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恒壓供水應用

在供水系統中,恒壓供水是指通過檢測管網壓力,在供水網系中用水量發生變化時,而控制出口壓力保持在設定值不變的控制方式。一般使用水泵時,選用的設備額定流量通常都超過實際需要的流量,而實際用水過程中所需的流量會發生變化,如在樓宇供水中,白天和夜晚的用水量變化很大,采用閥門來調節流量的方式使用較為普遍。雖然方法簡單,但這種方式實際上是通過人為增加阻力的辦法達到調節的目的,這種節流調節方法浪費了大量的電能,同時設備的使用和維護成本較高。本文介紹利用SKJ變頻器內置PID功能進行自動恒壓供水控制,滿足節能降耗的要求.

一、三品變頻恒壓供水代替傳統恒壓供水的優點

1. 變頻恒壓供水能自動24小時維持恒定壓力,并根據壓力信號自動啟動備用泵,無級調整壓力,供水質量好,與傳統供水比較,不會造成管網破裂及開水籠頭時的共振現象。

2. 避免了泵的頻繁啟動及停止,而且啟動平滑,減少了電機水泵的啟動沖擊,增加了電機水泵的使用壽命,也避免了傳統供水中的水錘現象。

3. 傳統供水中設計有水箱,不但浪費了資金,占用了較大的空間,而且水壓不穩定,水質有污染,不符合衛生標準,而采用變頻恒壓供水,此類問題也就迎刃而解了。

4. 采用變頻恒壓供水,系統可以根據用戶實際用量,自動進行檢測,控制馬達轉速,達到節能效果。避免了水塔供水無人值班時,總要開啟一個泵運行的現象,節省了人力及物力。

5. 變頻恒壓供水可以自動實現多泵循環運動功能,延長了電機水泵的使用壽命。

6. 變頻恒壓供水系統保護功能齊全,運行可靠,具有欠壓、過流、過載、過熱、缺相、短路保護等功能。

二、節能原理

根據流體力學理論,電機軸功率P和風量Q、壓力H之間的關系為:

P=K*H*Q/η

其中K為常數,η為效率

它們與轉速N之間的關系為:

Q1/Q2=N1/N2

H1/H2=(N1/N2)2

P1/P2=(N1/N2)3

 

圖中曲線1為風機在恒速下壓力,H和流量Q的特性曲線,曲線2是管網風阻特性(閥門開度為100%)。

假設風機在設計時工作在A點的效率最高,輸出風量Q1為100%,此時的軸功率P1=Q1*H1與面積AH10Q1成正比。根據工藝要求,當風量需從Q1減少到Q(例如70%)時,如采用調節閥門的方法相當于增加了管網阻力,使管網阻力特性變到為曲線3,系統由原來的工況A點變到新的工況B點運行,由圖中可以看出,風壓反而增加了,軸功率P2與面積BH20Q2成正比,減少不多。 如果采用變頻調速控制方式,將風機轉速由N1降到N2,根據風機的比例定律,可以畫出在轉速N2下壓力H和流量Q特性如曲線4所示,可見在滿足同樣風量Q2的情況下,風壓H3將大幅度降低,功率P3(相等于面積CH30Q2)也隨著顯著減少,節省的功率△P=△HQ2與面積BH2H3C成正比,節能的效果是十分明顯的。

假設風機在設計時工作在A點的效率最高,輸出風量Q1為100%,此時的軸功率P1=Q1*H1與面積AH10Q1成正比。根據工藝要求,當風量需從Q1減少到Q(例如70%)時,如采用調節閥門的方法相當于增加了管網阻力,使管網阻力特性變到為曲線3,系統由原來的工況A點變到新的工況B點運行,由圖中可以看出,風壓反而增加了,軸功率P2與面積BH20Q2成正比,減少不多。 如果采用變頻調速控制方式,將風機轉速由N1降到N2,根據風機的比例定律,可以畫出在轉速N2下壓力H和流量Q特性如曲線4所示,可見在滿足同樣風量Q2的情況下,風壓H3將大幅度降低,功率P3(相等于面積CH30Q2)也隨著顯著減少,節省的功率△P=△HQ2與面積BH2H3C成正比,節能的效果是十分明顯的。

例如風量下降到80%,轉速也下降到80%時,則軸功率下降到額定功率的51%;如風量下降到50%,功率P可下降到額定功率的13%,當然由于實際工況的影響,節能的實際值不會有這么明顯,即使這樣,節能的效果也是十分明顯的。

因此在有風機、水泵的機械設備中,采用變頻調速的方式來調節風量和流量,在節能上是一個最有效的方法。

三、工作原理

變頻恒壓供水系統采用遠傳壓力表(YTZ-150)檢測管網中壓力,壓力傳感器將信號送入變頻器專用供水基板,供水板將電阻信號轉換為4-20mA的電流信號并進入PID回路,PID回路處理之后,送出一個水量增加或減少信號,控制馬達轉速。如在一定延時時間內,壓力還是不足或過大,則通過簡易PLC作工頻/變頻切換,使實際管網壓力與設定壓力相一致。

另外,隨著用水量的減少,變頻器自動減少輸出頻率,達到了節能的目的。

四、適用范圍

采用變頻恒壓供水,具有高效節能,壓力穩定,運行可靠,操作簡單,安裝方便,占地少,噪音低,無污染,投資低,效益高等優點。特別適用于:

1. 賓館、寫字樓、公寓、居民小區等場所的生活給水和熱水采暖系統。

2. 高層建筑、大型民用建筑的消防給水系統。

3. 工礦生產企業

4. 各類自來水廠

五、電氣原理圖紙及調試

遠傳壓力表

三品變頻器

 

此圖為恒壓供水基本原理圖,可以根據用戶的不同需求演化為:“工、變頻轉換恒壓供水”“一備一用恒壓供水”“2用1備恒壓供水”“1拖2恒壓供水”“1拖3恒壓供水”等等。

壓力表的安裝及技術參數

遠傳壓力表可以采用常見的YTZ-150型,在安裝遠傳壓力表時需將彎管焊接或上在止回閥的前端,并在彎管的另一端安裝一只閥門,方便與壓力表進行連接。

選取壓力表中阻值最小的兩個端子,接在“供水基板”的PIN處(兩條線沒有正反)。

參數設定

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注:目標值的具體算法:

假設目標值為3公斤(0.3Mpa),使用的壓力表為1.6Mpa;即

1.6*30%*100%=Pr153設定為48

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