自動化低壓變頻器在高層給水系統(tǒng)中的合理利用
2013/5/31 11:54:32??????點擊：
自動化低壓變頻器在高層給水系統(tǒng)中的合理利用
一．天津紀莊子再生水廠居民區(qū)泵房供水現(xiàn)狀：
天津紀莊子再生水廠居民區(qū)送水泵設計日供水能力為3萬噸/日,，主要為梅江居住區(qū)居民用戶提供生活雜用水,，小區(qū)景體補水,，園林綠化及水廠生產用冷卻水,、循環(huán)水,。居民區(qū)送水泵房采用的設備類型為中開雙吸給水泵,，其中4臺型號HV200-150-400/4P-55KW臥式泵（2臺采用變頻控制,，2臺為定速控制,，功率為55KW），2臺型號為ESV-80-50-200/2P-18.5KW立式泵（1臺為變頻器控制,，1臺為定速控制,，功率為18.5KW）。對外高層給水系統(tǒng)為恒壓供水：由于眾多用戶不同時刻用水需求不同,，供水系統(tǒng)中供水量為實時變化,，為保證用戶恒壓用水需求，就需要變頻泵參與運行,，通過變頻器調整電動機頻率,，改變電動機轉速，從而調整送水量,，得以維持管網恒壓,，（即用戶用水量瞬間增大,，管網壓力出現(xiàn)減小趨勢，變頻器頻率增加,，電機轉速加快,，送水泵出水量增加，使管網壓力重新回到設定值,。反之亦然,。）這樣能保證所有用戶正常用水。
二．低壓變頻器高層給水系統(tǒng)調速技術原理：
（一）調速就是在同一負載下能得到不同的轉速,，以滿足生產過程的要求,。在討論變頻器調速時，首先研究公式：
n = (1- s ) n0 = (1- s ) 60 f1 / p (1)
其中： n : 電動機的轉速
n0: 電動機的同步轉速
s : 電動機的轉差率
p: 電動機繞組的極對數(shù)
通過公式（1）表明,，改變電動機的轉速有三種可能：
a. 變極調速
b. 變頻調速
c. 變轉差率調速
（二）高層給水系統(tǒng)變頻調速技術
近年來變頻調速技術發(fā)展很快,，目前主要采用如下圖所示：
變頻器是由可控硅整流器和可控硅逆變器組成。整流器先將50HZ的交流電變換為直流電,，再由逆變器變換為頻率可調,、電壓有效值也可調的三相交流電，供給異步電動機,。由此可得到電動機的無級調速,，并具有硬的機械特性。
三．高層給水系統(tǒng)變頻器的合理節(jié)能利用
（一）送水變頻泵流量與轉速,、頻率的關系：
Q1 = ( n1 / n) Q (2)
其中： n : 泵的額定轉速
Q ：泵的額定流量
n1 : 泵在低于額定轉速下的某一速度
Q1：與轉速n1對應的出水流量
根據 n = 60f1 (1- s ) / p (3)
可得 Q1 = ( f / f1 ) Q (4)
其中：f 1 :電源的頻率（50HZ）
f ：與電動機某一轉速 n1對應的頻率
（二）送水變頻泵功率與轉速,、頻率的關系
N1 = （n1 / n）3 N (5)
其中：N：泵的額定功率
N1：與轉速 n1對應的功率
根據公式（3）與公式（5）可得到功率與頻率之間的關系：
N1 = （n1 / n）3 N = (f / f1 )3 N (6)
(三) 送水泵揚程與轉速、頻率的關系：
H1 = (n1 / n )2 H (7)
其中：H：泵的額定揚程
H1：與n1對應的揚程
通過公式（3）與公式（7）可得出：
H1 = (f / f1 )2 H (8)
（1）實際運行過程中我們使用小變頻泵（18.5KW）,，在流量為0m3/h~80 m3/h時,，對應的頻率變化在25HZ~43HZ之間，根據公式（6）,，理論計算小變頻泵的功率變化在2.3~11.76KW之間,；而使用大變頻泵（55KW），在 流量為0m3/h~80 m3/h時,，對應的頻率在30HZ~34HZ之間,，根據公式（6）計算，大變頻泵的最小功率消耗不低于11.88KW,。由此可見,，當外網需水量為小流量時（如冬季或夜間恒壓供水時），我們可運行小變頻泵,，降低電網消耗,。
（2）通過公式（6）與（8）我們可得到送水變頻泵功率與揚程的關系：
N1 / N = （f / f1）3 (9)
H1 / H = (f / f1 )2 (10)
N1 /N = (H1 / H )3/2 (11)
由公式（11）可以看出，當揚程降低時,，即管網恒壓值降低時,，變頻器的功率消耗也會降低,，當我們的供水用戶同時用水概率教低時，特別是在夜間,，我們可以將管網恒壓值設定的適當?shù)鸵恍?，會降低變頻泵的能量損耗。
四． 變頻器在城市高層給水系統(tǒng)中合理利用的展望
現(xiàn)代城市高層給水系統(tǒng)中,，采用變頻泵調整出水流量,，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的通過手動調整出水閥門開度，是近代人類科技不斷進步的結果,，同時也降低送水泵的能耗,，降低了水廠的運行成本，增強對外供水的穩(wěn)定性,，可靠性,，從電氣角度使水廠向“低耗高效”實現(xiàn)了跨越發(fā)展。如何充分利用好變頻器對水廠運行意義重大,。
高層供水系統(tǒng)概述
長沙中贏供水設備有限公司研制生產的高層給水系統(tǒng)是在組合式不銹鋼水箱和變頻恒壓供水的基礎上開發(fā)研制的,，并加裝防負壓、防倒流,、防水質惡化等控制裝置,。與普通的變頻供水設備和高層給水系統(tǒng)相比，具有節(jié)能顯著,、噪音低、占地少,、可靠性高等優(yōu)點,，是目前最先進的供水模式。 高層給水系統(tǒng)采用國際知名品牌優(yōu)質變頻器（瑞士ABB）,， 內置PID控制器,，依據PLC對市政管網壓力和實際所需壓力數(shù)據的采集、分析和判斷,，使供水壓力始終恒定在預先設定的壓力值范圍內,，整套系統(tǒng)技術先進，設計合理,，運行可靠,，高效節(jié)能。
高層給水系統(tǒng)產品特點
1,、一體化專業(yè)設計,，結構緊湊，系統(tǒng)直接安裝在水箱里（如在室外可減少泵房的建設）投資少,，安裝方便,，外形美觀,。
2、利用管網壓力的疊加以及自動變頻運行方式,，節(jié)能效果得到顯著提高(大干40%),。
3、配套安裝方便,，只有一個市政管網進口和一個供水出口,。
4、運行穩(wěn)定,，振動小,，噪音低（噪音值低于50分貝）。
5,、系統(tǒng)供水穩(wěn)定（即使管網臨時斷水,，也能通過水箱正常供水），充分保證系統(tǒng)末端壓力 ,。
6,、可附加自動巡檢功能，降低物業(yè)管理費用,。
7,、采用PLC可編程控制全自動運行，操作維護方便,。
高層供水系統(tǒng)適用范圍
⑴ 新建,、擴建和改造的住宅樓、住宅小區(qū),、辦公樓等,；
⑵ 賓館、飯店等,；
⑶ 學校,、部隊、機關,、集體宿舍等用水比較密集場合,；
⑷ 醫(yī)院、商場,、會展中心,、體育館、公共浴室等公共場合,；
⑸ 城市自來水壓力不能滿足消火栓給水系統(tǒng)或自動噴水滅火系統(tǒng)等用水要求的消防用水,；
⑹ 大型工廠、加壓泵站、開發(fā)區(qū)等大流量集中供水,；
⑺ 工礦企業(yè)的生產,、生活用水；
⑻ 各種循環(huán)水系統(tǒng),；
⑼ 尤其適應于對水質要求特別嚴格的供水場合,。
高層供水系統(tǒng)產品組成部分
1、組合式不銹鋼水箱（帶泵房）,。
2,、智能化電氣控制系統(tǒng)。
3,、低噪音不銹鋼多級離心泵（GRUNDFOS格蘭富系列）,。
4、無負壓進水裝置及防倒流裝置,。
5,、不銹鋼成套管路。
6,、壓力,、液位信號采集、反饋設施,。
高層給水系統(tǒng)工作原理
1,、當檢測到自來水壓力能滿足用戶用水壓力時，系統(tǒng)直接通過市政管網給用戶供水,。
2,、當檢測到自來水壓力低于用戶用水壓力時，系統(tǒng)通過疊加,、變頻給用戶供水,。
3、當檢測到自來水壓力低且接近零時,，切斷市政管網，進水,，系統(tǒng)通過水箱變頻方式給用戶供水,。
4、高層給水系統(tǒng)為防止二次污染,，定時通過水箱直接為用戶供水,。
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