簡(jiǎn)述變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)

簡(jiǎn)述變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)摘要：近年來(lái)，隨著建筑業(yè)和電子技術(shù)的發(fā)展，建筑給排水工程也在創(chuàng)新和節(jié)能方面得到了相應(yīng)的發(fā)展。特別是隨著交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)越來(lái)越成熟，變頻器被越來(lái)越多的應(yīng)用于建筑供水系統(tǒng)上。我們的工程技術(shù)人員通過(guò)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備的安裝使用，對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)有了一定的了解。關(guān)鍵詞：變頻器變頻調(diào)速恒壓供水供水系統(tǒng)1前言：生活供水既要滿足用水高峰和低谷時(shí)的不同流量要求，還要保證相對(duì)恒定的供水壓力，以確保供水質(zhì)量。加壓水泵是根據(jù)用水高峰時(shí)的流量和壓力來(lái)選擇的。但在用水低谷時(shí)，水泵在小流量或小流量以外工況下工作，這時(shí)就會(huì)有相當(dāng)一部分的能量損失，造成極大的浪費(fèi)；而如果選擇較小功率的水泵，在用水高峰時(shí)，隨著用水量的增加，水泵出口壓力會(huì)降低，可能造成部分高層住戶無(wú)水用的狀況，嚴(yán)重地影響居民的用水生活質(zhì)量。在這種情況下，采用變頻恒壓供水裝置，上述難題就迎刃而解。2變頻器工作原理變頻器的工作原理主要是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路可分為電壓型和電流型兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，一是將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，二是吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，三是將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。3變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)3.1工作原理：根據(jù)用戶需要，先設(shè)定供水壓力值（可調(diào)），然后運(yùn)行，壓力變送器檢測(cè)管網(wǎng)壓力變?yōu)殡娦盘?hào)送至PID微機(jī)控制器，經(jīng)分析處理輸出信號(hào)控制變頻器。當(dāng)用水量增加時(shí)，其輸出壓力及頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速增加，出水量增加。當(dāng)用水量減少時(shí)，使水泵轉(zhuǎn)速減小保持管網(wǎng)壓力恒定，運(yùn)行在設(shè)定壓力值。在多臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，逐臺(tái)泵啟動(dòng)，由變頻轉(zhuǎn)工頻，增加出水量；用水量減小時(shí)，逐機(jī)先啟動(dòng)的先停運(yùn)，減少出水量，水泵循環(huán)工作。3.2主要功能特點(diǎn)：不用設(shè)高低位水箱（池），減少占地面積和建筑成本充分利用市政管網(wǎng)壓力，節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)恒定壓力供水，確保供水質(zhì)量水池低水位（設(shè)低位水池時(shí)）自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警并停機(jī)，當(dāng)水位恢復(fù)時(shí)自動(dòng)回復(fù)工作狀況全自動(dòng)運(yùn)行，另有手動(dòng)運(yùn)行方式，操作簡(jiǎn)便可以直接以實(shí)際數(shù)字值設(shè)定和顯示工作壓力，客觀明了預(yù)置RS485/232通信口，方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控，自動(dòng)化程度高可以隨時(shí)改變供水設(shè)定壓力（但不能超過(guò)水泵的最大揚(yáng)程）泵組循環(huán)工作，最大限度保護(hù)泵組電機(jī)3.3系統(tǒng)硬件構(gòu)成系統(tǒng)采用壓力傳感器、PLC和SAJ變頻器作為中心控制裝置，實(shí)現(xiàn)所需功能。來(lái)源：安裝在管網(wǎng)干線上的壓力傳感器，用于檢測(cè)管網(wǎng)的水壓，將壓力轉(zhuǎn)化為4～20mA的電流或者是0~10V的電壓信號(hào)，提供給SAJ變頻器。SAJ變頻器是水泵電機(jī)的控制設(shè)備，能按照水壓恒定需要將0～50Hz的頻率信號(hào)供給水泵電機(jī)，調(diào)整其轉(zhuǎn)速。SAJ變頻器功能強(qiáng)大，即預(yù)先編制好的參數(shù)集，將使用過(guò)程中所需設(shè)定的參數(shù)數(shù)量減小到最小，參數(shù)的缺省值依應(yīng)用宏的選擇而不同。系統(tǒng)采用PID控制的應(yīng)用宏，進(jìn)行閉環(huán)控制。變頻器根據(jù)恒壓時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓設(shè)定值與從壓力傳感器獲得的反饋電流信號(hào)，利用PID控制宏自動(dòng)調(diào)節(jié)，改變頻率輸出值來(lái)調(diào)節(jié)所控制的水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，以保證管網(wǎng)壓力恒定要求。4變頻恒壓供水系統(tǒng)組成和工作流程4.1系統(tǒng)組成變頻恒壓供水系統(tǒng)通常是由水源、離心泵（主泵和輔泵）、壓力傳感器、PID調(diào)節(jié)器、變頻器、管網(wǎng)等組成。4.2工作流程利用設(shè)置在管網(wǎng)上的壓力傳感器將管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)因用水量的變化引起的水壓變化，及時(shí)將信號(hào)（4-20mA或0-10V）反饋到PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器對(duì)比設(shè)定控制壓力進(jìn)行運(yùn)算后給出相應(yīng)的變頻指令，改變水泵的運(yùn)行或轉(zhuǎn)速，使得管網(wǎng)的水壓與控制壓力一致。用變頻器進(jìn)行恒壓供水時(shí)有兩種方式，一種是一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)水泵；另一種是一臺(tái)變頻器控制幾臺(tái)水泵。前種方法是根據(jù)壓力反饋信號(hào)，通過(guò)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。后種需要利用恒壓供水器PLC（如圖），當(dāng)變頻器被投入自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，1#泵電機(jī)接觸器首先被控制導(dǎo)通，變頻器輸出頻率上升，同時(shí)管網(wǎng)壓力信號(hào)逐漸增加，出水管網(wǎng)的壓力信號(hào)與恒壓供水器PLC管網(wǎng)壓力設(shè)定信號(hào)負(fù)反饋閉環(huán)，當(dāng)電機(jī)頻率上升到最高頻率，而管網(wǎng)壓力達(dá)不到設(shè)定要求時(shí)，變頻器立即控制工頻接通1#泵，使1#泵全速投入運(yùn)行，同時(shí)變頻器經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲，對(duì)2#泵進(jìn)行變頻控制。當(dāng)管網(wǎng)壓力與設(shè)定壓力基本平衡時(shí)，變頻器控制當(dāng)前變頻電機(jī)維持在一定的頻率，當(dāng)水需求量減少，管網(wǎng)壓力逐漸升高，變頻器輸出頻率降低，當(dāng)變頻器輸出頻率低至0HZ，而管網(wǎng)在一定時(shí)間內(nèi)還高于設(shè)定壓力，變頻器切斷當(dāng)前變頻控制泵，轉(zhuǎn)而控制下一個(gè)工頻控制泵，變頻器在水泵控制轉(zhuǎn)換過(guò)程中，逐漸輪換使用水泵，使每個(gè)水泵的利用率均等，增加系統(tǒng)可靠性。此種方式一般要求自灌式，水泵從水源中直接取水，不能直接安裝在管路上增壓。而水池的污染也是目前用戶不能接受的，因此，我們一般采用供水裝置自帶一個(gè)不銹鋼水箱，連通市政管網(wǎng)和變頻供水設(shè)備，這樣既充分利用了市政管網(wǎng)的壓力，達(dá)到節(jié)能目的，又避免了水池的二次污染。此種供水設(shè)備是目前主要采用的。5變頻恒壓供水系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)變頻恒壓供水裝置的流量調(diào)節(jié)依靠處于工作狀態(tài)的主泵的數(shù)量增減以及變頻主泵的頻率變化來(lái)調(diào)節(jié)。不管處于工作狀態(tài)的主泵有幾臺(tái)，變頻調(diào)速的主泵只有一臺(tái)。安裝在水泵出口管路上的壓力傳感器會(huì)將壓力信號(hào)傳給PLC，PLC根據(jù)相應(yīng)的壓力信號(hào)對(duì)泵組進(jìn)行控制，增加或減少處于工作狀態(tài)的泵的數(shù)量。PLC將變頻信號(hào)傳給變頻器，由變頻器控制電源頻率的變化（有時(shí)，電源頻率也可由變頻器根據(jù)壓力傳感器的壓力信號(hào)直接作出反應(yīng)，而不必通過(guò)PLC）。根據(jù)裝置揚(yáng)程的要求,PLC或變頻器中存有一個(gè)出口壓力的設(shè)定值（恒壓）。當(dāng)系統(tǒng)用水量增加時(shí)，變頻水泵出口壓力會(huì)低于設(shè)定值，變頻器的頻率會(huì)逐步增加（一般是從30HZ到50HZ變化），這樣，泵出口壓力就會(huì)上升，達(dá)到設(shè)定值時(shí)，變頻器的頻率就會(huì)停止增加。如果頻率增加到工頻時(shí)，泵出口壓力仍低于設(shè)定值,PLC便會(huì)發(fā)出增加水泵投入工作指令，并且變頻器的輸出頻率值被置為30HZ，由30HZ再次上升，直到出口壓力等于設(shè)定值。如果系統(tǒng)用水量減小，泵出口壓力會(huì)上升，這時(shí)出口壓力高于設(shè)定值，變頻器的頻率會(huì)逐步減小，這樣，泵出口壓力就會(huì)下降，達(dá)到設(shè)定值時(shí)，變頻器的頻率就會(huì)停止下降。如果頻率下降到30HZ時(shí)，泵出口壓力仍高于設(shè)定值，PLC便會(huì)發(fā)出減泵指令，接著變頻器的頻率再次由30HZ上升，直到出口壓力等于設(shè)定值。6結(jié)語(yǔ)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)具有設(shè)備投資少，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，占地面積小，節(jié)電節(jié)水，自動(dòng)化程度高，操作控制方便等優(yōu)點(diǎn)。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻供水設(shè)備已廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活供水系統(tǒng)