給水變頻控制系統(tǒng)安裝調(diào)試施工工法

1、給水變頻控制系統(tǒng)安裝調(diào)試施工工法目 錄1、前言 22、工法特點(diǎn) 23、適用范圍 34、工藝原理 35、施工工藝及操作要點(diǎn) 96、材料與設(shè)備 137、質(zhì)量控制 148、安全措施 159、環(huán)境措施 1510、經(jīng)濟(jì)效益分析 1611、應(yīng)用實例 171、前言 1在節(jié)能建筑的實踐中，給水系統(tǒng)要求要有比較穩(wěn)定的壓力、充足的流量，以滿足用戶的需要；同時需要盡量節(jié)約電能， 節(jié)約用水。在變頻技術(shù)、計算機(jī)自動化控制技術(shù)已經(jīng)成熟的今天，變 頻控制水泵電機(jī)與給水專業(yè)技術(shù)相結(jié)合， 達(dá)到節(jié)約電能，延長電機(jī)和 控制設(shè)備的使用壽命，解決這些問題，已經(jīng)不是高難度的技術(shù)。在工業(yè)民用建筑中，用戶對此項一次性經(jīng)濟(jì)性能夠承受。使用水泵

2、變頻控制節(jié)能技術(shù)，雖然一次性的硬件投入，工程造價略高于傳統(tǒng)的水泵控制方式，但是在系統(tǒng)運(yùn)行中節(jié)能（節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用），延長硬件設(shè)備壽命等方面，有十分明顯的效果。如果某大樓給水水泵，平均每天高峰用水時間（滿負(fù)荷運(yùn)行）約 3 小時，其余時間用量只占高峰用水期的 3040%,采用變頻恒壓控制方式， 水泵轉(zhuǎn)速只需1/3（ 轉(zhuǎn)速降低了2/3） ， 則電機(jī)功率消耗降低（ 2/3） ，即降低29.6% ;因此節(jié)約電費(fèi)，投資回收一般3在612個月，以變頻控制器使用壽命10 年計，其凈收益在10 倍投資額以上。目前變頻技術(shù)還廣泛應(yīng)用于電梯、中央空調(diào)、冷熱泵機(jī)組、電冰箱、城市和工業(yè)污水處理等領(lǐng)域。 2、 工法特點(diǎn)2 本

3、工法以“貴陽醫(yī)學(xué)院藥學(xué)樓”給水系統(tǒng)為例，將工業(yè)自動化儀表以及變頻技術(shù)應(yīng)用于民用建筑和公共建筑中，總結(jié)了給水泵變頻控制技術(shù)節(jié)電的原理、系統(tǒng)的安裝、調(diào)試的工藝方法。本工法符合建設(shè)部2005年十項新技術(shù)中有關(guān)節(jié)能的要求，在國家大力發(fā)展節(jié)能建筑的形勢下，具有比較長遠(yuǎn)的積極意義。、 適用范圍3 本工法以民用建筑給水系統(tǒng)的水泵電機(jī)變頻控制系統(tǒng)實踐，介紹了給水泵變頻技術(shù)節(jié)電的原理、系統(tǒng)的安裝、調(diào)試的工藝方法，適用于給水泵恒壓（或恒流）控制系統(tǒng)安裝和調(diào)試，如果舉一反三，可將電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)，較大范圍地應(yīng)用在工業(yè) 給水、中央空調(diào)（送風(fēng)系統(tǒng)變風(fēng)量、空調(diào)冷熱水變流量調(diào)節(jié)）等方面。將為施工企業(yè)創(chuàng)造 了廣泛的業(yè)務(wù)發(fā)

4、展空間和利潤空間。、 工藝 原理4 原理變頻節(jié)電4.1水泵4.1.1 :流量與轉(zhuǎn)速成正比（1）離心水泵基本方程nQ 22 （4.1.1 ）nQ 114.1.2離心水泵基本方程（2）:揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比32 nH22n H（4.1.2） 114.1.3離心水泵基本方程（3）:消耗的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比3nP22. 1nP ）（4.1.3-1 133學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)n PqPn q）（4.1.3-2 ii經(jīng)過計算：流量變化比在（01）在區(qū)間，電機(jī)消耗功率曲線如下：（圖：4.1.3）P/P 121. 00.7290.5120.34302160.125nn/n （/）QQ221 圖：4.1.3式中：4

5、:nn:為水泵電機(jī)變速后轉(zhuǎn)速。為水泵電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；21：:hh為水泵變速后壓力為水泵額定壓力；。2 1:QQ為水泵額定流速。；為水泵變速后給水流速。21、PP為水泵變速后消耗的功率。為水泵電機(jī)額定消耗功率；：、2 1如果按照有關(guān)工藝參數(shù)（如供水壓力、流量）改變拖動水泵運(yùn)4.1.4 ;降低幅學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)度十分可觀。轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以達(dá)到降低水泵消耗功率過去一般 采用過變阻變速、變極調(diào)速，差轉(zhuǎn)離合調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，器調(diào)速。給水 系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)，也有采用自動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制等方式；同時控制設(shè)備消耗相當(dāng)大的電這些方式，除了硬件設(shè)施價格昂貴外，能，所以節(jié)能效果不顯著、自動化程度不高。隨著大功率晶閘管（可控硅）變

6、頻 技術(shù)的應(yīng)用，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的 技術(shù)有了突破性的改進(jìn)。變頻調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速原理4.1.5三相異步鼠籠電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速的理論公式如下：60 f p . （4.1.5 =） n式中：n 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分鐘.f交流電頻率Hzp三相異步電機(jī)定子繞組磁極對數(shù)4.1.6根據(jù)上述公式，目前我國市電供應(yīng)為 50 Hz。，因給水流量（或 壓力）參數(shù)變化，通過自動化儀表控制改變交流電頻率，即可改變電 機(jī)轉(zhuǎn)速，適應(yīng)用水量大幅度變化的工況，從水泵基本方程可以得出， 水泵轉(zhuǎn)速降低導(dǎo)致消耗的功率降低， 達(dá)到既滿足供水要求，又節(jié)約能 5源的目的。4.2 給水泵變頻控制原理4.2.1 水泵流量、壓力或溫度調(diào)節(jié)均有十分相似處，控制信號是流

7、量、 壓力或溫度等實際工藝參數(shù)，通過變送器將上述信號變?yōu)榕c其成比例 的電流信號。（流量工藝參數(shù)為間接參數(shù)：流體通過節(jié) mA）2 0 （ 4 流孔板前后壓差，通過變送器后還應(yīng)經(jīng)過開方器才能使電流信號與實 學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)際流量信號成線性比例）。4.2.2 信號電流控制了電壓調(diào)節(jié)器和頻率調(diào)節(jié)器（可控硅觸發(fā)電路）輸 出的控制信號，這個信號通過脈沖電流相位移動，控制可控硅變頻電 路輸出的動力電源的頻率和電壓，實現(xiàn)使電機(jī)轉(zhuǎn)速隨工藝參數(shù)變化。4.2.3 水錘消除器、管路緩閉止回閥防止給水管路受沖擊后對管路和 零部件損壞；并防止水泵在低負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時可能出現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn) 損壞變頻系統(tǒng)。6給水壓力表4.2.4水泵流

8、量信號變頻控制系統(tǒng)原理給水系統(tǒng) 工頻電源緩閉止回閥水錘消除器三閥組（也可為壓力控制系統(tǒng)）變頻器流量孔板學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)正壓差變送器弦電壓調(diào)節(jié)器波直-20mA （電流信號變頻電源a 4 ZK泵流 調(diào)工 水泵電機(jī)開方器作節(jié)電 源器市政供水系統(tǒng)流量顯示頻率調(diào) 節(jié)器）424mAi流彳t號b （直流電變頻器內(nèi)部線路 工頻電力電纜和變頻電力電纜10V圖例 儀表直流工作電源電纜信號電纜水管道系統(tǒng))(圖 4.2.4 74.3 、安裝、調(diào)試操作工藝原理）（圖4.3電氣改造接線圖:380V交流工頻電源.變頻控制箱Q S T A B C PE 指示燈V器互感壓表電EV2000-4120 K1 comMQCQMJX0mA

9、CCLCMDJC10V8置 備用系啟壓動裝統(tǒng)主供自耦降 ,水泵 .備用水泵電水泵電機(jī)機(jī)圖（4.3）本變頻控制原理圖還包括電機(jī)變頻軟啟動功能。調(diào)試成功后可以拆除原水泵電機(jī)自耦降壓啟動系統(tǒng)。按照本圖進(jìn)行電氣接線安裝。910、施工工藝及操作要點(diǎn)55.1 水泵變頻控制系統(tǒng)安裝工藝5.1.1 工藝流程建筑給水系統(tǒng)水泵電機(jī)變頻控制系統(tǒng)，安裝工藝必須與水泵、1) 管道、 電氣安裝等分項工程配合施工。以設(shè)備安裝為主線設(shè)備安裝主要工藝過程有：基礎(chǔ)檢查、設(shè)備清點(diǎn)，運(yùn)輸就位校) 2 正，調(diào)整固定、清洗加油等。電氣安裝主要工序有：管線預(yù)埋，穿電線電纜，盤柜安裝，檢) 3 查、接線、試驗等。管道安裝主要工序有：支架、

10、管道、 閥門安裝，試壓沖洗。)4 控制系統(tǒng)安裝是水泵變頻控制系統(tǒng)安裝中，技術(shù)難度較大的關(guān)5) 鍵工序，分儀表校驗、管線預(yù)埋，控制設(shè)備安裝，儀表模擬調(diào)試，系統(tǒng)投入等。6)單機(jī)試車：必須由各專業(yè)施工達(dá)到條件，配合進(jìn)行單機(jī)試車。7)聯(lián)動試車過程中控制系統(tǒng)投入要求，先將顯示儀表陸續(xù)投入，試運(yùn)正常后，從手動控制切換到自動控制，再采取人工緩慢開閉水泵出口閥門的方式，模擬供水需求變化工況，變頻控制設(shè)備應(yīng)當(dāng)正確響應(yīng)變化工況，控制水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)變化，達(dá)到檢查變頻控制設(shè)備系統(tǒng)的目的。然后投入正常運(yùn)行， 在 48 小時內(nèi)觀察運(yùn)行工況，記錄水泵出口壓力變化，計算系統(tǒng)耗電量，觀察供水最不利點(diǎn)的效果。5.1.2工藝流程

11、圖施工準(zhǔn)備 管道安裝 基礎(chǔ)檢查、設(shè)備清點(diǎn)支架制作安裝 運(yùn)輸就位 校正管道閥門安裝調(diào)整、聯(lián)動試車效果測試、試驗水泵安裝電氣安裝管線預(yù)埋盤柜安裝 清洗、加油 檢查、接線試 壓 沖 洗沖洗單機(jī)試車沖洗控制系統(tǒng)安儀表校驗、管線預(yù)控制設(shè)備安儀表調(diào)控制系統(tǒng)式投圖：5.1.21.1.3 水泵變頻控制系統(tǒng)元件和部件的選擇：本系統(tǒng)是在一般水泵供 水系統(tǒng)安裝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，水泵設(shè)備、電氣設(shè)備、管道閥門安裝工 藝。1.1.4 關(guān)鍵在變頻器和控制儀表的選擇。變頻器選擇：一次電流要求：滿足電機(jī)全負(fù)荷運(yùn)行要求。一般要求載學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)流量為電機(jī)額定電流的1.21.5倍。變頻器一次線路設(shè)備的耐（電）壓強(qiáng)度為電機(jī) 電壓1.5倍。

12、頻率調(diào)節(jié)要求：要求在 050 Hz之間。變頻器、儀表工作和控制系統(tǒng)工作電壓、電流要求：DC 10V, 420mA1.1.5 一次導(dǎo)線或電纜選擇：工作電壓 600V;電纜（、導(dǎo)線的載流量 為水泵11電機(jī)額定電流的1.5倍（根據(jù)電纜導(dǎo)線敷設(shè)方式，可查詢有關(guān)電纜、 導(dǎo)線使用手冊）。儀表電纜、直流電源電纜采用 KVV-1000/600電纜；穿金屬管敷設(shè)。1.1.6 控制儀表選擇：緩閉止回閥、流量孔板公稱壓力等級和直徑，與管道相同，具安裝可 以在垂直管段或水平管段，但是應(yīng)離主管道閥門或管件500mmz上,防止管道內(nèi)介質(zhì)流速突變，導(dǎo)致發(fā)生過大的測量誤差；儀表三閥組：DN10 PN2.5;儀表導(dǎo)壓管：10#

13、無縫鋼管0 15*2.5 ;壓差變送器、開方器采用DDZ-m配套儀表。水錘消除器排水口直徑應(yīng)為主管道直徑 5080%消除器在管道系統(tǒng) 發(fā)生水錘現(xiàn)象時，自動開啟，排除大量水，消除水錘，因此其排水管 道必須接入地面水池或給水管道的入口。5.2 水泵電機(jī)控制設(shè)備的安裝工藝操作要點(diǎn)5.2.1 電氣、 儀表測量、信號管線預(yù)埋配合土建地面、墻面施工進(jìn)行。設(shè)備、電氣元件、儀表、控制設(shè)備必須符合設(shè)計或批準(zhǔn)文件；設(shè)備、電氣元件、儀表、控制設(shè)備、材料必須具備合格證或質(zhì)量證明書。儀表校驗后，應(yīng)由校驗單位出具校驗報告。閥門現(xiàn)場水壓試驗后，應(yīng)作詳細(xì)記錄。水泵電氣動力和控制設(shè)備（控制箱）安裝在水泵同一間房屋內(nèi)，距水泵 1

14、0米以內(nèi)，相對干燥的地方。使用、檢查、維修方便。5.2.2 電氣的動力、控制盤柜、元件必須符合有關(guān)設(shè)計或改造方案。具有合格證、說明書、電氣原理圖、接線圖等技術(shù)文件。 125.2.3 電氣的動力、控制盤柜內(nèi)部儀表齊全，接線正確，絕緣良好 （儀表信號、控制電纜線路對地和相間絕緣電阻應(yīng)大于20MQ）。一次動力線路、儀表控制線路接線正確、牢固、絕緣良好。主要線路接線端子必須有線路標(biāo)志（或相色標(biāo)志）。5.2.4 動力、控制盤柜，電氣線路金屬穿線管、電纜橋架，電機(jī)、水管道可靠接地，管件連接處、電纜橋架接頭處安裝接地跨接線。5.2.5 壓差變送器、開方器應(yīng)按照DD理儀表的要求采用標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器和電流表進(jìn)行校

15、驗和模擬試驗（保證與測量數(shù)據(jù)所對應(yīng)的420mA的信號電流輸出）；其他現(xiàn)場儀表：電壓表、電流表、壓力表、水錘消除器應(yīng)在安裝前送有關(guān)技術(shù)監(jiān)督部門進(jìn)行校驗。5.2.6 水泵校正后，螺栓固定；軸線、標(biāo)高允差：+5mm、 -10 mm主軸水平度允差1%；盤動主軸轉(zhuǎn)動自如，無卡澀、無雜聲。加裝說明書規(guī)定的潤滑油。5.2.7 各類水管道焊接（或）絲口連接應(yīng)嚴(yán)密、可靠。閥門應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性水壓試驗，強(qiáng)度壓力試驗壓力為閥門公稱壓力的 1.5 倍。管道系統(tǒng)安裝后，進(jìn)行系統(tǒng)強(qiáng)度和嚴(yán)密性水壓試驗。試驗時必須認(rèn)真檢查緩閉止回閥開閉情況，防止管道系統(tǒng)發(fā)生水錘現(xiàn)象導(dǎo)致電機(jī)帶電反轉(zhuǎn)，造成電氣線路、控制儀表、元件的損壞。5.

16、3 系統(tǒng)調(diào)試5.3.1 電氣動力系統(tǒng)、儀表、水泵和水管道系統(tǒng)安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行單機(jī)試驗：先甩開儀表測量回路、變頻系統(tǒng)，進(jìn)行工頻運(yùn)轉(zhuǎn)2 小時試驗（包括電機(jī)空轉(zhuǎn)試車、帶動水泵試車、止回閥和水錘消除器開閉試驗） 。5.3.2 儀表現(xiàn)場試驗，操作三閥組（依次打開平衡閥，正壓閥門、負(fù)壓閥門、13關(guān)閉平衡閥），接通變頻器的直流電源。此時，孔板測出壓差信號發(fā)送到壓差變送器，轉(zhuǎn)變?yōu)?20mAffi差信號電流（a,此電流變化與流量變化的平方成正比），信號電流（a）開方器轉(zhuǎn)變?yōu)?20m砒量 信號電流（b,此電流變化與流量變化成正比）?？梢詮牧髁匡@示儀表 讀出瞬時流量參數(shù)（通過切換還可讀出累計流量數(shù)據(jù)）。壓力控制系

17、統(tǒng)，直接通過壓力變送器將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)?420m嫡量學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)信號電流5.3.3 切斷工頻電源，投入變頻電源系統(tǒng)正常工作。5.4 勞動力組織表5.4勞動力組織情況表 人員職資質(zhì)要數(shù)備1機(jī)械工程師1機(jī)械安裝施工員2給排水工程師1給排水施工員 工業(yè)自動化工程師3 1儀表安裝施工員四級工4鉗工22 四級工5電工2管道工四級工617四級工儀表工、 材料與設(shè)備6表6序號 工具、儀器、儀表名稱 規(guī)格型號 數(shù)量 用途管道設(shè)備安裝 套51管道工、鉗工工具；2儀表三閥組：DN10PN2.51套143 10#無縫鋼管；0 15*2.5 1套序號 工具、儀器、儀表名稱 規(guī)格型號 數(shù)量 用途4壓差變送DDZ!或壓力變送

18、5開方器采用配套儀DD乙6變頻控制DDZII配控制系統(tǒng)電氣系統(tǒng),2套7電工工具 安裝8電焊機(jī)BX330 3臺各工種共用9標(biāo)準(zhǔn)信號電流發(fā)生器UPSII型1件 儀表校驗水泵與電機(jī)連軸器10聯(lián)軸器校正架 自制1件校正水泵與電機(jī)連軸器 01件2 mm 11百分表校正12數(shù)字萬用電表F186 1件 儀表校驗13機(jī)械轉(zhuǎn)速表TMM型1件電機(jī)轉(zhuǎn)速測量14絕緣電阻測試儀（MQ表）ZR-500 1件系統(tǒng)絕緣測量15接地電阻測試儀ZC-500 1件 接地系統(tǒng)測量16施工用電移動式配電盤30KW 1件 施工用電17水壓試驗泵02.5MPa1件管道試壓、質(zhì)量控制77.1 水泵安裝、固定校正符合有關(guān)水泵施工驗收規(guī)范要求。

19、7.2 水泵電機(jī)經(jīng)工頻動力電源單機(jī)2h試車合格（電流、轉(zhuǎn)速測量合 格）。學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)7.3 水錘消除器、壓力表、緩閉式止回閥試驗合格。7.4 各類儀表的校正、電氣安裝、管道的水壓試驗等過程，由專業(yè)的儀表工、15電工、管道工、鉗工等嚴(yán)格按照操作規(guī)程作業(yè)，保證接線正確、安裝精度、試驗效果等符合有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。7.5 對照儀表顯示的參數(shù)測量，認(rèn)真觀察、分析水泵和水泵電機(jī)從啟動到運(yùn)行的壓力、流量、電流、頻率、電壓的各參數(shù)，分析系統(tǒng)節(jié)能的效果。7.6 繪制竣工圖、控制系統(tǒng)原理圖、接線圖；收集整理水泵電機(jī)從啟動到運(yùn)行的壓力、流量、 電流、 頻率、 電壓的各 （包括各種工況下）運(yùn)行參數(shù)、零部件清單。編寫運(yùn)行操作

20、規(guī)程、和維修保養(yǎng)說明書等交付使用單位。、安全措施88.1 鉗工、管道工、儀表工等嚴(yán)格按照有關(guān)操作程序、操作規(guī)程作業(yè)。8.2 施工用電必須保證安全，實行三相五線制、正確施工，正確使用儀表、儀器。8.3 焊接、起重運(yùn)輸、電工操作、儀表校驗和單機(jī)、聯(lián)動試車后立即切斷相關(guān)工作或調(diào)試電源，防止觸電。8.4 發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)、盤柜、元件和機(jī)械故障，應(yīng)先切斷工作電源，才能進(jìn)行檢查、檢修；嚴(yán)禁帶電、帶負(fù)荷、帶壓力和在運(yùn)行中進(jìn)行電氣、控制系統(tǒng)、設(shè)備、管道的檢修作業(yè)。9.1 合理安排施工現(xiàn)場平面布置，材料、設(shè)備有序堆放和安裝；保證儀表檢查、校驗場所干燥、清潔。9.2 現(xiàn)場動火施工必須實行申報、批準(zhǔn)、監(jiān)護(hù)制度，防止污染環(huán)境

21、。9.3 各工種相互配合，交叉施工、保護(hù)建筑、設(shè)備、電氣、管道工程的成品和半成品。 169.4 施工邊、角、廢料和垃圾必須集中處理。管道系統(tǒng)試壓廢水應(yīng)集中沉淀，有序排放或回收。注意施工場地通風(fēng)，防止中毒、疾病（職業(yè)?。┌l(fā)生。、效益分析10 水泵系統(tǒng)變頻控制系統(tǒng)的節(jié)能效果是毫無疑問的，比較傳統(tǒng)控制方式可節(jié)約電能30340%fc右。貴陽醫(yī)學(xué)院藥學(xué)樓生活水泵：電機(jī)額定功率15KW使用高峰滿負(fù)荷運(yùn)行時間：上午8:0012:00（4小時）；下午2:0018:00（4小時）；為 8 小時；其余使用負(fù)荷30%。經(jīng)計算：每天耗電為：174度。比較傳統(tǒng)的給水泵控制方式，每天節(jié)約用電：114度采用本工法，在保證系統(tǒng)安全使用功能情況下，可以自行選擇控制