變頻器在自來水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)中的節(jié)能應(yīng)用
變頻器在自來水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)中的節(jié)能應(yīng)用
一,、自來水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)的特點及分析
用戶用水的多少是經(jīng)常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)生,。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上,，即用水多而供水少，則壓力低,；用水少而供水多,，則壓力大,。保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平衡,，即用水多時供水也多,，用水少時供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量,。
自來水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)對于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的,。例如在某些生產(chǎn)過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水,，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量,，嚴(yán)重時使產(chǎn)品報廢和設(shè)備損壞。又如發(fā)生火災(zāi)時,，若供水壓力不足或或無水供應(yīng),，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟損失和人員傷亡,。所以,，某些用水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟和社會意義,。
隨著電力技術(shù)的發(fā)展,，變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完善，以變頻調(diào)速為核心的智能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備,，起動平穩(wěn),，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊,；由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了,，從而可延長泵和閥門等東西的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效應(yīng),。其穩(wěn)定安全的運行性能,、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能,，將使供水實現(xiàn)節(jié)水,、節(jié)電、節(jié)省人力,， 終將達(dá)到高效率的運行目的,。
二、自來水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)的變頻應(yīng)用方式
通常在同一路供水系統(tǒng)中,，設(shè)置多臺常用泵,，供水量大時多臺泵全開，供水量小時開一臺或兩臺。在采用變頻調(diào)速進(jìn)行恒壓供水時,，就用兩種方式,，其一是所有水泵配用一臺變頻器；其二是每臺水泵配用一臺變頻器,。后種方法根據(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,， 終將達(dá)到管網(wǎng)恒壓的目的,，就一個閉環(huán)回路，較簡單,，但成本高,。前種方法成本低，性能不比后種差,，但控制程序較復(fù)雜,，是未來的發(fā)展方向，我公司開發(fā)的成套自來水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)(HMI+PLC+變頻器+電控箱)就可實現(xiàn)一變頻器控制任意數(shù)馬達(dá)的功能,。下面講到的原理都是一變頻器拖動多馬達(dá)的系統(tǒng),。
三、自來水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)PID控制原理
根據(jù)反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變,，就應(yīng)該引這個物理量與恒值比較,，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定,，因此就 須引入水壓反饋值與給定值比較,，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點是非線性,、大慣性的系統(tǒng),，現(xiàn)在控制和PID相結(jié)合的方法，在壓力波動較大時使用模糊控制,，以加快響應(yīng)速度,；在壓力范圍較小時采用PID來保持靜態(tài)精度。這通過PLC加智能儀表可時現(xiàn)該算法,，同時對PLC的編程來時現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換,。實踐證明，使用這種方法是可行的,，而且造價也不高,。
要想維持供水網(wǎng)的壓力不變,，根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件,，由于供水系統(tǒng)管道長、管徑大,，管網(wǎng)的充壓都較慢,，故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng),，不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，而采用PLC參與控制的方式來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用,。
四,、自來水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)變頻控制原理
用變頻調(diào)速來實現(xiàn)恒壓供水，與用調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)恒壓供水相比,，節(jié)能效果十分顯著（可根據(jù)具體情況計算出來）,。其優(yōu)點是：
1、 起動平衡,，起動電流可限制在額定電流以內(nèi),，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；
2,、 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了,，從而可延長泵和閥門等的使用壽命；
3,、 可以消除起動和停機時的水錘效應(yīng),；
一般地說，當(dāng)由一臺變頻器控制一臺電動機時,，只需使變頻器的配用電動機容量與實際電動機容量相符即可,。當(dāng)一臺變頻器同時控制兩臺電動機時，原則上變頻器的配用電動機容量應(yīng)等于兩臺電動機的容量之和,。但如在高峰負(fù)載時的用水量比兩臺水泵全速供水量相差很多時,，可考慮適當(dāng)減小變頻器的容量，但應(yīng)注意留有足夠的容量,。
雖然水泵在低速運行時,，電動機的工作電流較小。但是,，當(dāng)用戶的用水量變化頻繁時,，電動機將處于頻繁的升、降速狀態(tài),，而升,、降速的電流可略超過電動機的額定電流，導(dǎo)致電動機過熱,。因此,，電動機的熱保護(hù)是必需的。對于這種由于頻繁地升,、降速而積累起來的溫升,，變頻器內(nèi)的電子熱保護(hù)功能是難以起到保護(hù)作用的，所以應(yīng)采用熱繼電器來進(jìn)行電動機的熱保護(hù)。
自來水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)在主要功能預(yù)置方面,，至高頻率應(yīng)以電動機的額定頻率為變頻器的至高工作頻率,。升、降速時間在采用PID調(diào)節(jié)器的情況下,，升,、降速時間應(yīng)盡量設(shè)定得短一些，以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動態(tài)響應(yīng)過程,。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能時,，只要在預(yù)置時設(shè)定PID功能有效，則所設(shè)定的升速和降速時間將自動失效,。
五,、自來水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)特點
1、 節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制軟件,，使水泵實現(xiàn)較大限度地節(jié)能運行,；
2、 節(jié)水：根據(jù)實際用水情況設(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,、 運行可靠：由變頻器實現(xiàn)泵的軟起動，使水泵實現(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，實時監(jiān)控各個站點,，如電機的電壓,、電流、工作頻率,、管網(wǎng)壓力及流量等,。并且能夠累積每個站點的用電量，累積每臺泵的出水量,，同時提供各種形式的打印報表,，以便分析統(tǒng)計。
5,、 控制靈活：分段供水,，定時供水,，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，主動向上位機發(fā)出報警信息,，同時啟動備用泵,，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。
六,、自來水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)用范圍
1,、 自來水廠、加壓泵房
2,、 居民生活區(qū),、賓館及其它建筑
3、 企業(yè)生產(chǎn)用水
4,、 鍋爐循環(huán)水系統(tǒng)
5,、 農(nóng)田灌溉系統(tǒng)
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