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变频供水项目

  在供水系统中,最基本的控制对象是流量,供水系统的基本任务就是要满足用 户对流量的需求。目前,常见的流量控制方式有阀门控制和转速控制两种。
    1. 阀门控制 即通过调节阀门开度来控制流量。此时,供水系统的管道阻力将随阀门开度的 改变而改变,而扬程特性保持不变。 在供水系统设计时, 其水泵扬程及供水流量都是以满足用户的最大可能需求而 选定的,且留有一定余量。而实际应用当中,系统在大部分时间里都是非满负荷 运行的,这就必须要减小阀门开度,调整供水流量。这样,管道阻力随之增大, 从而产生大量的截流损失。这种控制方式不仅会浪费许多电机输出功率,而且因 为管阻特性的改变,整个系统的供水效率也会大为降低。
    2.转速控制 即通过改变水泵的转速来调节流量,而阀门的开度保持不变(一般保持最大开 度)。当水泵转速改变时,供水系统的扬程特性随之改变,而管阻特性不变。 在这种控制方式下,通过变频调速技术改变水泵电机的转速,水泵的供水流量 可随着用水流量的改变而改变,达到真正的供需平衡,在节能的同时,也可使整 个系统达到最佳工作效率。随着变频调速技术的日趋成熟,这种控制方式得到了 越来越多的推广应用。
    3.节能理论依据 由流体力学理论可知,大部分流体传输设备(如离心式水泵、风机等)的输出流 量 Q 与其转速 n 成正比;输出压力或扬程 P 与其转速 n 的平方成正比;输出功 率 N 与其转速 n 的三次方成正比,用数学公式可表示为: Q=K1×n P=K2×n2 N=Q×P=K3×n3 (K1、K2、K3 为比例常数) 由上述原理可知,降低水泵的转速,水泵的输出功率将下降更多。例如,将电 机的供电频率由 50Hz 降为 40Hz,则理论上,频率改变后与改变前的输出功率 之比为(40/50)3 = 51.2%。 长期实践证明,在供水系统中接入变频节能系统,利用变频技术改变水泵转速 来调节管道中的流量,以取代阀门调节方式,能取得明显的节能效果,一般节电 率都在 30%以上。另外,变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对流量 的平稳调节,同时减少启动冲击并延长机组及管组的使用寿命。
    如上所述, 流量是供水系统的基本控制对象, 供水流量需要随时满足用水流量。 在供水系统中,管道中的水压能够充分反映供水能力与用水需求之间的关系:
    若 供水流量>用水流量 → 管道水压上升↑
    若 供水流量<用水流量 → 管道水压下降↓
    若 供水流量=用水流量 → 管道水压不变
    所以,保持管道中的水压恒定,就可保证该处供水能力恰好满足用水需求,这 就是恒压供水系统所要达到的目的。
    供水压力由用户在 PID 调节器上设定,同时压力传感器将管路的实际压力反馈给 PID 调节器,经过 PID 算法得出的比较 变量将以模拟量的形式接入到变频器的频率设定端, 再由变频器控制电机及水泵 的转速、最终调节水泵的输出流量达到恒压供水目的,满足供水及用水平衡。
    整个控制过程如下: 用水需求↑——管路水压↓——压力设定值与返馈值的差值↑——PID 输出 ↑——变频器输出频率↑——水泵电机转速↑——供水流量↑——管路水压趋于稳定
电器控制方案:

机组

机型

常用数量

备用数量

总计数量

生活供水

22KW

2台

 

2台

工业供水

45KW

3台

 

3台

55KW

4台

 

4台

贵司水泵电机清单如下:
    以上数据表明,贵司供水系统都为多泵供水系统,用水需求有一定变化,因每组水泵数量不多,水泵起停切换频率不会太高,从投资效益方面考虑,建议贵司采用“一拖二”节能控制模式:
    即每两台水泵为一组安装一台变频器,可选择其中任意一台水泵做主泵、由变频器直接拖动进行变频运行;另一台水泵做辅泵、用水需求由变频器多功能输出端子自动控制其起停,辅泵只做工频运行。
    2台22KW电机需配1台22KW变频器;4台55KW电机需配2台55KW变频器;3台45KW电机,均衡设备机械磨损,建议其中2台为一组配1台45KW变频器,剩余1台电机单独配1台变频器,平时可同时启动两台水泵做变频节能运行,充分挖掘节能空间。
    每台电机电路上都加安装了“市电”、“节电”接触器,这样可以有“自动”、“手动”两种工作模式选择:手动模式下,变频器不工作,整套系统按原有方式手动起停、工频运行;自动模式下,主泵(1#或2#任选)由变频器直接拖动,辅泵则由变频器多功能端子控制,原有启动按钮无效。
    该方案特点是投入设备少,操作简单,故障率低,非常适合水泵数量较少恒压供水系统。
节能系统特点
A.变频器界面为 LED 显示,设定参数丰富;键盘布局简洁、易 于操作。
B.变频器有过流、过压、过热、缺相等多种电子保护装置,并具有故障 报警输出功能, 可有效保护供水系统的正常运作;
C.专用数字 PID 调节器为 LED 双屏显示,参数设定方便,易于监控;
D.加装变频节能器后,水泵电机具有软启 动及变频调速功能,可有效降低系统的机械磨损,同时减轻管路负担。
E.有“手 动”“自动”两种工作模式,在变频器出现故障的情况下,仍可按原有工作方式继续运行
工程投资分析
贵司供水系统工况,建议该工程使用敝司G9系列通用型变频器,其特点是适用范围广,运行稳定,过载能力强,操作维护简便,由此可出下表:(表中工程单价已包含变频器、PID调节器、工控柜、安装调试费等工程费用)

机组

电机 
功率

电机 
数量

变频器 
功率

变频器 
数量

工程单价 
(元/KW)

生活供水系统

22KW

2台

G9系列 
22KW

1台

 

工业供水系统

45KW

3台

G9系列 
45KW

2台

55KW

4台

G9系列 
55KW

2台

变频器总装机容量

22+45*2+55*2 = 222 KW

工程总计投资

 

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