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)計階段可以降低對供水壓力計算準(zhǔn)確度的要求，因為隨時可以方便地改變供水壓力。但在選泵時應(yīng)注意 ，泵的揚(yáng)程宜大一些，因為變頻調(diào)速其較大壓力受水泵限制 。較低使用壓力也不應(yīng)太小，因為水泵不允許在低揚(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，即可實現(xiàn)多泵并聯(lián)恒壓供水。因為建 筑供水的應(yīng)用廣泛，有些變頻器設(shè)計生產(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。
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)列為國家九五計劃重點推廣的節(jié)能技術(shù)項目。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。因為采用多泵并聯(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 到零流量的時候，變頻供水控制器發(fā)出一個指令，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的沖擊(水力的或電流的沖擊)。在投入時，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，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，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。因為變頻泵固定不變，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)行時間較長。為了均衡各水泵的 運(yùn)行時間，對于變頻泵固定運(yùn)行方式，可以設(shè)計成變頻泵定時輪換運(yùn)行方式。即當(dāng)某一臺變頻泵運(yùn)行一段時間后，由變頻 控制器控制變頻泵自動進(jìn)行輪換。例如：開始時1泵變頻，2－ 3泵工頻，當(dāng)1泵變頻運(yùn)行T時間后(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時間后自動輪換為3泵變 頻，1－2工頻，……。如此反覆進(jìn)行定時輪換。
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) 點是各并聯(lián)泵可定時輪換到變頻運(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，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。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 個危險的誘惑，很多搞恒壓供水的人熱衷于發(fā)展此項技術(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，其揚(yáng)程恒定，屬于恒壓供水。在實際建筑中，用水點是多處，不是一處，因此很難確定何處是恒壓用水點。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，因為在實際使用當(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)壓的實現(xiàn)，主要是通過微機(jī)控制系統(tǒng)實時的聯(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，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
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(yùn)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(yùn)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(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(jī)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。
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，微機(jī)會自動控制變頻泵軟啟動運(yùn)行，直到管道的實際壓力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，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，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，設(shè)定壓力與實際壓力差不得超過0.01MPa;變壓給水時，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“報警”及水泵控制功能，超過較高水位時“報警”，降至較低水位時“報警”及停機(jī)，恢復(fù)到啟泵水位時，自動啟動。
4)、設(shè)備應(yīng)有觀察設(shè)定壓力和實際壓力顯示、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，不大于90%。
(3) 海拔高度：不應(yīng)超過1000m。
(4) 設(shè)備安裝的地點，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)各用水點用水量的大小實時調(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—三項壓力絕對恒定措施
第，二項：壓力快速提升技術(shù)。
技術(shù)點的起因：在用水高峰期，往往掉壓是比較快的，而且在變頻轉(zhuǎn)工頻過程中的延時和變頻泵加速過程中的時間（一般5-10S），這段過程中若不采取相應(yīng)措施，必將會導(dǎo)致瞬時掉壓現(xiàn)象。這會造成高峰用水時，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和變頻泵加速過程中的時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)計快速加速到不出水頻率，在切換泵時也應(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，微機(jī)會自動控制變頻泵軟啟動運(yùn)行，直到管道的實際壓力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，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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