自動化低壓變頻器在高層給水系統中的合理利用
2013-5-31 11:54:32??????點擊：
自動化低壓變頻器在高層給水系統中的合理利用
一．天津紀莊子再生水廠居民區泵房供水現狀：
天津紀莊子再生水廠居民區送水泵設計日供水能力為3萬噸/日，主要為梅江居住區居民用戶提供生活雜用水，小區景體補水，園林綠化及水廠生產用冷卻水、循環水。居民區送水泵房采用的設備類型為中開雙吸給水泵，其中4臺型號HV200-150-400/4P-55KW臥式泵（2臺采用變頻控制，2臺為定速控制，功率為55KW），2臺型號為ESV-80-50-200/2P-18.5KW立式泵（1臺為變頻器控制，1臺為定速控制，功率為18.5KW）。對外高層給水系統為恒壓供水：由于眾多用戶不同時刻用水需求不同，供水系統中供水量為實時變化，為保證用戶恒壓用水需求，就需要變頻泵參與運行，通過變頻器調整電動機頻率，改變電動機轉速，從而調整送水量，得以維持管網恒壓，（即用戶用水量瞬間增大，管網壓力出現減小趨勢，變頻器頻率增加，電機轉速加快，送水泵出水量增加，使管網壓力重新回到設定值。反之亦然。）這樣能保證所有用戶正常用水。
二．低壓變頻器高層給水系統調速技術原理：
（一）調速就是在同一負載下能得到不同的轉速，以滿足生產過程的要求。在討論變頻器調速時，首先研究公式：
n = (1- s ) n0 = (1- s ) 60 f1 / p (1)
其中： n : 電動機的轉速
n0: 電動機的同步轉速
s : 電動機的轉差率
p: 電動機繞組的極對數
通過公式（1）表明，改變電動機的轉速有三種可能：
a. 變極調速
b. 變頻調速
c. 變轉差率調速
（二）高層給水系統變頻調速技術
近年來變頻調速技術發展很快，目前主要采用如下圖所示：
變頻器是由可控硅整流器和可控硅逆變器組成。整流器先將50HZ的交流電變換為直流電，再由逆變器變換為頻率可調、電壓有效值也可調的三相交流電，供給異步電動機。由此可得到電動機的無級調速，并具有硬的機械特性。
三．高層給水系統變頻器的合理節能利用
（一）送水變頻泵流量與轉速、頻率的關系：
Q1 = ( n1 / n) Q (2)
其中： n : 泵的額定轉速
Q ：泵的額定流量
n1 : 泵在低于額定轉速下的某一速度
Q1：與轉速n1對應的出水流量
根據 n = 60f1 (1- s ) / p (3)
可得 Q1 = ( f / f1 ) Q (4)
其中：f 1 :電源的頻率（50HZ）
f ：與電動機某一轉速 n1對應的頻率
（二）送水變頻泵功率與轉速、頻率的關系
N1 = （n1 / n）3 N (5)
其中：N：泵的額定功率
N1：與轉速 n1對應的功率
根據公式（3）與公式（5）可得到功率與頻率之間的關系：
N1 = （n1 / n）3 N = (f / f1 )3 N (6)
(三) 送水泵揚程與轉速、頻率的關系：
H1 = (n1 / n )2 H (7)
其中：H：泵的額定揚程
H1：與n1對應的揚程
通過公式（3）與公式（7）可得出：
H1 = (f / f1 )2 H (8)
（1）實際運行過程中我們使用小變頻泵（18.5KW），在流量為0m3/h~80 m3/h時，對應的頻率變化在25HZ~43HZ之間，根據公式（6），理論計算小變頻泵的功率變化在2.3~11.76KW之間；而使用大變頻泵（55KW），在 流量為0m3/h~80 m3/h時，對應的頻率在30HZ~34HZ之間，根據公式（6）計算，大變頻泵的最小功率消耗不低于11.88KW。由此可見，當外網需水量為小流量時（如冬季或夜間恒壓供水時），我們可運行小變頻泵，降低電網消耗。
（2）通過公式（6）與（8）我們可得到送水變頻泵功率與揚程的關系：
N1 / N = （f / f1）3 (9)
H1 / H = (f / f1 )2 (10)
N1 /N = (H1 / H )3/2 (11)
由公式（11）可以看出，當揚程降低時，即管網恒壓值降低時，變頻器的功率消耗也會降低，當我們的供水用戶同時用水概率教低時，特別是在夜間，我們可以將管網恒壓值設定的適當低一些，會降低變頻泵的能量損耗。
四． 變頻器在城市高層給水系統中合理利用的展望
現代城市高層給水系統中，采用變頻泵調整出水流量，代替傳統的通過手動調整出水閥門開度，是近代人類科技不斷進步的結果，同時也降低送水泵的能耗，降低了水廠的運行成本，增強對外供水的穩定性，可靠性，從電氣角度使水廠向“低耗高效”實現了跨越發展。如何充分利用好變頻器對水廠運行意義重大。
高層供水系統概述
長沙中贏供水設備有限公司研制生產的高層給水系統是在組合式不銹鋼水箱和變頻恒壓供水的基礎上開發研制的，并加裝防負壓、防倒流、防水質惡化等控制裝置。與普通的變頻供水設備和高層給水系統相比，具有節能顯著、噪音低、占地少、可靠性高等優點，是目前最先進的供水模式。 高層給水系統采用國際知名品牌優質變頻器（瑞士ABB）， 內置PID控制器，依據PLC對市政管網壓力和實際所需壓力數據的采集、分析和判斷，使供水壓力始終恒定在預先設定的壓力值范圍內，整套系統技術先進，設計合理，運行可靠，高效節能。
高層給水系統產品特點
1、一體化專業設計，結構緊湊，系統直接安裝在水箱里（如在室外可減少泵房的建設）投資少，安裝方便，外形美觀。
2、利用管網壓力的疊加以及自動變頻運行方式，節能效果得到顯著提高(大干40%)。
3、配套安裝方便，只有一個市政管網進口和一個供水出口。
4、運行穩定，振動小，噪音低（噪音值低于50分貝）。
5、系統供水穩定（即使管網臨時斷水，也能通過水箱正常供水），充分保證系統末端壓力 。
6、可附加自動巡檢功能，降低物業管理費用。
7、采用PLC可編程控制全自動運行，操作維護方便。
高層供水系統適用范圍
⑴ 新建、擴建和改造的住宅樓、住宅小區、辦公樓等；
⑵ 賓館、飯店等；
⑶ 學校、部隊、機關、集體宿舍等用水比較密集場合；
⑷ 醫院、商場、會展中心、體育館、公共浴室等公共場合；
⑸ 城市自來水壓力不能滿足消火栓給水系統或自動噴水滅火系統等用水要求的消防用水；
⑹ 大型工廠、加壓泵站、開發區等大流量集中供水；
⑺ 工礦企業的生產、生活用水；
⑻ 各種循環水系統；
⑼ 尤其適應于對水質要求特別嚴格的供水場合。
高層供水系統產品組成部分
1、組合式不銹鋼水箱（帶泵房）。
2、智能化電氣控制系統。
3、低噪音不銹鋼多級離心泵（GRUNDFOS格蘭富系列）。
4、無負壓進水裝置及防倒流裝置。
5、不銹鋼成套管路。
6、壓力、液位信號采集、反饋設施。
高層給水系統工作原理
1、當檢測到自來水壓力能滿足用戶用水壓力時，系統直接通過市政管網給用戶供水。
2、當檢測到自來水壓力低于用戶用水壓力時，系統通過疊加、變頻給用戶供水。
3、當檢測到自來水壓力低且接近零時，切斷市政管網，進水，系統通過水箱變頻方式給用戶供水。
4、高層給水系統為防止二次污染，定時通過水箱直接為用戶供水。
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