變頻器在自來(lái)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(lái)水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)中的節(jié)能應(yīng)用
一,、自來(lái)水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)的特點(diǎn)及分析
用戶用水的多少是經(jīng)常變動(dòng)的,，因此供水不足或供水過(guò)剩的情況時(shí)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(shí)供水也多,，用水少時(shí)供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量,。
自來(lái)水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)對(duì)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(guò)程中，若自來(lái)水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水,，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量,，嚴(yán)重時(shí)使產(chǎn)品報(bào)廢和設(shè)備損壞。又如發(fā)生火災(zāi)時(shí),，若供水壓力不足或或無(wú)水供應(yīng),，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)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(jì)和社會(huì)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(dòng)平穩(wěn),，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi),，從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了,，從而可延長(zhǎng)泵和閥門(mén)等東西的使用壽命,；可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)。其穩(wěn)定安全的運(yùn)行性能,、簡(jiǎn)單方便的操作方式,、以及齊全周到的功能，將使供水實(shí)現(xiàn)節(jié)水,、節(jié)電、節(jié)省人力,， 終將達(dá)到高效率的運(yùn)行目的,。
二、自來(lái)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(tái)常用泵,，供水量大時(shí)多臺(tái)泵全開(kāi)，供水量小時(shí)開(kāi)一臺(tái)或兩臺(tái),。在采用變頻調(diào)速進(jìn)行恒壓供水時(shí),，就用兩種方式，其一是所有水泵配用一臺(tái)變頻器,；其二是每臺(tái)水泵配用一臺(tái)變頻器,。后種方法根據(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,， 終將達(dá)到管網(wǎng)恒壓的目的，就一個(gè)閉環(huán)回路,，較簡(jiǎn)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(lái)的發(fā)展方向,，我公司開(kāi)發(fā)的成套自來(lái)水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)(HMI+PLC+變頻器+電控箱)就可實(shí)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(dòng)多馬達(dá)的系統(tǒng)。
三、自來(lái)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(gè)物理量不變或基本不變,，就應(yīng)該引這個(gè)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(diǎn)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(dòng)較大時(shí)使用模糊控制,，以加快響應(yīng)速度,；在壓力范圍較小時(shí)采用PID來(lái)保持靜態(tài)精度。這通過(guò)PLC加智能儀表可時(shí)現(xiàn)該算法,，同時(shí)對(duì)PLC的編程來(lái)時(shí)現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換,。實(shí)踐證明，使用這種方法是可行的,，而且造價(jià)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(zhǎng),、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢,，故系統(tǒng)是一個(gè)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用,。
四,、自來(lái)水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)變頻控制原理
用變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水，與用調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)實(shí)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(jì)算出來(lái)）,。其優(yōu)點(diǎn)是：
1、 起動(dòng)平衡,，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi),，從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；
2,、 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了,，從而可延長(zhǎng)泵和閥門(mén)等的使用壽命；
3,、 可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng),；
一般地說(shuō),，當(dāng)由一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，只需使變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量與實(shí)際電動(dòng)機(jī)容量相符即可,。當(dāng)一臺(tái)變頻器同時(shí)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí),，原則上變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量應(yīng)等于兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的容量之和。但如在高峰負(fù)載時(shí)的用水量比兩臺(tái)水泵全速供水量相差很多時(shí),，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(yùn)行時(shí),，電動(dòng)機(jī)的工作電流較小,。但是，當(dāng)用戶的用水量變化頻繁時(shí),，電動(dòng)機(jī)將處于頻繁的升,、降速狀態(tài)，而升,、降速的電流可略超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電流,，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。因此,，電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)是必需的,。對(duì)于這種由于頻繁地升、降速而積累起來(lái)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(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù),。
自來(lái)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(dòng)機(jī)的額定頻率為變頻器的至高工作頻率。升,、降速時(shí)間在采用PID調(diào)節(jié)器的情況下,，升、降速時(shí)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(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程,。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能時(shí)，只要在預(yù)置時(shí)設(shè)定PID功能有效,，則所設(shè)定的升速和降速時(shí)間將自動(dòng)失效,。
五、自來(lái)水增壓供水設(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(dòng)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(dòng)，使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無(wú)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(tái)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(dòng)選擇工作方式,。
6,、 自我保護(hù)功能完善：如某臺(tái)泵出現(xiàn)故障，主動(dòng)向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信息,，同時(shí)啟動(dòng)備用泵,，以維持供水平衡。萬(wàn)一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障,，用戶可以直接操作手動(dòng)系統(tǒng),，以保護(hù)供水。
六,、自來(lái)水增壓供水設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)用范圍
1,、 自來(lái)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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