壹.審查
壹般規定城市管網水壓只保證6層以下的建築用水,其他上層的水壓必須“升級”才能滿足用水要求。以往大多采用傳統的水塔、高位水箱,或者氣壓罐增壓設備,但都要由水泵以高於實際用水高度的壓力“提升”,增加了水泵的軸功率和能量損失。
自從通用變頻器問世以來,變頻調速技術已經廣泛應用於各個領域。變頻調速技術已經廣泛應用於各個領域。憑借節能、安全、優質供水的優勢,自上世紀90年代初以來,我國供水行業的技術裝備水平經歷了壹次飛躍。恒壓供水調速系統實現水泵電機的無級調速,根據用水量的變化自動調整系統的運行參數,並在用水量變化時保持水壓恒定以滿足用水需求。是目前最先進、最合理的節能供水系統。在實際應用中得到了很大的發展。隨著電力電子技術的飛速發展,變頻器的功能越來越強。充分利用變頻器的內置功能,對合理設計變頻調速恒壓供水設備,降低成本,保證產品質量具有重要意義。
與以往的水塔或高位水箱、氣動供水方式相比,新的供水方式在設備投資、運行經濟性、系統的穩定性、可靠性、自動化程度等方面具有不可比擬的優勢,節能效果顯著。恒壓供水調速系統的這些優點引起了國內幾乎所有供水設備制造商的極大關註,他們壹直在持續投入這壹高科技產品的研發和生產。
目前產品正朝著高可靠性、全數字微機控制、多品種系列化方向發展。追求高度智能化和系列標準化是供水設備滿足未來城市建設、智能建築、網絡化供水調度和統籌規劃要求的必然趨勢。
短短幾年間,變速恒壓供水系統經歷了壹個逐漸發展的過程,早期的單泵變速恒壓系統逐漸被多泵系統所取代。雖然單泵產品系統設計簡單可靠,但由於單泵電機深度調速,水泵和電機運行效率較低,而多泵產品投資更經濟,運行效率高,實踐證明是最優的系統設計,很快發展成為主導產品。
二、變頻控制恒壓供水控制模式
眾所周知,水泵的耗電量與轉速的三次方成正比。即n = k3n:水泵的功耗;n:水泵運行時的轉速;k是比例系數。水泵的設計是按工頻運行設計的,但除高峰外大部分時間流量較小。由於命名采用了變頻技術和微電腦控制的微電腦技術,水泵的運行速度可以隨著流量的變化而變化,最終達到節能的目的。實踐證明,使用變頻設備可使水泵平均運行速度比工頻速度降低20%,從而大大降低能耗,節能率可達20%-40%。
目前國內廠家生產的給水設備電控櫃,除了繼電器接觸器控制方式比較落後外,大致分為以下四類:
邏輯電子電路控制模式:
這種控制回路難以實現水泵機組的全軟啟動和全流量變頻調節。往往壹臺泵固定在變頻狀態,其他泵處於工頻狀態。因此控制精度低,水泵切換時水壓波動大,調試麻煩,工頻泵啟動有影響,抗幹擾能力弱。但是成本更低。
單片機電路控制模式:
這種控制電路優於邏輯電路,但在處理不同管網、不同供水情況時調試麻煩,在增加功能時修改電路往往不靈活、不方便。電路的可靠性和抗幹擾能力不是很高。
PID回路調節器和/或PLC的控制模式:
這種變頻器的目的是為電機提供變頻電源,實現電機的無級調速,從而使管網中的水壓連續變化。傳感器的任務是檢測管網中的水壓。壓力設定單元為系統提供滿足用戶需求的水壓期望值。壓力設定信號和壓力反饋信號輸入可編程控制器後,由可編程控制器內部的PID控制程序進行計算,作為速度控制信號輸出給變頻器。另壹種方式是將壓力設定信號和壓力反饋信號送到PID回路調節器,PID回路調節器會在調節器中進行計算,作為調速信號輸入變頻器。
由於變頻器的速度控制信號是由可編程控制器或PID回路調節器給出的,因此需要同時具有模擬輸入接口和模擬輸出接口,以便可編程控制器進行計時。由於帶模擬輸入/輸出接口的可編程控制器價格很高,這無形中增加了供水設備的成本。如果采用模擬輸入/數字輸出的可編程控制器,要在可編程控制器的數字輸出端口連接壹個PWM調制板,這樣不但不會降低可編程控制器輸出的數字信號轉換成控制器的成本,還會增加布線和附加設備,降低整套設備的可靠性。如果使用帶開關輸入/輸出的可編程控制器和PID環路調節器,成本與帶模擬輸入/輸出的可編程控制器類似。因此,在變頻調速恒壓供水控制設備中,PID控制信號的產生和輸出成為降低供水設備成本的關鍵環節。
新型變頻調速供水設備:
針對傳統變頻供水設備的缺點,近年來國內外許多廠家推出了壹系列新產品,如TD 2100;華為的;施耐德公司的Altivar58泵切換卡;SANKEN的SAMCO-I系列;ABB的ACS600和ACS400系列產品;富士g 11s/p 11s系列產品;等壹下。這些產品將PID調節器和簡單可編程控制器的功能集成到變頻器中,形成具有各種應用宏的新型變頻器。由於PID運算在變頻器內部,節省了可編程控制器的存儲容量,節省了對可編程控制器存儲容量的要求和PID算法的編程。而且PID參數的在線調試非常容易,不僅降低了生產成本,還大大提高了生產效率。由於變頻器內部的PID調節器采用了優化算法,水壓的調節非常平滑穩定。同時,為了保證水壓反饋信號的準確性,可以對信號設置濾波時間常數,還可以對反饋信號進行轉換,使得系統的調試非常簡單方便。這種逆變器的價格只比壹般的逆變器略高,但功能卻強很多。因此,內置PID功能的變頻器生產的恒壓供水設備降低了設備成本,提高了生產效率,節省了安裝調試時間。在滿足工藝要求的情況下,應優先考慮。
三、供水專用變頻器的功能
供水專用變頻器=普通變頻器PLC,是集供水控制和供水管理為壹體的系統。內置供水專用PID調節器,只需壹個壓力傳感器,便可構成供水閉環控制系統。傳感器反饋的水壓信號直接送到變頻器的PID調節器的輸入口,壓力設定可以用變頻器的鍵盤設定,也可以用模擬形式的電位器設定。每日可設定多段壓力運行,滿足供水壓力的需要。您也可以設定需要指定的每日供水壓力。您也可以設定指定的每日供水壓力控制。面板可以直接顯示壓力反饋值(Mpa)。
該系統有兩種基本供水模式:變頻泵固定模式和變量泵循環模式。變頻泵固定方式最多可控制7臺泵,可選擇“先開後關”和“先開後關”兩種泵關閉順序(適用於泵容量不使用的場合)。變頻泵循環模式最多可控制4臺泵,系統按“先開後關”的順序關閉泵。靈活配置常規泵、消防泵、排汙泵、洗眼器泵,便於泵房供水的全自動化。工作泵和備用泵不固定,可以自動定時輪換。能有效防止備用泵長期不使用時的銹死,提高設備的綜合利用率,降低維護成本。工時自動累計功能便於節能分析和設備狀態維護。當夜間供水量急劇減少時,可以方便地指定每天閉眼工作的起止時間,設置閉眼時的壓力給定值。在休息期間,只有休息泵工作,變頻器只監測管網壓力。當壓力低於設定壓力時,系統自動喚醒。當變頻泵投入運行,當壓力高於設定值時,系統再次進入休眠狀態,只有休眠泵運行。這樣就可以最大限度的節約水電。具有定時關機功能,用戶不用水時會自動停機。故障泵退出功能,當泵損壞時,故障泵會自動退出工作。火災信號有壹個外部輸入接口。當有火警或火災信號到來時,系統可以自動切換到火災模式。有多種消防工作模式可供選擇,主要看是否使用消防和生活管網,是否使用進水箱。還有消防泵自動檢查功能,可以設置定期檢查周期。
利用通信功能,可以實現網絡控制。便於樓宇自動化和管理。
此外,還有壹些功能,如汙水泵控制功能、進水箱水位檢測和控制、管網過壓/欠壓保護功能、溫差和壓差控制、故障時自動電話撥號(當供水系統或變頻器出現故障時,通過內置RS232C串行通信接口與外部MODEM設備連接,自動啟動預設的電話號碼和信息,並及時通知設備維護人員進行相應處理,可以方便地實現泵房的無人值守)。
可見供水專用變頻器功能強大,可以滿足供水系統的各種控制方案。如果增加壹個小型PLD,可以滿足更復雜的工藝要求。
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