簡述變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)

簡述變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)摘要：近年來，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調(diào)速技術(shù)越來越成熟，變頻器被越來越多的應(yīng)用于建筑供水系統(tǒng)上。我們的工程技術(shù)人員通過變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備的安裝使用，對變頻調(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的不同流量要求，還要保證相對恒定的供水壓力，以確保供水質(zhì)量。加壓水泵是根據(jù)用水高峰時的流量和壓力來選擇的。但在用水低谷時，水泵在小流量或小流量以外工況下工作，這時就會有相當(dāng)一部分的能量損失，造成極大的浪費；而如果選擇較小功率的水泵，在用水高峰時，隨著用水量的增加，水泵出口壓力會降低，可能造成部分高層住戶無水用的狀況，嚴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機提供調(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)），然后運行，壓力變送器檢測管網(wǎng)壓力變?yōu)殡娦盘査椭罰ID微機控制器，經(jīng)分析處理輸出信號控制變頻器。當(dāng)用水量增加時，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，使水泵轉(zhuǎn)速減小保持管網(wǎng)壓力恒定，運行在設(shè)定壓力值。在多臺水泵運行時，逐臺泵啟動，由變頻轉(zhuǎn)工頻，增加出水量；用水量減小時，逐機先啟動的先停運，減少出水量，水泵循環(huán)工作。3.2主要功能特點：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）自動監(jiān)測、報警并停機，當(dāng)水位恢復(fù)時自動回復(fù)工作狀況全自動運行，另有手動運行方式，操作簡便可以直接以實際數(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，方便實現(xiàn)遠程計算機監(jiān)控，自動化程度高可以隨時改變供水設(shè)定壓力（但不能超過水泵的最大揚程）泵組循環(huán)工作，最大限度保護泵組電機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，實現(xiàn)所需功能。來源：安裝在管網(wǎng)干線上的壓力傳感器，用于檢測管網(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，提供給SAJ變頻器。SAJ變頻器是水泵電機的控制設(shè)備，能按照水壓恒定需要將0～50Hz的頻率信號供給水泵電機，調(diào)整其轉(zhuǎn)速。SAJ變頻器功能強大，即預(yù)先編制好的參數(shù)集，將使用過程中所需設(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，進行閉環(huán)控制。變頻器根據(jù)恒壓時對應(yīng)的電壓設(shè)定值與從壓力傳感器獲得的反饋電流信號，利用PID控制宏自動調(diào)節(jié)，改變頻率輸出值來調(diào)節(jié)所控制的水泵電機轉(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，及時將信號（4-20mA或0-10V）反饋到PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器對比設(shè)定控制壓力進行運算后給出相應(yīng)的變頻指令，改變水泵的運行或轉(zhuǎn)速，使得管網(wǎng)的水壓與控制壓力一致。用變頻器進行恒壓供水時有兩種方式，一種是一臺變頻器控制一臺水泵；另一種是一臺變頻器控制幾臺水泵。前種方法是根據(jù)壓力反饋信號，通過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。后種需要利用恒壓供水器PLC（如圖），當(dāng)變頻器被投入自動運行時，1#泵電機接觸器首先被控制導(dǎo)通，變頻器輸出頻率上升，同時管網(wǎng)壓力信號逐漸增加，出水管網(wǎng)的壓力信號與恒壓供水器PLC管網(wǎng)壓力設(shè)定信號負反饋閉環(huán)，當(dāng)電機頻率上升到最高頻率，而管網(wǎng)壓力達不到設(shè)定要求時，變頻器立即控制工頻接通1#泵，使1#泵全速投入運行，同時變頻器經(jīng)過時間延遲，對2#泵進行變頻控制。當(dāng)管網(wǎng)壓力與設(shè)定壓力基本平衡時，變頻器控制當(dāng)前變頻電機維持在一定的頻率，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)而控制下一個工頻控制泵，變頻器在水泵控制轉(zhuǎn)換過程中，逐漸輪換使用水泵，使每個水泵的利用率均等，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)的運行特點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調(diào)節(jié)。不管處于工作狀態(tài)的主泵有幾臺，變頻調(diào)速的主泵只有一臺。安裝在水泵出口管路上的壓力傳感器會將壓力信號傳給PLC，PLC根據(jù)相應(yīng)的壓力信號對泵組進行控制，增加或減少處于工作狀態(tài)的泵的數(shù)量。PLC將變頻信號傳給變頻器，由變頻器控制電源頻率的變化（有時，電源頻率也可由變頻器根據(jù)壓力傳感器的壓力信號直接作出反應(yīng)，而不必通過PLC）。根據(jù)裝置揚程的要求,PLC或變頻器中存有一個出口壓力的設(shè)定值（恒壓）。當(dāng)系統(tǒng)用水量增加時，變頻水泵出口壓力會低于設(shè)定值，變頻器的頻率會逐步增加（一般是從30HZ到50HZ變化），這樣，泵出口壓力就會上升，達到設(shè)定值時，變頻器的頻率就會停止增加。如果頻率增加到工頻時，泵出口壓力仍低于設(shè)定值,PLC便會發(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，泵出口壓力會上升，這時出口壓力高于設(shè)定值，變頻器的頻率會逐步減小，這樣，泵出口壓力就會下降，達到設(shè)定值時，變頻器的頻率就會停止下降。如果頻率下降到30HZ時，泵出口壓力仍高于設(shè)定值，PLC便會發(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)語變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)具有設(shè)備投資少，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，占地面積小，節(jié)電節(jié)水，自動化程度高，操作控制方便等優(yōu)點。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(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)