關(guān)于變頻調(diào)速管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備的基本原理和節(jié)能效果
關(guān)于變頻調(diào)速管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備的基本原理和節(jié)能效果
目前，變頻調(diào)速管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備在建筑給水中應(yīng)用越來越廣，其主要原因是：
1.變頻調(diào)速管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備的供水壓力可調(diào)，可以方便地滿足各種供水 壓力的需要。在設(shè)計(jì)階段可以降低對供水壓力計(jì)算準(zhǔn)確度的要求，因?yàn)殡S時(shí)可以方便地改變供水壓力。但在選泵時(shí)應(yīng)注意 ，泵的揚(yáng)程宜大一些，因?yàn)樽冾l調(diào)速其較大壓力受水泵限制 。較低使用壓力也不應(yīng)太小，因?yàn)樗貌辉试S在低揚(yáng)程大流量下長期超負(fù)荷工作，否則應(yīng)加大變頻器和水泵電機(jī)的容量， 以防止發(fā)生過載。
2.目前，變頻器技術(shù)已很成熟，在市場上有很多國內(nèi)外品牌 的變頻器，這為變頻調(diào)速管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備供水提供了充份的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。變頻器已在國民經(jīng)濟(jì)各部門廣泛使用。任何品牌的變頻器與 變頻供水控制器配合，即可實(shí)現(xiàn)多泵并聯(lián)恒壓供水。因?yàn)榻?筑供水的應(yīng)用廣泛，有些變頻器設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家把變頻供水控制器直接做在供水專用變頻器中；這種變頻器具有可靠性好， 使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
3.變頻調(diào)速管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備具有優(yōu)良的節(jié)能效果。
由水泵－管道供水原理可知，調(diào)節(jié)供水流量，原則上有二 種方法；一是節(jié)流調(diào)節(jié)，開大供水閥，流量上升；關(guān)小供水閥 ，流量下降。調(diào)節(jié)流量的第，二種方法是調(diào)速調(diào)節(jié)，水泵轉(zhuǎn)速升高，供水流量增加；轉(zhuǎn)速下降，流 量降低，對于用水流量經(jīng) 常變化的場合(例如生活用水)，采用調(diào)速調(diào)節(jié)流量，具有優(yōu)良 的節(jié)能效果。我國國家科委和國家經(jīng)貿(mào)委在《中國節(jié)能技術(shù) 政策大綱》中把泵和風(fēng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)列為國家九五計(jì)劃重點(diǎn)推廣的節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目。應(yīng)當(dāng)指出，管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備節(jié)能的效果主 要取決于用水流量的變化情況及水泵的合理選配，為了使變頻 恒壓供水具有優(yōu)良的節(jié)能效果，變頻恒壓供水宜采用多泵并聯(lián)的供水模式。由多泵并聯(lián)恒壓變頻供水理論可知多泵并聯(lián)恒 壓供水，只要其中一臺泵是變頻泵，其余全是工頻泵，可以實(shí)現(xiàn)恒壓變量供水 。在變頻恒壓變量供水當(dāng)中，變頻泵的流量是變化的，當(dāng)變頻泵是各并聯(lián)泵中較大，即可保證恒壓供水。多泵并聯(lián)恒壓供 水，在設(shè)計(jì)上可做到在恒壓條件下各工頻泵的效率不變(因工況不變)，并使之處于高，效率區(qū)工作，變頻泵的流量是變化的 ，其工作效率隨流量而改變。因?yàn)椴捎枚啾貌⒙?lián)恒壓供水，變頻泵的功率降低，從而可以降低多泵并聯(lián)變頻恒壓供水系統(tǒng) 的能耗，改善節(jié)能狀況。
當(dāng)多泵并聯(lián)管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備系統(tǒng)采用具有自動睡眠功能的變頻器 ，當(dāng)用水流量接近于零，變頻泵能自動睡眠停泵，從而可以做 到不用水時(shí)自動停泵而沒有能量損耗，具有較好的節(jié)能效果。
多泵并聯(lián)變頻恒壓變量供水的工作模式通常是這樣的：當(dāng) 用水流量小于一臺泵在工頻恒壓條件下的流量，由一臺變頻泵 調(diào)速恒壓供水；當(dāng)用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動上升；當(dāng)變頻泵的轉(zhuǎn)速上升到工頻轉(zhuǎn)速，為用水流量進(jìn)一步增大，由 變頻供水控制器控制，自動啟動一臺工頻泵投入，該工頻泵 提供的流量是恒定的(工頻轉(zhuǎn)速恒壓下的流量)，其余各并聯(lián)工 頻泵按相同的原理投入。
在多泵并聯(lián)變頻恒壓變量的供水情況下，當(dāng)用水流量下降 ，變頻調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速下降(變頻器供電頻率下降)；當(dāng)頻率下降 到零流量的時(shí)候，變頻供水控制器發(fā)出一個(gè)指令，自動關(guān)閉一 臺工頻泵使之超出并聯(lián)供水。為了減少工頻泵自動投入或超出時(shí)的沖擊(水力的或電流的沖擊)。在投入時(shí)，變頻泵的轉(zhuǎn)速 自動下降，然后慢慢上升以滿足恒壓供水的要求。在超出時(shí)，變頻泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)自動上升，然后慢慢下降以滿足恒壓供水的 要求。上述頻率自動上升，下降由供水變頻控制器控制。
另一種變頻供水模式通常叫做恒壓變量循環(huán)狀啟動并先開 先停的工作模式。在這種供水模式中，當(dāng)供水流量少于變頻泵 在恒壓工頻下的流量時(shí)，由變頻泵自動調(diào)速供水，當(dāng)用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速升高。當(dāng)變頻泵的轉(zhuǎn)速升高到工頻轉(zhuǎn)速 ，由變頻供水控制器控制把該臺水泵切換到由工頻電網(wǎng)直接 供電(不通過變頻器供電)。變頻器則另外啟動一臺并聯(lián)泵投入 工作。隨用水流量增大，其余各并聯(lián)泵均按上述相同的方式軟 啟動投入。這就是循環(huán)軟啟動投入方式。
當(dāng)用水流量減少，各并聯(lián)工頻泵按次序關(guān)泵超出，并泵超 出的順序按先投入先關(guān)泵超出的原則由變頻控制器單板計(jì)算機(jī)控制。
由上述可見，對于變頻恒壓變量給水通常有兩種工作模式 ，一是變頻泵固定方式，二是變頻循環(huán)軟啟動工作方式。在變 頻泵固定方式中，各并聯(lián)水泵是按工頻方式自動投入或超出的。因?yàn)樽冾l泵固定不變，當(dāng)用水流量變化，變頻泵始終處于 運(yùn)行狀態(tài)，因此變頻泵的運(yùn)行時(shí)間較長。為了均衡各水泵的 運(yùn)行時(shí)間，對于變頻泵固定運(yùn)行方式，可以設(shè)計(jì)成變頻泵定時(shí)輪換運(yùn)行方式。即當(dāng)某一臺變頻泵運(yùn)行一段時(shí)間后，由變頻 控制器控制變頻泵自動進(jìn)行輪換。例如：開始時(shí)1泵變頻，2－ 3泵工頻，當(dāng)1泵變頻運(yùn)行T時(shí)間后(T可按序設(shè)定)自動輪換為2泵 變頻，3－1泵工頻；在此狀態(tài)下運(yùn)行T時(shí)間后自動輪換為3泵變 頻，1－2工頻，……。如此反覆進(jìn)行定時(shí)輪換。
顯然，具有變頻泵自動輪換控制的變頻恒壓變量供水系統(tǒng) ，變頻泵是定時(shí)改變的，即任何一臺并聯(lián)泵都有可能成為變頻 泵。由變頻恒壓變量供水理論可知，為了保證恒壓供水，變頻泵 須是各并聯(lián)泵中的較大者。為此，對于變頻恒壓供水并 變頻泵自動定時(shí)輪換的水機(jī)，各并聯(lián)水泵的大小應(yīng)相同以保 證恒壓供水。
按變頻器工作原理，在運(yùn)行中的變頻器不允許在其輸出端 進(jìn)行切換；否則在切換過程中會使變頻器中的某些電子器件受 到大電流沖擊而降低其壽命。在變頻泵自動輪換過程中，要在變頻器的輸出端進(jìn)行切換；為了保護(hù)變頻器，在進(jìn)行自動切 換之前應(yīng)使變頻器停止運(yùn)行。在變頻器停止運(yùn)行的條件下， 在其輸出端進(jìn)行切換。在切換好后再重新啟動變頻器而恢復(fù)正常運(yùn)行。因此，自動輪換控制的電路比較復(fù)雜，會增加變頻 控制柜的造價(jià)并降低其使用可靠性。
當(dāng)變頻恒壓變量供水系統(tǒng)具有變頻泵自動輪換功能，其優(yōu) 點(diǎn)是各并聯(lián)泵可定時(shí)輪換到變頻運(yùn)行，使各并聯(lián)泵的磨損均衡 。但是，在任一臺泵變頻運(yùn)行時(shí)，萬一水泵故障有可能使變頻器保護(hù)跳閘而停止工作。各并聯(lián)水泵是由變頻器控制運(yùn)行的 ；當(dāng)變頻器跳閘，必然使所有并聯(lián)水泵停機(jī)而中斷供水。
因此，當(dāng)水泵的可靠性一定，具有自動輪換控制功能的變 頻恒壓供水機(jī)的供水可靠性將低于不具備自動輪換控制功能的 變頻恒壓供水機(jī)。筆者認(rèn)為，供水可靠性是主要矛盾。因此我們不主張采用具有自動輪換控制功能的變頻恒壓給水系統(tǒng)。
多泵并聯(lián)，循環(huán)軟啟動的變頻恒壓給水系統(tǒng)，同樣存在上 述變頻恒壓自動輪換工作模式的缺點(diǎn)。為了保證恒壓供水，同樣要求各并聯(lián)泵的大小相同。
綜上可述，為保證供水可靠性，筆者不主張采用自動輪換 和變頻循環(huán)軟啟動的工作模式。中贏集團(tuán)自動化工程部在 其《ABB恒壓供水系統(tǒng)用戶手冊》中說，“循環(huán)軟啟動!這是一 個(gè)危險(xiǎn)的誘惑，很多搞恒壓供水的人熱衷于發(fā)展此項(xiàng)技術(shù)，但我們的建議是否定的?！蔽覀冑澩汹A集團(tuán)自動化 工程部的上述學(xué)術(shù)見解，不熱衷于搞變頻循環(huán)軟啟動供水。
由水泵－管路供水原理可知，當(dāng)節(jié)流損耗等于零，則供水系統(tǒng)具有較好的節(jié)能效果，此時(shí)水泵的供水揚(yáng)程 全消耗在供 水高度和供水流阻損失上。這種變頻調(diào)整供水稱為理態(tài)的變壓變量供水，這種供水系統(tǒng)的揚(yáng)程－流量曲線和管路系統(tǒng)的流 阻—流量曲線重合。在理想的變壓變量供水系統(tǒng)中，在用水 點(diǎn)，其揚(yáng)程恒定，屬于恒壓供水。在實(shí)際建筑中，用水點(diǎn)是多處，不是一處，因此很難確定何處是恒壓用水點(diǎn)。變壓變量 供水系統(tǒng)沒有通用性，在工程上很少應(yīng)用。一種實(shí)用的變壓變 量供水系統(tǒng)叫做準(zhǔn)變壓變量供水系統(tǒng)；在準(zhǔn)變壓變量供水系統(tǒng)中，其恒壓值隨用水流量增加而躍階上升。例如多泵并聯(lián)恒 壓供水，當(dāng)一臺泵工作，其恒壓值為P1；當(dāng)投入一臺泵，其恒壓值自動變?yōu)镻1＋ΔP1；當(dāng)二、三、四臺泵投入，其恒壓值分 別自動變?yōu)镻1＋ΔP1＋ΔP2，P1＋ΔP1＋ΔP2＋ΔP3，P1＋ΔP1＋Δ P2＋ΔP3＋ΔP4，……。其中P1，ΔP1，ΔP2，ΔP3，ΔP4，…… 可按需要設(shè)定；因此，準(zhǔn)變壓變量系統(tǒng)(設(shè)備)的供水特性可以 十分接近理想的變壓變量供水特性，具有優(yōu)良的節(jié)能效果，這種供水系統(tǒng)(設(shè)備)具有通用性。
事實(shí)上，在建筑供水當(dāng)中，準(zhǔn)變壓變量供水模式也很少應(yīng) 用，因?yàn)樵趯?shí)際使用當(dāng)中，很難給出ΔP1，ΔP2，ΔP3……等等 的具體參數(shù)。
管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備一般定義
直接連接到市政給水管網(wǎng)上或其它有壓管網(wǎng)上，采用穩(wěn)流補(bǔ)償和真空抑制技術(shù)供水，有效利用管網(wǎng)原有壓力，對管網(wǎng)不產(chǎn)生負(fù)壓且能穩(wěn)定和調(diào)節(jié)流量的給水設(shè)備。
在原有的無負(fù)壓基礎(chǔ)上，中崛不斷推陳出新，已開發(fā)出一套高，效低噪音無負(fù)壓供水設(shè)備。
管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備有關(guān)無負(fù)壓的實(shí)現(xiàn)，主要是通過微機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)的聯(lián)合控制作用于穩(wěn)流補(bǔ)償器系統(tǒng)，雙穩(wěn)態(tài)壓力補(bǔ)償控制裝置和真空抑制器來實(shí)現(xiàn)的。其中穩(wěn)流補(bǔ)償器系統(tǒng)包括壓力及液位控制裝置用于防負(fù)壓一重動作單元，這一重動作單元有預(yù)警的功能、也就是說當(dāng)有形成負(fù)壓的趨勢時(shí)，通過微機(jī)控制系統(tǒng)聯(lián)合雙穩(wěn)態(tài)壓力補(bǔ)償控制裝置補(bǔ)償此時(shí)進(jìn)水壓力的不足，真空抑制器是無負(fù)壓保護(hù)的末后一重，雙保護(hù)活塞式真空抑制器配備300目以上過濾裝置，主要完成末后消除無負(fù)壓的功能。三重?zé)o負(fù)壓防止措施既聯(lián)合又獨(dú)立，主要通過微機(jī)控制來較大化的較大限度的保護(hù)了管網(wǎng)壓力。
中贏高，效低噪音管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備在原有的一般供水設(shè)備上融合了效率提升技術(shù)及降噪技術(shù)，使供水設(shè)備在原本只需無負(fù)壓的基礎(chǔ)上體現(xiàn)出他的更專業(yè)和更為客戶考慮的一面。
管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備系統(tǒng)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)較大限度地節(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，使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。
4、 聯(lián)網(wǎng)功能：采用全中文工控組態(tài)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)站點(diǎn)，如電機(jī)的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個(gè)站點(diǎn)的用電量，累積每臺泵的出水量，同時(shí)提供各種形式的打印報(bào)表，以便分析統(tǒng)計(jì)。
5、 控制靈活：分段供水，定時(shí)供水，手動選擇工作方式。
6、 自我保護(hù)功能完善：如某臺泵出現(xiàn)故障，主動向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)啟動備用泵，以維持供水平衡。萬一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作手動系統(tǒng)，以保護(hù)供水。
管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備運(yùn)行說明
1.管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備當(dāng)自來水的壓力PA低于用戶所需的設(shè)定壓力P8時(shí)，微機(jī)會自動控制變頻泵軟啟動運(yùn)行，直到管道的實(shí)際壓力P=PB，微機(jī)才控制變頻泵以一恒定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。自來水的壓力PA越高，變頻泵的轉(zhuǎn)速就越低，自來水的壓力PA越低，變頻泵的轉(zhuǎn)速就越高。當(dāng)自來水的壓力PA=PB時(shí)，變頻泵就停止工作既充分利用了自來水原有的壓力，又能確保用戶所需的恒定壓力。
2、管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備變頻泵的進(jìn)水口與穩(wěn)流補(bǔ)償器相連，微機(jī)時(shí)刻檢測穩(wěn)流補(bǔ)償器內(nèi)的壓力，通過控制真空抑制器來穩(wěn)定穩(wěn)流補(bǔ)償器和自來水進(jìn)水的壓力使之不產(chǎn)生負(fù)壓，從而確保自來水管網(wǎng)的正常供水。
3、管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備自來水停水，設(shè)備自動停機(jī)，來水自動開機(jī)，停電自行恢復(fù)自來水的正常供水。
管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備的技術(shù)條件
1)、電源可靠，應(yīng)為雙電源或雙回路供電方式。具有電源適應(yīng)性，設(shè)備輸入電壓波動和控制器輸入電壓波動不超過額定電壓±10%時(shí)，應(yīng)能正常工作。
2)、設(shè)備應(yīng)具有自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速和軟啟動的功能。定壓給水時(shí)，設(shè)定壓力與實(shí)際壓力差不得超過0.01MPa;變壓給水時(shí)，給水系統(tǒng)工作壓力應(yīng)按管道工作特性曲線改變。
3)、設(shè)備應(yīng)具有水池水位“報(bào)警”及水泵控制功能，超過較高水位時(shí)“報(bào)警”，降至較低水位時(shí)“報(bào)警”及停機(jī)，恢復(fù)到啟泵水位時(shí)，自動啟動。
4)、設(shè)備應(yīng)有觀察設(shè)定壓力和實(shí)際壓力顯示、水泵供電頻率顯示以及觀察故障顯示的窗口。
5)、設(shè)備應(yīng)有對各類故障進(jìn)行自檢、報(bào)警，對可恢復(fù)的故障應(yīng)能自動或手動消警，恢復(fù)正常運(yùn)行。
6)、設(shè)備應(yīng)有過載、短路、過壓、缺相、欠壓、過熱等的保護(hù)功能。
7)、設(shè)備的環(huán)境要求：
(1) 溫度：5～40℃。
(2) 相對濕度：溫度20℃時(shí)，不大于90%。
(3) 海拔高度：不應(yīng)超過1000m。
(4) 設(shè)備安裝的地點(diǎn)，應(yīng)無導(dǎo)電或爆炸性塵埃，無腐蝕金屬或破壞絕緣的氣體或蒸汽。
破壞絕緣的氣體或蒸汽。
8)、電控柜的設(shè)置要求：
(1) 柜底應(yīng)高出地面0.1m。
(2) 柜頂距屋頂(板頂)的距離不小于1.0m。
(3) 柜后壁距墻面應(yīng)有0.8m 的通道。
9)、管路系統(tǒng)應(yīng)在較低處設(shè)泄水裝置。
10)、要選用符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，選擇整機(jī)經(jīng)過鑒定(評估)型式檢驗(yàn)的產(chǎn)品。
管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備產(chǎn)品功能介紹
變頻恒壓功能：
可根據(jù)各用水點(diǎn)用水量的大小實(shí)時(shí)調(diào)控泵的啟動臺數(shù)、啟動功率。做到按需調(diào)流，不做無用功。
主要技術(shù)點(diǎn)—三項(xiàng)壓力絕對恒定措施
第，二項(xiàng)：壓力快速提升技術(shù)。
技術(shù)點(diǎn)的起因：在用水高峰期，往往掉壓是比較快的，而且在變頻轉(zhuǎn)工頻過程中的延時(shí)和變頻泵加速過程中的時(shí)間（一般5-10S），這段過程中若不采取相應(yīng)措施，必將會導(dǎo)致瞬時(shí)掉壓現(xiàn)象。這會造成高峰用水時(shí)，高層斷水。這在高峰期用水是不利的。
問題1：如何在切換泵的延時(shí)和變頻泵加速過程中的時(shí)間保證出水壓力的不下降？
問題2：如何保證在高峰用水流量不掉壓的問題？
中贏解決方案：
設(shè)定不出水頻率值，一般情況下，由于出水壓力大于進(jìn)水壓力的原因，而且水泵出水止回閥的作用，變頻供水并不是在全變頻的作用下進(jìn)行的，一般25HZ以下水泵是不出水的。所以要在程序上設(shè)計(jì)快速加速到不出水頻率，在切換泵時(shí)也應(yīng)該要運(yùn)用此壓力快速提升技術(shù)。
提前進(jìn)入切換泵程序中:一旦檢測到出水流量大則提前進(jìn)入切換泵程序中，避免等待加泵過程中的延時(shí)過程中掉壓現(xiàn)象的產(chǎn)生
管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備運(yùn)行說明
1.當(dāng)自來水的壓力PA低于用戶所需的設(shè)定壓力P8時(shí)，微機(jī)會自動控制變頻泵軟啟動運(yùn)行，直到管道的實(shí)際壓力P=PB，微機(jī)才控制變頻泵以一恒定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。自來水的壓力PA越高，變頻泵的轉(zhuǎn)速就越低，自來水的壓力PA越低，變頻泵的轉(zhuǎn)速就越高。當(dāng)自來水的壓力PA=PB時(shí)，變頻泵就停止工作既充分利用了自來水原有的壓力，又能確保用戶所需的恒定壓力。
2、管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備變頻泵的進(jìn)水口與穩(wěn)流補(bǔ)償器相連，微機(jī)時(shí)刻檢測穩(wěn)流補(bǔ)償器內(nèi)的壓力，通過控制真空抑制器來穩(wěn)定穩(wěn)流補(bǔ)償器和自來水進(jìn)水的壓力使之不產(chǎn)生負(fù)壓，從而確保自來水管網(wǎng)的正常供水。
3、管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備自來水停水，設(shè)備自動停機(jī)，來水自動開機(jī)，停電自行恢復(fù)自來水的正常供水。
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