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變頻器在高層建筑給水設備方面的應用及特征

2013-5-21 10:17:55??????點擊:

變頻器在高層建筑給水設備方面的應用及特征

 

高層建筑給水設備變頻調(diào)速的特點及分析

  用戶用水量一般是動態(tài)的,因此供水不足或供水過剩的情況時有發(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,即用水多時供水也多,用水少時供水也少,從而提高了供水的質(zhì)量。

  高層建筑給水設備供水系統(tǒng)對于用戶是非常重要的。在生產(chǎn)生活供水時,若自來水供水因故壓力不足或短時斷水,可能影響生活質(zhì)量,嚴重時會影響生存安全,如發(fā)生火災時,若供水壓力不足或或無水供應,不能迅速滅火,可能引起重大經(jīng)濟損失和人員傷亡。所以,用水區(qū)域采用恒壓供水系統(tǒng),能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益和社會效益。

  隨著電力技術的發(fā)展,高層建筑給水設備變頻調(diào)速技術的日臻完善,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備,起動平穩(wěn),起動電流可限制在額定電流以內(nèi),從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊;由于泵的平均轉速降低了,從而可延長泵和閥門等東西的使用壽命;可以消除起動和停機時的水錘效應。其穩(wěn)定安全的運行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能,將使供水實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力,最終達到高效率的運行目的。

 

高層建筑給水設備恒壓供水的變頻應用方式

  通常在同一路供水系統(tǒng)中,設置多臺常用泵,供水量大時多臺泵全開,供水量小時開一臺或兩臺。在采用變頻調(diào)速進行恒壓供水時,就用兩種方式,其一是所有水泵配用一臺變頻器;其二是每臺水泵配用一臺變頻器。后種方法根據(jù)壓力反饋信號,通過PID運算自動調(diào)整變頻器輸出頻率,改變電動機轉速,最終達到管網(wǎng)恒壓的目的,就一個閉環(huán)回路,較簡單,但成本高。前種方法成本低,性能不比后種差,但控制程序較復雜,是未來的發(fā)展方向,我公司開發(fā)中贏系列恒壓供水控制系統(tǒng)就可實現(xiàn)一變頻器控制任意數(shù)馬達的功能。下面講到的原理都是一變頻器拖動多馬達的系統(tǒng)。

 

高層建筑給水設備PID控制原理

  根據(jù)反饋原理:要想維持一個物理量不變或基本不變,就應該引這個物理量與恒值比較,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)特點是非線性、大慣性的系統(tǒng),現(xiàn)在控制和PID相結合的方法,在壓力波動較大時使用模糊控制,以加快響應速度;在壓力范圍較小時采用PID來保持靜態(tài)精度。這通過PLC加智能儀表可時現(xiàn)該算法,同時對PLC的編程來時現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實踐證明,使用這種方法是可行的,而且造價也不高。

  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、管徑大,管網(wǎng)的充壓都較慢,故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng),不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進行控制,而采用PLC參與控制的方式來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。

 

高層建筑給水設備變頻控制原理

  用變頻調(diào)速來實現(xiàn)恒壓供水,與用調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)恒壓供水相比,節(jié)能效果十分顯著(可根據(jù)具體情況計算出來)。其優(yōu)點是:

1、 起動平衡,起動電流可限制在額定電流以內(nèi),從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊;

2、 由于泵的平均轉速降低了,從而可延長泵和閥門等的使用壽命;

3、 可以消除起動和停機時的水錘效應;

  一般地說,當由一臺變頻器控制一臺電動機時,只需使變頻器的配用電動機容量與實際電動機容量相符即可。當一臺變頻器同時控制兩臺電動機時,原則上變頻器的配用電動機容量應等于兩臺電動機的容量之和。但如在高峰負載時的用水量比兩臺水泵全速供水量相差很多時,

可考慮適當減小變頻器的容量,但應注意留有足夠的容量。

  雖然水泵在低速運行時,電動機的工作電流較小。但是,當用戶的用水量變化頻繁時,電動機將處于頻繁的升、降速狀態(tài),而升、降速的電流可略超過電動機的額定電流,導致電動機過熱。因此,電動機的熱保護是必需的。對于這種由于頻繁地升、降速而積累起來的溫升,變頻器內(nèi)的電子熱保護功能是難以起到保護作用的,所以應采用熱繼電器來進行電動機的熱保護。

  在主要功能預置方面,最高頻率應以電動機的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。升、降速時間在采用PID調(diào)節(jié)器的情況下,升、降速時間應盡量設定得短一些,以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動態(tài)響應過程。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能時,只要在預置時設定PID功能有效,則所設定的升速和降速時間將自動失效。

 

高層建筑給水設備恒壓供水系統(tǒng)特點

1、 節(jié)電:優(yōu)化的節(jié)能控制軟件,使水泵實現(xiàn)最大限度地節(jié)能運行;

2、 節(jié)水:根據(jù)實際用水情況設定管網(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、 自我保護功能完善:如某臺泵出現(xiàn)故障,主動向上位機發(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),以保護供水。

 

高層建筑給水設備系統(tǒng)應用范圍

1、 自來水廠、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)

 

 

 

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