選用功率、揚(yáng)程相對較小的水泵及控制設(shè)備，而且在夜間及小流量用水時(shí)，可利用自來水水壓直接供水而無需啟動水泵；避免水質(zhì)二次污染，自來水是直接加壓供應(yīng)到各用水點(diǎn)，減少或根除了因水在蓄水池中蓄留、暴露、或因管理不善而造成的二次污染，保障了水質(zhì)安全；不需建水池、水箱，節(jié)省了建筑面積和水池、水箱的修建費(fèi)用，節(jié)省了投資，增加了經(jīng)濟(jì)效益。 其系統(tǒng)原理圖如圖1-2所示4、無負(fù)壓變頻增壓直供水工作流程三、無負(fù)壓供水設(shè)備概述： 無負(fù)壓無吸塵自動無負(fù)壓供水設(shè)備直接以市政管網(wǎng)為水源

11、、形成連續(xù)密閉的接力增壓供水方式，徹底避免了傳統(tǒng)2次增壓供水系統(tǒng)造成的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)降低和各種水源污染問題，完全保持了市政水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)充分利用市政水源本身壓力熱能，差多少補(bǔ)多少，切實(shí)有效地、最大限度地發(fā)揮了變頻調(diào)速的節(jié)能效果。 設(shè)計(jì)中很好地解決了接力增壓供水方式帶來的2大問題： （1）水泵大幅變工況運(yùn)行問題。 （2）對市政水源的緩沖與削峰補(bǔ)償問題。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了全變頻控制系統(tǒng)，可更好的適應(yīng)于水泵大幅變工況運(yùn)行。采用部分（單臺）水泵變頻調(diào)速的技術(shù)方案時(shí)，專門選配了無過載水泵。特別配套設(shè)計(jì)了各種緩沖罐、水源罐、對市政水源具有良好的緩沖作用和削峰補(bǔ)償作用可避免對市政水源的過度抽吸。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮了應(yīng)用

12、的靈活性，可滿足不同地區(qū)不同戶具體工程應(yīng)用要求的差異。 1、無負(fù)壓供水設(shè)備的運(yùn)行原理： 無負(fù)壓（無吸塵）給水設(shè)備的應(yīng)用，是以市政管網(wǎng)為水源，形成密閉的連續(xù)接力增壓供水方式，其應(yīng)用與通常的經(jīng)水池（水箱）中轉(zhuǎn)二次增壓無負(fù)壓供水設(shè)備相比大為不同。 為了減小直接抽吸對市政供水的影響，一般應(yīng)在設(shè)備入口管道上串接一個(gè)承壓貯水容器。主要起緩沖作用（動態(tài)補(bǔ)償作用）的水罐稱為緩沖罐；平時(shí)無動態(tài)緩沖作用僅在市政管無水壓時(shí)才起備用水源作用的水罐稱為水源罐。大容積的承壓水池也是水源罐的一種形式（一般采用鋼筋混凝土現(xiàn)場施工建造）。2、 配套設(shè)備說明   成套設(shè)備一般由緩沖罐、水源

13、罐、水泵機(jī)組、氣壓罐控制柜、自動隔離閥及控制儀表組成，各部分說明如下：a、緩沖罐：是接在設(shè)備入口處的氣壓罐，簡稱緩沖罐，給水運(yùn)行時(shí)罐內(nèi)部分容積為壓縮空氣，靠壓縮空氣的貯能，對各種突變沖擊具有很好的減緩消除作用，同時(shí)對市政供水具有一定動態(tài)補(bǔ)償作用。   有2種不同結(jié)構(gòu)的緩沖罐，隔膜緩沖罐采用天然橡膠隔膜材料，因完全密閉更有利于保持水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，普通鋼制緩沖罐內(nèi)壁涂有符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的防腐涂料，但補(bǔ)氣時(shí)會與外界空氣接觸。   b、水源罐：給水運(yùn)行時(shí)罐內(nèi)全部容積充滿了水，由于無壓縮空氣貯能，對各種沖擊的緩沖作用和對市政水源的動態(tài)補(bǔ)償效果不如緩沖罐。

14、但當(dāng)市政水源壓力太低，水源罐出水（供水）大于進(jìn)水量時(shí)，罐內(nèi)貯水容積可全部用來補(bǔ)償市政水源的不足。   水源罐提供補(bǔ)償水量期間，靠真空抑制器使空氣自動進(jìn)入罐體，可避免對高下管網(wǎng)造成負(fù)壓抽吸作用（即所謂無負(fù)壓無吸程）。 水源罐只能串接在進(jìn)水管路中使用。c、承壓水池：一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與水源罐工作原理相同，因其容積大，對市政供水具有很好的削峰填谷作用，適用于全國各地各種市政水源情況。當(dāng)市政供水管網(wǎng)因故停水期間可由承壓水池提供一定時(shí)間的供水水源，適用于客戶要求高可靠供水的場合。    d、水泵機(jī)組：選用具有非過載特性的水泵，其工

15、作特性可以適應(yīng)水源的較大范圍內(nèi)的壓力變化，不會產(chǎn)生過載現(xiàn)象。    e、氣壓罐：其作用與通常2次增壓無負(fù)壓供水設(shè)備中的氣壓罐相同，本系列標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品采用的隔膜式微型氣壓罐，主要利用其保壓功能，有利于設(shè)備的智能化自動節(jié)能控制。    f、變頻控制柜：可采用全變頻控制系統(tǒng)，即所有水泵均采用變頻調(diào)速拖動，也可采用部分變頻控制系統(tǒng)（樣本標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品只有1臺泵為變頻調(diào)速拖動）。    g、旁通管路：如果市政供水平時(shí)能夠滿足水壓要求，僅在供水高 峰時(shí)壓力不足，可加載旁通管路，可使市政下拉供水與增壓供水實(shí)現(xiàn)自動切換運(yùn)行。

16、60; （1）當(dāng)市政管網(wǎng)高壓時(shí)，設(shè)備處于停機(jī)狀態(tài)，市政水源過緩沖罐、旁通管路直接向用戶管網(wǎng)供水。（2）當(dāng)市政管網(wǎng)欠壓時(shí)，設(shè)備自動啟動，在原不水壓基礎(chǔ)上變頻調(diào)速增壓（恒壓）供水，由于是按“差多少，補(bǔ)多少”的原則增壓，所以在全流量范圍即滿足了用戶恒壓供水的需求，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能運(yùn)行。運(yùn)行過程中密閉的緩沖罐相當(dāng)一段管路，新鮮衛(wèi)生的自來淼不斷流過水源罐，不會遭受外界污染。   （3）設(shè)備運(yùn)行中，緩沖罐部分容積為壓縮空氣（其壓力與市政水壓相同），因而貯存了一定壓力勢能，靠此貯能可大大減緩各種沖擊對市政水源的影響，同時(shí)對市政供水具有動態(tài)的削峰補(bǔ)償作用。當(dāng)市政服務(wù)壓力從P2

17、降至P1時(shí)，緩沖罐提供的最大補(bǔ)償水量與緩沖罐總?cè)莘e關(guān)系為：   V（1-P1/P2） V總KV總   V供水高峰市政壓力從P2降至P1期間水源罐給出的補(bǔ)償水量（m3）   P1市政供水高峰期最低壓力（絕對壓力）   P2市政供水高峰期前的壓力（絕對壓力）   V總水源罐的總?cè)莘e（m3）    例：供水高峰期，市政水源壓力從20mH2O降至mH2O，則在該期間水源罐給出的補(bǔ)償水量為  &#

18、160; V（1-15/30） V總0.5V總（m3），占總?cè)莘e的50。顯然這是一種切實(shí)有效的動態(tài)補(bǔ)償作用，如果所有用戶的增壓設(shè)備均具有這種補(bǔ)償作用，則總體上對市政供水可起到一定削峰填谷的效果，高峰期間管網(wǎng)服務(wù)壓力不至于下降得太低。（4）為進(jìn)一步減小直接抽吸對市政水源的影響，可選購一只水源隔離閥及控制儀表，從而可任意設(shè)定允許抽吸的最低壓力，當(dāng)市政水源入口壓力降到允許抽吸的最低壓力時(shí)，水源隔離裝軒會自動啟動，設(shè)備將切換到以補(bǔ)償罐為水源自動供水。也可考慮選購廉價(jià)的節(jié)流裝置代替隔離閥，限制自來水進(jìn)水流量，供水不足部分靠水源罐補(bǔ)償。   （5）市政水源因故停水且

19、水源罐貯水也己消耗完，設(shè)備會自動停機(jī)（禁止運(yùn)行）。水源正常后自動恢復(fù)運(yùn)行。 h、自動隔離閥或節(jié)流裝置（選購件）：用于隔離市政水源，可任意設(shè)定動作壓力，當(dāng)市政水源壓力低于該值時(shí)，隔離裝置動作，切換到水源罐或承壓水池供水。也可考慮使用廉價(jià)的節(jié)流裝置代替隔離閥，限制最大進(jìn)水流量，供水不足部分靠水源罐補(bǔ)償。   隨著社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，市政供水系統(tǒng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)逐步提高，供水能力不斷增強(qiáng)。為適應(yīng)社會發(fā)展要求，自動給水設(shè)備必然朝著一定的目標(biāo)發(fā)展，這個(gè)目標(biāo)就是高效節(jié)能、無水源污染、低噪音、操作方便、運(yùn)行可靠。  3、 無負(fù)壓無負(fù)壓供水設(shè)備

20、適用范圍: 1、高層建筑、城鎮(zhèn)居民小區(qū)、企事業(yè)單位生活供水。 2、原有生產(chǎn)供水系統(tǒng)如氣壓式供水、水塔式供水、高位水箱式供水的改造。 3、新建需要分質(zhì)供水如生活飲用水、消防水、中水加壓供水系統(tǒng)。 4、現(xiàn)在醫(yī)院、醫(yī)藥、食品等對水質(zhì)要求較高的供水系統(tǒng)。4無負(fù)壓無負(fù)壓供水設(shè)備特點(diǎn): 1、設(shè)備采用一體化設(shè)計(jì)，節(jié)約了建筑空間。 2、替代水池、水箱供水方式，節(jié)約投資。 3、充分利用市政管網(wǎng)原有壓力，節(jié)能效果更加突出。 4、全封閉運(yùn)行，無泄漏，無溢水現(xiàn)象，水質(zhì)不受二次污染，大大提高了供水質(zhì)量。 5、節(jié)電、節(jié)水、節(jié)約維護(hù)費(fèi)

21、用。效果好。 6、采用無負(fù)壓穩(wěn)流技術(shù)對市政自來水管網(wǎng)不產(chǎn)生任何負(fù)面影響。    3.2.3 無負(fù)壓無負(fù)壓供水設(shè)備應(yīng)用范圍： 1、高層建筑、城鎮(zhèn)居民小區(qū)、企事業(yè)單位生活供水。 2、原有生產(chǎn)供水系統(tǒng)如氣壓式供水、水塔式供水、高位水箱式供水的改造。 3、新建需要分質(zhì)供水如生活飲用水、消防水、中水加壓供水系統(tǒng)。變頻器在恒壓供水中的應(yīng)用 - 8 - 4無負(fù)壓無負(fù)壓供水設(shè)備特點(diǎn): 1、設(shè)備采用一體化設(shè)計(jì)，節(jié)約了建筑空間。 2、替代水池、水箱供水方式，節(jié)約投資

22、。 3、充分利用市政管網(wǎng)原有壓力，節(jié)能效果更加突出。 4、全封閉運(yùn)行，無泄漏，無溢水現(xiàn)象，水質(zhì)不受二次污染，大大提高了供水質(zhì)量。 5、節(jié)電、節(jié)水、節(jié)約維護(hù)費(fèi)用。效果好。 6、采用無負(fù)壓穩(wěn)流技術(shù)對市政自來水管網(wǎng)不產(chǎn)生任何負(fù)面影響。    3.2.3 無負(fù)壓無負(fù)壓供水設(shè)備應(yīng)用范圍： 1、高層建筑、城鎮(zhèn)居民小區(qū)、企事業(yè)單位生活供水。 2、原有生產(chǎn)供水系統(tǒng)如氣壓式供水、水塔式供水、高位水箱式供水的改造。 3、新建需要分質(zhì)供水如生活飲用水、消防水、中水加壓供水系統(tǒng)。 4、現(xiàn)在

23、醫(yī)院、醫(yī)藥、食品等對水質(zhì)要求較高的供水系統(tǒng)。  3.3 應(yīng)用無負(fù)壓設(shè)備的注意事項(xiàng)  雖然無負(fù)壓設(shè)備具有很多優(yōu)點(diǎn)，但在選用無負(fù)壓給水設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮以下因素：  選用設(shè)備時(shí),不但要考慮用戶的用水流量、壓力情況,還必須考慮進(jìn)水的流量、壓力情況。在市政管網(wǎng)可利用水量長期低于用戶用水量、水壓很低的地方不應(yīng)使用。  為了確保管網(wǎng)的水質(zhì)衛(wèi)生條件,設(shè)備進(jìn)水管上應(yīng)設(shè)管道倒流防止器,或選用設(shè)備自身帶有防倒流裝置的設(shè)備。  水泵出水管及旁通管上的止回閥應(yīng)采用可消除水錘的緩閉式止回閥等,尤其是無負(fù)壓給水設(shè)備用于

24、高層建筑等高揚(yáng)程供水的場所時(shí)必須采用。水錘不但會損壞水泵出水管上的止回閥及水泵,也會損壞旁通管上的止回閥,給進(jìn)水管網(wǎng)造成巨大的壓力波動。由于變頻泵在低頻率下運(yùn)行效率較低,在供水流量變化較大的工程中,應(yīng)盡可能要求設(shè)備配置相應(yīng)的小流量泵,滿足系統(tǒng)在較小流量運(yùn)行時(shí)設(shè)備仍能在高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行,以真正達(dá)到節(jié)能的效果。  雖然無負(fù)壓設(shè)備有節(jié)能環(huán)保等的優(yōu)點(diǎn)，但無負(fù)壓給水設(shè)備的選用應(yīng)結(jié)合每個(gè)工程的具體情況及當(dāng)?shù)厥姓o水管網(wǎng)的流量、壓力狀況綜合考慮,以確定其是否適用及是否能在具體的工程中做到真正節(jié)能,不適用時(shí)就應(yīng)采用其他的供水方式。在工程設(shè)計(jì)和無負(fù)壓設(shè)備的產(chǎn)品選用中,應(yīng)采取措施盡量避免對進(jìn)水管網(wǎng)

25、造成回流污染、瞬間負(fù)壓、壓力振蕩等不利影響,使設(shè)備做到既節(jié)能又能保證供水安全。3.4  控制器的產(chǎn)品規(guī)格及選型 3.4.1產(chǎn)品規(guī)格型號 21B控制器適用于工業(yè)和生活供水生活和消防共用供水消防專用供水控制系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)工況的不同要求，21B控制器提供以下規(guī)格型號的產(chǎn)品供設(shè)計(jì)時(shí)選用3.4.2 選型說明：  21B控制器可以設(shè)計(jì)成整個(gè)或部分泵組變頻循環(huán)軟起動工作方式，或配置成1臺變量泵+多臺定量泵的工作方式。各型號均最多可控制3臺主泵和一臺附屬小泵。 1.5.2.1  CPS-21B-S型控制器

26、60;CPS-21B-S控制器的顯示部分為數(shù)碼管和LED的方式。 1.5.2.2  CPS-21B-H型控制器 CPS-21B-H控制器的顯示部分為數(shù)碼管和LED加液晶顯示的方式。人機(jī)界面主要采用漢字信息顯示的方式，方便用戶使用。3.5 控制器的工作條件 1 溫度：-5+55 2 相對濕度：95%（無凝露3 電源：AC 185V265V  50Hz 4 海拔高度不超過2000米 5 外殼防護(hù)等級：IP20  

27、;6 產(chǎn)品的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：Q/HD  LLK001-2004  3.6控制器示意圖及說明 3.6.1  CPS-21B-S型控制器面板圖說明： 1：系統(tǒng)自動運(yùn)行指示燈 2：系統(tǒng)報(bào)警指示燈 3、4、5：數(shù)碼管顯示信息窗口，3窗可根據(jù)設(shè)定顯示壓力和頻率，4、5窗除顯示參數(shù)設(shè)定（代碼14）的信息外，還可顯示報(bào)警故障信息和泵的設(shè)定類型信息 6：指示燈，可顯示對應(yīng)泵的設(shè)定狀態(tài)和工作狀態(tài) 7：功能鍵，用于調(diào)出設(shè)定泵運(yùn)行類型或修改參數(shù)功能或者在功能菜單的任何項(xiàng)中退出 8：設(shè)

28、定鍵，用于設(shè)定參數(shù)時(shí)的確定和手動運(yùn)行的執(zhí)行 9：上下鍵作為系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整時(shí)用的加減鍵，下鍵還兼做調(diào)出手動調(diào)試的功能      注：詳細(xì)操作請參見第九部分“顯示面板操作” 3.6.2 整機(jī)示意圖3.7 端子說明 3.8 功能代碼一覽表 說明： 1. 在調(diào)整各參數(shù)項(xiàng)時(shí)，數(shù)值參數(shù)調(diào)到最大或最小值后參數(shù)不發(fā)生循環(huán)變化，其余值可循環(huán)變化。 2. 底色為深顏色的參數(shù)項(xiàng)為系統(tǒng)中常用的參數(shù)項(xiàng)。3.9 設(shè)備安裝 整機(jī)尺寸

29、60;21B整機(jī)外形尺寸為96×96×162（mm）。 如圖7：CPS-21B控制器嵌裝于控制柜面板上，顯示面板外形符合國際標(biāo)準(zhǔn)，尺寸為96×96mm，安裝時(shí)僅需在控制面板上開一個(gè)方孔，方孔的尺寸為92×92mm(公差為+0.7,-0.0)，周圍應(yīng)留出20cm左右的空間。 3.9.1 顯示面板操作 如圖3-9-1：注： 1、以上各鍵在按下同時(shí)蜂鳴器會發(fā)出長短不同的聲音。短音表示當(dāng)前按鍵操作有效，長音表示無效。 2、顯示面板上運(yùn)行RUN燈（綠色）亮則表示系統(tǒng)自動運(yùn)行，報(bào)警ALM（紅色）閃爍則表示系

30、統(tǒng)有報(bào)警發(fā)生，而且在下排數(shù)碼管上會顯示具體的報(bào)警信息。 3、界面在最后一次操作30秒后會自動返回正常顯示模式顯示面板共有3種顯示模式（模式的設(shè)定請參見第3.8部分參數(shù)的“14顯示模式”）（表3-8-1）。 模式0：上排數(shù)碼管顯示反饋壓力或變頻器運(yùn)行頻率，下排數(shù)碼管顯示系統(tǒng)時(shí)間。 模式1：上排數(shù)碼管顯示變頻器運(yùn)行頻率，下排數(shù)碼管顯示切換泵的倒計(jì)時(shí)時(shí)間和反饋壓力。 模式2：上排數(shù)碼管顯示反饋壓力，下排數(shù)碼管顯示變頻器運(yùn)行頻率和設(shè)定壓力。3.9.2 設(shè)定泵運(yùn)行類型 步驟按順序如下：表4  顯示泵工作類型信息含義3.9.3

31、 設(shè)定系統(tǒng)參數(shù) 步驟按順序如下：注： 當(dāng)修改系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，如果參數(shù)項(xiàng)“15修改參數(shù)允許”中不允許修改，系統(tǒng)會給出提示信息。  特殊說明： 當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)選擇到“05傳感器調(diào)零”“06反饋增益調(diào)節(jié)”時(shí)，無論在哪種顯示模式下，數(shù)碼管均顯示根據(jù)反饋壓力值計(jì)算后的數(shù)值，直到退出這些參數(shù)項(xiàng)，顯示模式恢復(fù)。 3.9.4手動調(diào)試 手動調(diào)試步驟如下： 1、斷開主機(jī)“RUN/STOP”端子，使系統(tǒng)處于停止運(yùn)行狀態(tài)。 2、先按下鍵并保持10秒鐘，系統(tǒng)進(jìn)入手動調(diào)試狀態(tài)。如果系統(tǒng)正在自動運(yùn)行則不會進(jìn)入手動調(diào)試狀態(tài)。此時(shí)顯示1

32、號泵，按鍵選擇要手動調(diào)試的泵號。再按鍵，使相應(yīng)的泵的輸出閉合。 3、按鍵控制變頻器輸出頻率。 4、調(diào)試完畢后按鍵停止此臺泵，按14步驟循環(huán)調(diào)試其它泵。 5、按鍵退出手動調(diào)試過程。3.9.5自動運(yùn)行 (1) 設(shè)定自動運(yùn)行的各參數(shù)   操作者可先熟悉顯示面板的功能第3.9.1部分 1) 首先，根據(jù)所使用的壓力傳感器，將其量程設(shè)定好。 2) 需要設(shè)定好第一及第二壓力，如果需要多段定時(shí)控制，請將相應(yīng)的參數(shù)項(xiàng)設(shè)定好。請參見第3.8部分（表3-8-1）。設(shè)定好變頻器加減速時(shí)間（與控制器參

33、數(shù)一致），根據(jù)變頻器的型號設(shè)定好頻率給定信號是05V還是010V。 3) 接好壓力表，在系統(tǒng)壓力為零時(shí)，調(diào)傳感器定標(biāo)值，使數(shù)碼管上反饋壓力顯示為零。 4) 根據(jù)系統(tǒng)是否需要附屬小泵，是否需要定時(shí)換泵，是否需要定時(shí)開關(guān)機(jī)等要求將相關(guān)參數(shù)設(shè)置好。 5) 根據(jù)使用的水泵臺數(shù)及其運(yùn)行狀態(tài)，將各泵設(shè)定好。 注意：每設(shè)定完一個(gè)參數(shù)須按 鍵使其生效。若未按鍵,直接按鍵，則退出參數(shù)設(shè)定過程，調(diào)整后的設(shè)定值無效。 (2) 控制器自動運(yùn)行狀態(tài) 1) 主機(jī)主板端子中的“RUN/STOP”與COM閉

34、合后控制器自動運(yùn)行，顯示面板左上角的運(yùn)行RUN指示燈（綠色）亮。2) 故障及代碼顯示：當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，顯示面板左上角的故障ALM指示燈（紅色）閃爍，下排數(shù)碼管顯示故障代碼及故障名稱，詳見“附錄1”。如果系統(tǒng)中同時(shí)發(fā)生多個(gè)故障，則顯示編號最小的故障信息。  3.9.6 系統(tǒng)調(diào)試及維護(hù)     (1) 調(diào)試 （調(diào)試前請仔細(xì)檢查控制柜及控制器的配線，確認(rèn)無誤后，進(jìn)行以下步驟）將變頻器設(shè)定為端子控制，將變頻器的“RUN/STOP”開關(guān)置于“STOP”,V-F圖形選擇適當(dāng)，變頻器加減速時(shí)間根據(jù)不同

35、功率有所變化。 將泵房出水總閥門置于小流量。 合上控制柜電源，使系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)（要確保每臺泵在變頻及工頻狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)方向都正確，可先用手動調(diào)試功能調(diào)整好）。設(shè)好壓力設(shè)定值，對比控制器顯示壓力值和壓力表顯示值，觀察壓力穩(wěn)定情況，選擇合適的加減速時(shí)間（變頻器的加減速時(shí)間和控制器設(shè)置的加減速時(shí)間要一致），使系統(tǒng)穩(wěn)定在設(shè)定的壓力。若顯示值與實(shí)際值有偏差，可先通過參數(shù)“傳感器調(diào)零”功能調(diào)零，再微調(diào)“反饋增益調(diào)節(jié)”，使顯示值與實(shí)際值相符。 逐漸打開閥門，觀察不同供水量時(shí)各泵的啟停邏輯是否符合要求。 根據(jù)現(xiàn)場供水狀況調(diào)整流量補(bǔ)償值或附屬小泵的啟停閥值。 試驗(yàn)

36、水位信號的控制是否正常。 (2) 系統(tǒng)維護(hù)   當(dāng)系統(tǒng)全部調(diào)試好后，請將參數(shù)項(xiàng)中的第15項(xiàng)設(shè)定為“LOCK”，這樣可以避免參數(shù)被意外更改。系統(tǒng)調(diào)試好后請鎖好控制柜門。定期檢查接觸器的觸點(diǎn)情況及水泵電機(jī)是否工作正常，以及接線端子有無松動。檢修時(shí)，應(yīng)切斷電源10分鐘左右，待到變頻器“CHARGE”燈熄滅后再進(jìn)行，防止高壓傷人。測試電機(jī)絕緣時(shí)，先斷開變頻器輸出端UVW,再用搖表測試；否則會損壞變頻器。   四、變頻器的結(jié)構(gòu)及工作原理 交流變頻器是微計(jì)算機(jī)及現(xiàn)代電力電子技術(shù)高度發(fā)展的結(jié)果。微計(jì)算機(jī)是變頻器的核心，

37、電力電子器件構(gòu)成了變頻器的主電路。大家都知道，從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國是50周/秒。而交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為  式中      N1  同步轉(zhuǎn)速，r/min；           1f 定子頻率，Hz            p 

38、電動機(jī)的磁極對數(shù)。及異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速式中S-導(dǎo)步電動機(jī)轉(zhuǎn)差率，S =（N1 N）/N1 ，一般小于3%。 均與送入電動機(jī)的電流頻率f成正比例或近于正比例，也就是說，改變頻率可以方便的改變電動機(jī)的運(yùn)行速度，也就是說變頻對于交流電動機(jī)的調(diào)速來說是十分合適的。 4.1變頻器的基本結(jié)構(gòu) 從頻率變換的形式來說，變頻器分為交交和交直交兩種形式。交交變頻器可將工頻交流電直接變換成頻率、電壓均可控制的交流電，稱為直接式變頻器。而交直交變頻器則是先把工頻交流電通過整流變成直流電，然后再把直流電變換成頻率、電壓均可控制的交流電，又稱間接式變頻器。市售通用變

39、頻器多是交直交變頻器，其基本結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，由主回路，包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器和控制回路組成，現(xiàn)將各部分的功能分述如下： (1) 整流器。電網(wǎng)側(cè)的變流器是整流器，它的作用是把三相(也可以是單相)交流整流成直流。(2) 直流中間電路。直流中間電路的作用是對整流電路的輸出進(jìn)行平滑處理，以保證逆變電路及控制電源得到質(zhì)量較高的直流電源。由于逆變器的負(fù)載多為異步電動機(jī)，屬于感性負(fù)載。無論是電動機(jī)處于電動或發(fā)電制動狀態(tài)其功率因數(shù)總不會為1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機(jī)之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件(電容器或電抗)來緩沖。所以又常稱直

40、流中間環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。 (3) 逆變器。負(fù)載側(cè)的變流器為逆變器。逆變器的主要作用是在控制電路的控制下將直流平滑輸出電路的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率及電壓都可以任意調(diào)節(jié)的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出。 (4) 控制電路。變頻器的控制電路包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅(qū)動電路、外部接口電路及保護(hù)電路等幾個(gè)部分，其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制，對整流器的電壓控制及完成各種保護(hù)功能。控制電路是變頻器的核心部分，性能的優(yōu)劣決定了變頻器的性能。 一般三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成，直流中間電路的儲能元件在整流電路是電壓源時(shí)是大

41、容量的電解電容，在整流電路是電流源時(shí)是大容量的電感。為了電動機(jī)制動的需要，中間電路中有時(shí)還包括制動電阻及一些輔助電路。逆變電路最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用6個(gè)半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成的三橋式逆變電路。有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出?，F(xiàn)代變頻器控制電路的核心器件是微型計(jì)算機(jī)，全數(shù)字化控制為變頻器的優(yōu)良性能提供了硬件保障。  4.2 變頻器的選型 考慮運(yùn)行的可靠和穩(wěn)定性，選用了日本三菱變頻器，型號：F740-5.5K風(fēng)機(jī)水泵專用型變頻器， 變頻器額定值：額定輸入     &

42、#160;          三相400V          交流電壓容許波動范圍    325528V  50/60HZ        適用電機(jī)容量         &

43、#160; 5.5KW             額定電流               12A              過載能力   

44、60;           120% 60S 4.3  變頻器參數(shù)設(shè)計(jì) 變頻器的功能參數(shù)設(shè)定：Pr1  上限頻率          50Hz         Pr7  加速時(shí)間   

45、0;     8S            Pr8   減速時(shí)間         8S              Pr72  PWM頻率選擇 

46、   15KHz       Pr73  模擬電壓選擇      010V        Pr77  參數(shù)寫入禁止選擇  1              Pr79 

47、0;操作模式選擇      2              Pr250 停止選擇          0 其他功能參數(shù)為變頻器的出廠值五、改造應(yīng)用方案 針對原供水方式的諸多問題及隱患，對比后決定采用無負(fù)壓變頻供水設(shè)備進(jìn)行供水改造，首先進(jìn)水側(cè)加裝一臺流量平衡器，穩(wěn)定流量，在水泵出水口端

48、安裝壓力傳感器，實(shí)時(shí)檢測用戶管網(wǎng)壓力，并將信號送給智能供水控制器進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，把一模擬直流電壓信號（010VDC）送去變頻器，再通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，始終使實(shí)際壓力恒定在設(shè)定壓力范圍內(nèi)；系統(tǒng)器件選型配置如下： 5.1智能供水控制器選用 智能供水控制器采集到出水端壓力信號后與設(shè)定值進(jìn)行比較，通過內(nèi)部PID調(diào)節(jié)功能輸出一個(gè)模擬直流電壓信號（0-10V）給變頻器，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，保證出水壓力恒定，控制器帶缺水，故障輸出，分時(shí)段等多種功能。 廠家配置型號：CPS-21B，可控制三臺主泵及一臺輔泵；每臺水泵的運(yùn)行狀態(tài)可按須調(diào)整為變頻運(yùn)行或工頻運(yùn)行； 5.2&

49、#160;壓力傳感器  型號：YZT150，01Mpa,輸出 05VDC；  5.3 水泵配置：（兩用一備）       三臺杭州南方立式不銹鋼多級離心泵，型號：CDLF16-4，(Q=16m3/h   H=46m  N=4KW) 5.4 系統(tǒng)主回路接線圖：（兩用一備）其中：STFSD為變頻啟動信號，在變頻器上電待運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)給出STFSD閉合信號時(shí)，變頻器啟動；25為模擬電壓（010V）輸入端

50、，對應(yīng)頻率為050HZ。  六、節(jié)能效果計(jì)算：  6.1 恒壓供水控制水泵設(shè)計(jì)及控制方法：       恒壓供水系統(tǒng)主要組成是變頻器、壓力傳感器和循環(huán)水泵，而風(fēng)機(jī)水  泵類機(jī)械性能曲線如圖6-1，其流量與轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速-力矩特性為二次方遞減力矩，所需要的軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即：  qn, hn2 ， pn3  q:流量， h:揚(yáng)程， p:軸功率， 

51、n：轉(zhuǎn)速  數(shù)學(xué)關(guān)系式為：p=0.163·q·h/p（kW）  其中：p：軸功率，q：流量，h：揚(yáng)程，p： 泵效率 傳統(tǒng)的方法是電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定不變，使用閥門的開啟度（增大或減小管阻）實(shí)現(xiàn)流量控制（俗稱憋泵），其揚(yáng)程-流量特性見圖2，例如需要額定流量的100%、80%、40%流量時(shí)，使用閥門調(diào)節(jié)的方法其工作點(diǎn)對應(yīng)圖中A、B、C點(diǎn)。這樣造成供水管網(wǎng)壓力不穩(wěn)，工作效率低、啟動電流大、工作噪聲大、電能耗量大等特點(diǎn)。  6.2  采用變頻調(diào)速控制方法：   

52、    采用變頻調(diào)速控制時(shí)，設(shè)定供水壓力，根據(jù)用水量的大小，變頻器改   變輸出頻率，使電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度保證供水量，從而使供水系統(tǒng)工作壓力維持動態(tài)平衡，見圖6-2，其工作點(diǎn)對應(yīng)A、D、E。而對應(yīng)的閥門控制和速度控制對應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：     Pm=q·h/（/0） 工作點(diǎn)的軸功率     PIN（V）=Pm/m 閥門控制時(shí)消耗的電功率     PI

53、N（I）=Pm/（1m·INV ） 速度控制時(shí)消耗的電功率     P0=0.163·Q0·H0/0 額定工作點(diǎn)的軸功率    這里：INV：變頻器效率，1m：變頻器拖動對應(yīng)工作點(diǎn)電機(jī)效率，m：工頻拖動對應(yīng)工作點(diǎn)電機(jī)效率     例如：電機(jī)功率P=15KW，效率0=0.9，電壓U=380V,電流I=29.4A,轉(zhuǎn)速N=1440rpm,極數(shù)pole=4；Y132S2-2型水泵，流量Q=107m3/h=1.87m3/min,揚(yáng)程H=32m,泵效率pump=0.65，泵性能曲線如圖1，泵的揚(yáng)程-流量特性曲線如圖2，可計(jì)算得表6-