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供水系統(tǒng)是國(guó)民生產(chǎn)生活中不可缺少的重要一環(huán)。傳統(tǒng)供水方式占地面積大，水質(zhì)易污染，基建投資多，而最主要的缺點(diǎn)是水壓不能保持恒定，導(dǎo)致部分設(shè)備不能正常工作。變頻調(diào)速技術(shù)是一種新型成熟的交流電機(jī)無(wú)極調(diào)速技術(shù)，它以其獨(dú)特優(yōu)良的控制性能被廣泛應(yīng)用于速度控制領(lǐng)域，特別是供水行業(yè)中。由于安全生產(chǎn)和供水質(zhì)量的特殊需要，對(duì)恒壓供水壓力有著嚴(yán)格的要求，因而變頻調(diào)速技術(shù)得到了更加深入的應(yīng)用。恒壓供水方式技術(shù)先進(jìn)、水壓恒定、操作方便、運(yùn)行可靠、節(jié)約電能、自動(dòng)化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：
（1）維持水壓恒定；
（2）控制系統(tǒng)可手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行
（3）多臺(tái)泵自動(dòng)切換運(yùn)行；
（4）系統(tǒng)睡眠與喚醒，當(dāng)外界停止用水時(shí)，系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)，直至有用水需求時(shí)自動(dòng)喚醒；
（5）在線調(diào)整PID參數(shù)；
（6）泵組及線路保護(hù)檢測(cè)報(bào)警，信號(hào)顯示等。
將管網(wǎng)的實(shí)際壓力經(jīng)反饋后與給定壓力進(jìn)行比較，當(dāng)管網(wǎng)壓力不足時(shí)，變頻器增大輸出頻率，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量增加，迫使管網(wǎng)壓力上升。反之水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量減小，管網(wǎng)壓力下降，保持恒壓供水。
系統(tǒng)硬件
系統(tǒng)采用壓力傳感器、PLC和變頻器作為中心控制裝置，實(shí)現(xiàn)所需功能。 安裝在管網(wǎng)干線上的壓力傳感器，用于檢測(cè)管網(wǎng)的水壓，將壓力轉(zhuǎn)化為4～20 mA的電流或者是0~10V的電壓信號(hào)，提供給變頻器。
變頻器是水泵電機(jī)的控制設(shè)備，能按照水壓恒定需要將0～50 Hz的頻率信號(hào)供給水泵電機(jī)，調(diào)整其轉(zhuǎn)速SAJ變頻器功能強(qiáng)大，即預(yù)先編置好的參數(shù)集，將使用過(guò)程中所需設(shè)定的參數(shù)數(shù)量減小到最小，參數(shù)的缺省值依應(yīng)
 
用宏的選擇而不同。系統(tǒng)采用PID控制的應(yīng)用宏，進(jìn)行閉環(huán)控制。變頻器根據(jù)恒壓時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓設(shè)定值與從壓力傳感器獲得的反饋電流信號(hào)，利用PID控制宏自動(dòng)調(diào)節(jié)，改變頻率輸出值來(lái)調(diào)節(jié)所控制的水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，以保證管網(wǎng)壓力恒定要求。系統(tǒng)的其它優(yōu)點(diǎn)
變頻器
變頻調(diào)速的特點(diǎn)及分析
用戶用水量一般是動(dòng)態(tài)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。
恒壓供水系統(tǒng)對(duì)于用戶是非常重要的。在生產(chǎn)生活供水時(shí)，若自來(lái)水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水，可能影響生活質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響生存安全，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，用水區(qū)域采用正藝恒壓供水系統(tǒng)，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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，最終達(dá)到高效率的運(yùn)行目的。
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，最終達(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，比如上海正藝科技的恒壓供水控制系統(tǒng)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)。
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，因此就必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)，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。
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)，上海正藝科技的工程師建議，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)。
在主要功能預(yù)置方面，最高頻率應(yīng)以電動(dòng)機(jī)的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。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。
恒壓供水系統(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)最大限度地節(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)。
的
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、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)
同其它供水方式相比較，變頻恒壓供水系統(tǒng)，除了具有顯著的節(jié)能效果外，還有以下顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)：
1、恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動(dòng)機(jī)電源頻率，而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，比靠調(diào)節(jié)閥門(mén)的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。
2、由于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量，泵轉(zhuǎn)速降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械使用壽命。
3、水泵電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)方式，按設(shè)定的加速時(shí)間加速，避免電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，對(duì)電網(wǎng)電壓造成波動(dòng)的影響，同時(shí)也避免了電動(dòng)機(jī)突然加速造成泵系統(tǒng)的喘振。徹底消除水錘現(xiàn)象。
4、實(shí)現(xiàn)恒壓自動(dòng)控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力。
設(shè)備
1、變頻水泵控制柜的結(jié)構(gòu)及原理
變頻水泵控制柜系統(tǒng)通過(guò)測(cè)到的管道壓力，經(jīng)變頻器系統(tǒng)內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器運(yùn)算，調(diào)節(jié)輸出頻率，然后實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號(hào)（一般可作為管網(wǎng)壓力極限信號(hào)）可適時(shí)通知PLC的進(jìn)行變頻泵切換。為防止水錘現(xiàn)象的產(chǎn)生，泵的開(kāi)關(guān)將聯(lián)動(dòng)其出口閥門(mén)。
變頻水泵控制柜工作原理如下:
各類直接從市政管網(wǎng)進(jìn)水的水池（箱）。如：各類建筑的地面蓄水池的進(jìn)水，地面鍋爐的冷水補(bǔ)水，地面空調(diào)系統(tǒng)冷卻水循環(huán)水池的補(bǔ)水，地面熱水循環(huán)水池的補(bǔ)水，消防和噴淋專用地面蓄水池的進(jìn)水.智能變頻恒壓供水節(jié)能控制柜,變頻供水節(jié)能控制柜假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)由四臺(tái)水泵，一臺(tái)變頻器，一臺(tái)PLC的和的PID和一個(gè)壓力變送器及若干輔助部件構(gòu)成。各部分功能如下：安裝于供水管道上的壓力變送器將管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換成1-5伏的電信號(hào);變頻調(diào)速器用于調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)流量;PLC的用于邏輯切換。
 
此外，上述系統(tǒng)還配備了外圍輔助電路，以保障自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可通過(guò)人工調(diào)節(jié)方式維持系統(tǒng)運(yùn)行，保證連續(xù)生產(chǎn)。
2、變頻水泵控制柜特點(diǎn)：
根據(jù)水池（箱）內(nèi)水位的高低自動(dòng)控制電磁閥（或電動(dòng)閥）的啟閉，以控制水箱(池)的進(jìn)水并使水池（箱）自動(dòng)保持一定水量供用戶使用。
3、變頻水泵控制柜選型說(shuō)明 　變頻水泵控制柜主要由變頻控制箱，壓力傳感器，水泵等組成。變頻控制柜由斷路器，變頻器，接觸器，中間繼電器，PLC的等組成。
變頻水泵控制柜系統(tǒng)選用原則
水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度。
水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。
變頻水泵控制柜選型：
用戶可根據(jù)供水量和供水高度確定水泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)，然后對(duì)控制柜進(jìn)行選型。
結(jié)論
一個(gè)質(zhì)量較高的變頻控制箱，從設(shè)計(jì)，工藝，制作制造，運(yùn)輸，包裝，是實(shí)際要求較高的產(chǎn)品，要求各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量保障，才能作出較高質(zhì)量和水平的控制柜。
使用領(lǐng)域
1、自來(lái)水供水、生活小區(qū)及消防供水系統(tǒng)，亦可用于熱水供應(yīng)、恒壓噴淋等系統(tǒng)。
2、工業(yè)企業(yè)生活、生產(chǎn)供水系統(tǒng)及工廠其它需恒壓控制領(lǐng)域（如空壓機(jī)系統(tǒng)的恒壓供氣、恒壓供風(fēng)）。各種場(chǎng)合的恒壓、變壓控制，冷卻水和循環(huán)供水系統(tǒng)。
3、污水泵站、污水處理及污水提升系統(tǒng)。
4、農(nóng)業(yè)排灌、園林噴淋、水景和音樂(lè)噴泉系統(tǒng)。
5、賓館、大型公共建筑供水及消防系統(tǒng)。
供水設(shè)備工作條件
編輯
1、輸送介質(zhì)：冷熱清潔、非易燃易爆并不含固體顆?；蚶w維的液體。
2、液體溫度：常溫型 -15 ℃至 +70 ℃ 熱水型 +70 ℃ 至 +120℃
3、周圍環(huán)境：無(wú)水滴、蒸汽，無(wú)漂浮性塵埃及金屬微粒場(chǎng)所。無(wú)日光照射，高溫及嚴(yán)重落塵場(chǎng)所。無(wú)腐蝕、易 燃性氣體及液體場(chǎng)所。無(wú)震動(dòng)、保養(yǎng)檢查容易之場(chǎng)所。
4、環(huán)境溫度：最高 +45℃且通風(fēng)良好。