变频供水设备范文

变频供水设备篇1

关键词：变频恒压；供水设备；变频器；PID控制

1 变频恒压供水设备的系统组成

变频器是整个变频恒压供水系统的关键部分。其系统组成框图（变频恒压供水图）如下

图中，水泵电机是输出环节，转速由变频器控制，实现变流量恒压控制。变频器接受PID控制器信号对水泵进行速度控制，压力传感器检测管网出水压力，把信号传给PID控制器，PID控制器调节变频器频率来控制水泵转速，实现了一个闭环控制系统。变频器本身具有PID调节功能，可以不选用外置PID调节器，调节更加平稳。

2 变频恒压供水设备的特点

2.1 不产生负压

该设备与自来水主管网直接连接取水时，加压运行不会造成自来水主管网产生负压。

2.2 设置压力

通过调节许可压力控制阀能够设置自来水主管网许可吸水压力。

2.3 可借压

当设备超过许可吸水压力和流量时，可以在主管网的压力基础上增压。

2.4 变频恒压

设备实时通过压力传感器检测出口压力，再将实测值和设定值进行对照，反馈到控制系统，控制系统发出电机及水泵投入台套数和变频器输出频率信号，以追踪用水曲线来实现恒压。

2.5 超静音

考虑到噪声对人的危害，采用专用静音变频器，运用成熟的消音设计手段，故系统能超静音运行。

2.6 停电不停水

当供电线路因故障停电时，控制系统通过预设定的触发状态等手段能够实现停电不停水，也就是说，停电时系统会自动切换为自来水压力供水。

2.7 自动化程度高

系统能实现全自动控制，具有手动或自动切换、主泵和副泵定时轮换、压力调节、高电压保护、低电压保护、恒压保护、漏相保护、过载保护、过热保护、缺水保护、漏水检测补偿、不用水停车、瞬间跳闸保护等功能。

3 变频恒压供水设备的压力控制

当自来水管网压力超过启动压力预设值时，与出水管路连接的压力罐开始供水；当自来水管网压力等于启动压力预设值时，设备控制系统立即发出信号，水泵启动，在水泵运行过程中，管网压力等于停止压力时，设备控制系统立即发出信号，水泵停止；当启动的水泵满负荷运行后管网压力仍未达到停止压力时，启动的水泵数增加。

4 变频恒压供水设备的供水组成方式

变频恒压供水设备主要由变频控制电气柜、水泵、稳压罐、压力传感器等组成，可以始终保持设备压力表压力等于用户预设值。能够用于一般生活或生产供水。供水系统的组成方式有以下两种类型：

（1）变频恒压供水设备与自来水主管网连接供水，当供水压力满足需要时，正在运行的全部水泵将自动停止。反之，当供水压力不能满足需要时，设备控制系统立即发出启动信号，设备启动，增大压力满足用户用水需求。

（2）增加辅加气压罐或辅加小泵可以彻底消除小流量或零流量供水时电量的消耗。

5 变频恒压供水设备的控制方式

设备采用成熟的智能化控制技术，具有手动或自动切换、主副泵定时间交替轮换，达到节能降耗的目的。一台变频器起到了多台变频器的效果并节约电量，软启动水泵及辅助泵的启动电流为额定电流的200～300%。可采用了以下两种运行模式：

（1）增量运行方式（见表1）。

表1

（2）交替运行方式是恒压变频供水的基本功能，所有水泵停止后再启动时最初启动的泵变频调速运行，该泵为主泵。每次启动或任意设定时间内交替启动主泵以防止某台泵频繁启动（见表2）。

表2

6 变频恒压供水设备的运行曲线图

从运行曲线图可以看出利用智能控制技术，在流量极度变化的情况下保持恒压，可以看出变频恒压供水系统为我们提供了供水条件最优越的性能。

7 两种供水设备控制方式的比较

变频恒压供水设备采用的是闭环控制方式，不断的采集，不断的反馈，不断的调控水泵的转速，从而达到用户管网供水压力的恒定。

气压供水设备采用的是开环控制方式，采集信号，反馈信号，控制水泵。但不能调节水泵的转速，只能利用隔膜稳压罐小量地达到供水压力平稳。

8 变频恒压供水设备的控制方式类型

8.1 气压式供水

8.2 生活水池自灌式供水方式

8.3 生活水池自吸式供水方式

此种供水方式水池的液位低于水泵的进水口，称为自吸式。水泵吸水不可靠，经常出现引水掉水的现象，设置一个引水罐，如图，泵前加一引水罐便可消除引水掉水的现象。

8.4 水井变频供水方式

设备采用潜水泵变频控制，即可以控制一台泵，也可以控制数台泵，每台泵均根据用水量的变化自动运行。

9 结束语

变频恒压供水设备是将变频调速器、电机及水泵三者组合而成的机电一体化节能供水设备。该设备以水泵出水端的水压为预设定参数，通过PLC自动控制变频器的输出频率来调节水泵电机的转速，实现用户整个管网水压的闭环调节，使供水系统自动恒压稳定于设定的压力值。这样就保证了整个用户管网随时都有充足的与用户预设的水压和随用户的用水情况变化而变化的水量。

参考文献

[1]黄华.变频技术及应用.[J].北京大学，2013，第1版.

[2]城市供水行业职业技能培训丛书编委会.供水设备维修电工.[J].中国建材工业出版社，2005.

变频供水设备篇2

【关键词】供水系统；工作原理，变频调速；应用

随着经济迅速发展，工业企业对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；加之能源紧缺等因素，采用自动控制及通讯技术、节能、适应性强的恒压供水系统发展迅速，在企业的供水系统中得到了广泛应用。

1 变频恒压供水系统的研究现状

随着工业自动控制技术、电力电子技术的发展，变频调速产业以及变频恒压供水系统都得到发展。变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度都得到很大程度的提高。国内外都非常重视变频器及其相关附属产业的研究。现在变频器大都实现了PID调节器等硬件集成，功能模块通过设置指令代码，搭载相应的恒压供水单元，系统控制内部接触器实现控制功能。从现有资料来看，目前国内外对变频调速恒压供水系统的研究中有关水压的闭环控制研究不够充分，有关变频调速恒压供水系统的抗干扰、稳定性等方面还有待进一步研究和探索。

2 系统的工作原理、优点及主要功能

2.1 变频调速设备的工作原理

变频恒压供水系统主要由电动机、水泵、输水管路、阀门等部分组成。阀门开度不变是供水系统工作点扬程特性H=f（Qn）前提。流量Q与扬程H间为反比关系。管阻特性是指水泵转速恒定为前提，在阀门开度一定情况下，扬程H与流量Q之间的关系H=f（QG）。扬程曲线和管阻曲线交汇点为供水系统工作点，即图中A点，该点用水流量Qu和系统供水流量QG相等，系统稳定。

图1

供水系统变频调速控制的实质是交流异步电动机的变频调速。交流异步电动机的变频调速是通过改变施加在电动机定子绕组上的电源频率进而改变电动机的同步转速，最终实现调整电动机运行转速的目的。

交流异步电机的转差率定义为[1]：

s=

交流异步电动机同步转速定义为：

n =

交流异步电动机转速计算公式为：

n= （1-s）

n1：交流异步电动机空载转速；n：交流异步电动机转子转速；f：交流异步电动机电源频率；p：交流异步电动机磁极对数。

供水流量控制方法有出口阀门开度控制、原动机转速控制两种。前者通过调节出口阀门的开度调节，电动机的转速保持不变，其控制方式的实质是调整供水管路的阻力进而调整流量。原动机转速控制是改变电动机的转速达到调节供水流量的目的，系统管阻特性是固定的，而扬程特性随着水泵转速的变化而变化。根据用水量的变化，改变水泵电机的转速，使得供水管网的压力保持恒定，根据用户需要调整水的动能，而不用将大量的供水能量消耗在阀门及管网的损耗上面。

图2

由图2可知：当采用出口阀门控制供水流量时，若供水量高峰期水泵工作在图上的X点，对应流量为Q1，扬程为H0，当供水量从Q1减小到Q2时，关小出口阀门，则阀门的阻力变大，管阻曲线从β3上移到β1，而扬程特性曲线不变。而扬程则从H0上升到H1，机泵运行点从X点移至Y点，此刻，电动机输出功率用图形表示为（0，Q2，Y，H1）所包围而成的矩形部分，其数值为：

PY=

当采用调速控制供水流量时，管阻特性曲线为β2，扬程特性变为曲线n2，机泵组工作点从X点移到J点。此时电动机输出功率用图形表示为（O，Q2，J，H0）所包围成的矩形面积，其数值为：

PJ=

当采用调速控制供水流量时，所节省的能量为坐标（H0，J，Y，H1）所围成的矩形面积，其数值为：

DP=Py-pj= - =

所以，采用出口阀门控制供水系统流量时部分能量被浪费，随着阀门开度变小，供水管网的阻力增大，管阻特性曲线上移，系统运行点上移，供水扬程H1增大，被浪费的能量随之增加。调速前后流量Q、扬程H、功率P与转速N之间关系为：

= ； =（ ） ； =（ ）

2.2 变频调速系统的优点

变频调速恒压供水系统优点有：首先，提高供水质量，满足工业生产精细化管理要求。传统恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水等方式普遍存在能量转换效率低下、浪费水、电资源、系统控制自动化程度不高等缺点，变频调速恒压供水系统可有效控制供水压力的大小，实现精细化的供水管理；其次，变频调速恒压供水系统节约能源。恒压供水系统不仅避免了水资源浪费，而且还避免了供水过程中的电能的浪费；再次，变频调速恒压供水系统具有电动机软启动功能。电动机起动电流由零逐步升高至额定值，避免对电网产生冲击；最后，变频调速恒压供水系统还可以有效地消除供水管网水锤效应，水锤效应是供水系统中由供水压力突变化造成的，对供水管网及附件造成损伤，而变频调速恒压供水系统可以有效地消除这种效应 [2]。（下转第12页）

（上接第7页）2.3 变频调速供水系统的闭环控制功能

管网出口供水压力恒定是系统的控制目标：首先供水系统实现自动调节的功能。接通电源后，变频器输出的频率从0Hz逐渐上升，PID调节器随即接收来自出口压力表的反馈信号，经内部自动运算后与所给定的压力参数进行对比，自动调整电动机转速。若系统突然断电，系统则停机，而当电源恢复后就重新开始运行；其次系统具有恒压控制功能。根据用水量需求情况，变频调速恒压供水系统可以对电动机转速进行即时控制，保证恒压供水；再次系统具有系统保护功能。这个系统可以对工频电源和变频电源在供电控制回路上实现机械和电气互锁，这样可以保护电路，从而保护整个供水系统。

图3

3 变频调速恒压供水系统在石油化工企业用水环境中的应用

本用户用水量情况如下：

（1）系统必保最低安全用水量：为保证消防用水需要，该流量保证必须可靠，即使在日常生产中不消耗，也必须实时保持供应，该流量为280吨/小时；

（2）系统满负荷生产用水量：当企业满负荷生产时每小时消耗的水量。该流量为680吨/小时～700吨/小时左右；

（3）系统超负荷生产用水量：极端情况下，系统最大用水量1000吨/小时。

针对企业用水需求情况并兼顾系统保安供水需求，两台工频电机采用互投备用方式；两台变频电机采用恒压调整方式。采用PLC控制器实现工频电机的互投切换及变频电机的自动投、切及调速。全系统由：执行设备、控制设备、信号检测设备组成。

工程中应注意，优化闭环控制系统PID参数值，使得系统调节兼顾稳定性、灵敏性；充分运用变频器的电动机的软启动功能，减少电流突变对电动机本体和电网的冲击，竭力消除供水管网水锤效应；鉴于变频器是电网系统中不可忽视的谐波源，在全系统软、硬件设计、施工上均考虑抗干扰和谐波处理问题，加强谐波屏蔽及可靠接地使得系统具有可靠的抗干扰能力和稳定性[3]。

4 结束语

变频调速恒压供水系统因其优良的供水质量、有效的节约能源等优点，变使其在我国工业用水系统中扮演着重要的角色，在未来供水系统发展中具有重要的现实意义和社会意义。

【参考文献】

[1]卢权，张勇，闫军.基于九点控制器的变频调速恒压供水控制研究[J].供水技术，2010（01）：27-28.

[2]黄鹏.住宅小区变频调速恒压供水系统节能设计分析与应用[J].中外建筑，2010（01）：23-24

变频供水设备篇3

关键词：变频调速；内置PID调节；恒压供水；PFC控制模式

中图分类号： O434 文献标识码： A

引言

随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统已逐渐取代原有的水塔供水系统，广泛应用于多层住宅小区生活消防供水系统。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。目前变频恒压供水系统追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。

一、国内外发展现状

变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在变频器发展的初期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率的控制，升降速控制，正反转控制，起动控制以及制动控制，以及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性，可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果的发现，国外许多生产变频器的厂家开始自行研究并推出具有恒压供水功能的变频器，一些生产变频器的厂家就推出了适合于恒压供水系统的应用模式，它具有变频泵固定方式，变频泵循环方式等，将PID调节器和PLC简易可编程控制器等硬件集成在变频器内。只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作，可构成最多七台电机(泵)的供水系统。这类设备微化了电路结构，降低了设备成本。但是也存在着一定的缺点，有些技术指标还不能达到用户的要求。

二、系统控制要求

以往的恒压供水设备往往采用诸如利用电接点压力表等来控制泵的起停，把压力控制在一定的范围之内亦或是采用带有模入/模出的可编程控制器或PID调节器与变频器配合使用来实现恒压供水，前者为机械式的联锁,运行中存在较大的压力波动而后者设备成本高，PID算法编程难度大，调试困难。

随着电力电子技术的发展，变频器的功能也越来越强，充分利用变频器内置的各种功能，合理采用带有内置PID调节器和简易PLC功能的变频器和压力传感设备来实现恒压供水，既做到了无级调速下稳定的、高品质的供水质量，又降低了设备成本，提高了生产效率，节省了安装调试的时间。

水压由压力传感器的信号4-20mA送入变频器内部的PID模块，与用户设定的压力值进行比较，并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率调节信号，以调整水泵电机的电源频率，从而实现控制水泵转速。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。同时，为了保证水压反馈信号值的准确、不失值，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统的调试更为简单、方便。

本系统用在办公大楼的生活用水，根据办公大楼的用水特点选用ACS510系列的变频器为主件的供水系统。ACS510系列变频器有很多种的运行模式可以选择，根据本次设计使用的特点而选用了PFC控制模式，这是一种交替式水泵控制模式。如图3.1所示，整个系统由三台水泵，一台内置PID调节器的变频器，一个压力传感器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台泵协调工作以满足供水需要；变频供水系统中检测管路压力的压力传感器，一般采用电阻式传感器(反馈0～5V电压信号)或压力变送器(反馈4～20mA电流)；本系统采用压力变送器(反馈4～20mA电流)。

本变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、以及报警装置等部分组成。

(1)执行机构

执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，图3-3中的3个水泵分为二种类型:

调速泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。

恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定。它们用于在用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。

(2)信号检测

在系统控制过程中，需要检测的信号包括自来水出水水压信号和报警信号:

水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。报警信号:它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常。该信号为开关量信号。

(3)控制系统

本系统安装在供水控制柜中，包括变频器和电控设备两个部分。

变频器: 变频器是供水系统的核心，通过改变电机的频率实现电机的无极调速、无波动稳压的效果和各项功能。它是对水泵进行转速控制的单元。变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。它是整个变频恒压供水控制系统的核心。

电控设备:它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换等。

(4)控制面板

控制面板是人与机器进行信息交流的途径。通过控制面板使用者可以更改设定压力，修改一些系统设定以满足不同工艺的需求，同时使用者也可以从控制面板上得知系统的一些运行情况及设备的工作状态。控制面板还可以对系统的运行过程进行监示，对报警进行显示。

(5)通讯接口

通讯接口是本系统的一个重要组成部分，通过该接口，系统可以和组态软件以及其他的工业监控系统进行数据交换，同时通过通讯接口，还可以将现代先进的网络技术应用到本系统中来，例如可以对系统进行远程的诊断和维护等。

(6)报警装置

当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压、差压等情况时，系统皆能发出声响报警信号；特别是当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压时，系统还会自动停机，并发出声响报警信号，通知维修人员前来维修。此外，变频器故障时，系统自动停机，此时可切换至手动方式保证系统不间断供水。

三、适用于恒压供水系统的应用

应用宏的使用使变频器的应用更加简单，调试更加方便，用于水泵的应用宏主要有PID、PFC、SPFC这三种方式。

PID应用宏适用于一台变频器拖动一台水泵的应用，可以做恒压，恒流量，恒温等的控制。

PFC应用宏通常用于一台变频器拖动多台水泵的情形。分为两种功能：一种是无定时切换的PFC，另一种是有定时切换的PFC。选择无定时切换状态时，如果增加继电器的扩展，结果能最多控制七台电机。一台电机变频调速运行，其他的电机恒速运行作为压力补充。选择有定时切换状态时，最多可控制6台电机。一台电机变频调速运行，其他的电机备用恒速运行，并且变频调速运行可在多台电机之间互相切换。

SPFC应用宏也称为带循环软启功能的PFC,该功能可以使变频器变成一台软启动器加一台变频器联合工作，并且一台变频器可拖动六台电机。但是在这种模式下没有定时切换功能。循环软启动功能工作过程是这样：当1号电机的工作频率达到电网的工频时，电机同传动单元脱离经过延时后直接接入电网运行，这时2号电机接入传动单元，2号电机根据变频器内部PID的预算结果逐渐增加频率，直到满足实际的工作压力。如果有3--6号电机则按照上述的步骤进行启动。停止时按照标准的PFC运行方式停车。

另外，变频器内置模块中还具有火灾模式，通常用于紧急情况下的变频器运行，在消防水系统中可利用这种模式。它可以通过DI口激活，如果此功能被激活变频器就会忽略绝大多数故障，忽略任何外部命令和给定值，忽略所有的通讯指令，但是可以通过密码保护。变频器在紧急情况下会尽可能的延长运行时间，直至自身损毁。火灾模式下，变频器即可以正反转运行，又可以在PID模式下运行，也可以在恒速下运行。

总之，应用宏的选择将使变频器的应用更加简单，调试更加方便。而且用户只需设计好所需的应用宏，相关的参数就设置完成了。并且全部逻辑数据都来自变频器的内部，无需在使用外部PLC控制，节省了外部设备的连接数。使设备的使用更贴近普通用户。

四、供水系统变频改造后的运行分析

本变频恒压供水系统原理，主要是由内置PID调节器及简单可编程控制器的变频器（ABB ACS510）、压力变送器、液位传感器、电控设备以及3台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。

通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入变频器内置PID调节器，调节器将实际压力与给定压力进行比较，并经过PID运算，得出调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力范围内；当用水量很少时（如深夜），系统压力长时间无变化，变频器便进入休眠状态，水泵停止运行；用水量增加时，系统压力降到一定值后，变频器被自动唤醒开始工作，这样既节约了能源，又减少了设备磨损。

以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常是采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。这种切换的方式理论上要比直接切工频的方式先进，但其容易引起泵组的频繁启停，从而减少设备的使用寿命。而在本系统中，直接停工频泵，同时由变频器迅速调节，只要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止了水压的大范围波动及水压太低时的短时缺水现象，提高了供水品质。

结束语

在供水系统中采用变频调速运行方式，系统可根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速或加减泵，按实际需要随意设定压力给定值，根据压差调整水泵的工作情况，实现恒压供水，使给水泵始终在高效率下运行，在启动时压力波动小。使供水系统管网中的压力保持在给定值，以求最大限度的节能、节水、节地、节资，并使系统处于可靠运行的状态，实现恒压供水；减泵时采用“先启先停”的切换方式，相对于“先启后停”方式，更能确保各泵使用平均以延长设备的使用寿命；压力闭环控制，系统用水量任何变化均能使供水管网的服务压力保持给定，大大提高了供水品质；变频器故障后仍能保障不间断供水，同时实现故障消除后自启动，具有一定的先进性。目前该系统已投入使用，效果明显。

参考文献：

[1] 韩安荣。通用变频器及其应用。 机械工业出版社。2000

[2] 宗红星。变频器内置PID功能在恒压给水系统中的应用。城镇供水2006

[3] ABB-ACS510系列变频器用户手册。

变频供水设备篇4

关键词：LP-160型；智能化；节水设备；循环水系统；变频；节能

中图分类号：TM301 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）15-0142-02

一、供水设备改造的背景

供水厂短流程水处理系统的平流池提升泵站担负着二连铸厂区域供水任务，日供水2.8万吨，供水泵站配备了三台水泵机组，其中1#、2#、3#水泵机组为160KW/380V。主要是改造3#机组，改造前水泵机组全部工频定速运行，供水流量变化完全由人工控制阀门进行调节，来满足供水的需要，同时增加了工人的劳动强度。由于电机全压启动和水泵机组的频繁启停带来的冲击，引起电机过热时常发生、水泵和阀门故障率增加，维修费用增大，另外也导致水压经常波动。为了稳定供水压力，提高供水能力，提升供水自动化水平，节约能源，降低供水成本，供水厂决定采用智能化节电设备（变频器）对水泵进行调速改造。

供水厂经多方调研和多方比较性价比，决定选用北京乐普四方方圆科技股份有限公司LP-160型智能化节电设备，对3#水泵机组作调速改造。LP-160型智能化节电设备交―直―交电压源型变频器，内置EMC滤波和直流电抗，并串联了线路电抗器，电磁兼容性完全符合EN55011标准A级或B级的要求，功率因素高，适用于普通电机，性能优越，适合中国国情。

二、改造给水泵组的设备概况

供水厂决定3#水泵机组采用变频调速改造，采用一托一的形式，即一台变频器拖动一台水泵机组，另外两台水泵机组为工频运行。当变频器系统发生故障可以切换到工频状态运行，对变频器进行检修，该泵暂时变为工频运行。1#、2#、3#水泵机组为同型号机组，其中3#机组（如图1所示）的主要参数如下：

（一）水泵

型号：KQSN350－M13/357

额定流量：1116t/h额定扬程：37m 额定轴功率：160KW

额定效率： 80%额定转速：1480r/min

（二）电机

型号：Y3155―4

额定功率：160KW 额定电压：380V 额定电流：397A

额定功率因数：0.88 额定转速：1480r/min

三、施耐德ATV61―160型变频器的功能介绍

供水厂决定选用北京乐普四方方圆科技股份有限公司LP-160型智能化节电设备对二连铸厂区供水任务的平流池提升泵站3#水泵机组作变频调速改造。

（一）施耐德ATV61－160型变频器的主要性能指标

变频器功率：160KW额定输出电流：320A

输入频率范围：47～63HZ输出频率范围：0～630HZ

额定输入电压：400V输出电压范围：0～400V

允许电压波动：3AC380-15%；480+10%

过载能力：额定电流的120%，持续60S

变频器效率：≥98% 防护等级IP20－IP30

通讯：RS-485接口，Modbus网络接口；支PROFIBUS，USS，Modbus，CANOPEN等协议。

电磁兼容性：选用的EMC滤波器符合EN55011标准A级或B级的要求，设备内置的A极滤波器也符合该标准的要求，谐波含量低于国家标准。

温度范围：-10℃～+40℃无降容

安装高度：海拔1000米以下不须降容；海拔1000米以上，每升高100米电流降容1%，不能超过3000米。

（二）LPL型智能化节电设备主要技术性能

1．手动/自动功能：自动运行功能，根据要求实现无人值守的智能控制。

2．人机对话功能：高清晰、全中文显示系统的实时状态。如管网压力、温度、变频器运行频率、水泵运行状态和故障等。

3．自动切换功能：通过电气联锁，可实现先启后停，先停后启，循环变频启动。

4．故障自诊断功能：实时接收运行、故障等反馈信号，实现系统故障的自诊断功能。

5．保护和报警功能：系统具有欠压、过压、过流、过载、短路、缺相等保护功能。

6．通讯和扩展功能：可用多种通讯方式与其他设备和上位监控系统进行数据交换。

7．设备安装方便，操作简单，运行安全稳定，能够软启软停，净化电源，保护设备，延长设备使用寿命。

8．交―直―交电压源型变频器，直流380V输入，直流380V输出，内置EMC滤波器及直流电抗器，并串联线路电抗，适配于普通低压电机，对电机、电缆绝缘无损害，谐波含量完全符合EN55011标准A级或B级的要求。

9．输入功率因数高，电流谐波小，功率因数可达到0.96以上。

10．单元电路模块化设计，维护简单，互换性好。

11．输出阶梯正弦“PWM”波形。

12．低压主回路与控制器之间为光纤连接，强弱电隔离，安全可靠。

13．完善的故障检测，精确的故障保护及准确的定位显示和报警。

14．内置“PLC”，易于改变控制逻辑关系，可灵活选择现场控制/远程控制，适应现场多变需求。

15．控制电源与低压电相互独立，无高压可以检测变频器输出，便于现场调试以及培训操作人员，便于维护。

16．采用准优化“SPWM”调制技术，电压利用率高。

17．功率单元经24小时高温老化、150%负载试验，可靠性高。

18．可接收和输出多路工业标准信号，可打印输出运行报表。

变频器除了以上基本功能以外，还具有如下特殊功能：（1）配置工频旁路。变频提供手动旁路开关，使水泵机组既可变频运行，又可工频运行。（2）电机温度自主控制。变频器对电机温度进行检测，并在智能节电设备柜上主界面显示电机温度。当电机温度过高时，变频器会提供报警信号。（3）具有阀门联动功能。在开泵和停泵的过程中，值班人员无需再对阀门进行任何操作，减轻了工人的劳动强度，实现开停泵的全部自动化。（4）具有“本地”及“远程”两种工作方式。根据用户的需要，既可以在变频器旁开停操作及调节参数，也可在远程的控制室通过微机对水泵进行控制。

四、改造方案

2008年4月变频器采用吸水井液位进行控制。

依据平流池提升泵站的特点，原三台水泵机组正常运转为一台机组，两台水泵机组互为备用，全部是工频运行。于是安装一台设备，考虑到实际工况，为160KW变频器通过内部切换工频或变频运行方式。实际运转过程可以保证稳定高效运行。

2008年4月，北京乐普四方方圆科技股份有限公司LP-160型智能化节电设备供水厂短流程系统平流池提升泵站安装，正式投入运行，调试一次成功，并完成变频器设备验收工作。改造线路如图2所示。

图2中，QF2节电设备开关；QF1原1#水泵机组开关；QS1、QS2手动隔离开关；M是3#水泵机组的电机。

工频运行时QF1和QS1同时合闸，QF2和QS2不能合闸；变频运行时QF2和QS2同时合闸，QF1和QS1不能合闸。

五、变频器运行情况

从变频器投入运行一年的时间看，用户完全达到了变频改造的目的，使用变频器后有以下优点：

1．操作简便，易于观察。变频器运行时的所有数据及运行状态在变频器柜控制面板上触摸屏都可显示，如运行频率，输入电压，输入电流，输出电压，输出电流，开闭环，压力值等。控制面板上触摸屏操作简单明了，观察方便。

2．电机及水泵机组运行平稳，温升正常。采用变频器拖动的3#机组，电机为无锡华达电机有限公司于2004年6月出厂的普通三相异步电动机，水泵为上海凯泉泵业有限公司于2004年4月出厂的离心式清水泵。在水泵机组的整个调速范围内，电机和水泵都平稳运行，没有出现异常振动和噪音，电机及水泵的温升也在正常范围之内，且变频器为软启动，启动电流小，对机组的机械冲击也大幅度减小。

3．变频器运行稳定，性能良好。LPL低压变频器投入运行以来，运行稳定，转速调节平滑可靠，电压和电流正常，没有出现异常现象。

4．减轻了值班人员的劳动强度。由于变频器具有泵组联动功能，随着供水水量的变化，值班人员在值班时不用人工启动水泵，变频器会自动启动水泵操作，不再需要人工进行操作水泵和阀门，工作量大大减小。

5．液位控制。采用液位控制，用户只需根据实际供水所需压力，变频器自动恒压运行，液位设定方便，精确稳定，保证管网稳定运行，提高了供水质量。

6．降低了维护费用。由于变频器对电机实现软启动，启动电流小，对水泵机组没有任何机械冲击，相应地延长了水泵、电机及阀门的使用寿命，大大降低了维护工作量和维护成本。

7．节电效果明显。在供水厂，目前采用多台水泵并联供水方式，由于日夜供水量变化大，供水厂一般采用开启出口阀门大小的方式进行调节，尽管如此，存在一定的能源浪费现象。改造前一般采用水泵机组工频供水方式。用这种供水方式运行。2008年4月，千吨水耗电指标为116.79KWh，采用了LP-160型智能化节电设备改造后，2008年5月，千吨水耗电指标为86.71KWh，综合电耗指标下降了25.8%左右。经过测算，一般两年即可收回设备的成本。

六、结语

从现场运行情况来看，北京乐普四方方圆科技股份有限公司LP-160型智能化节电设备的性能优越，运行安全可靠。不仅可以在新上给水项目采用，也特别适合于旧设备中改造。在供水厂应用智能化节电设备调速技术，不仅提高了供水质量、供水能力，而且降低了供水成本。LP-160型智能化节电设备在供水厂的成功运行，证明了其在水泵调速应用中具有无可比拟的优越性。

参考文献

[1]北京乐普四方方圆科技股份有限公司．LP－160型智能化节电设备生产的使用手册．

变频供水设备篇5

关键词：变频调速装置 恒压供水 调速系统可编程序控制器（PLC）

随着变频调速技术的日益成熟，其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到广泛的应用。变频恒压供水系统对水泵电机实行无级调速，依据用水量及水压变化通过微机检测、运算，自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求，是目前最先进，合理的节能供水系统。与传统的水塔、高位水箱、气压罐等供水方式比较，不论是投资、运行的经济性、还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有很大的优势。

1.变频控制恒压供水优点

变频调速恒压供水设备具有节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平有了进一步的提高。

2.变频控制恒压供水控制方式

水泵消耗功率与转速的三次方成正比(即N=Kn3瘀中N：为水泵消耗功率；n：为水泵运行时的转速；K为比例系数)。而水泵设计是按工频运行时设计的，但供水时除高峰外，大部分时间流量较小，由于命名用了变频技术及微机技术有微机控制，因此可以使水泵运行的转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。实践证明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能率可达20%-40%。

当前国内使用的供水设备电控柜大致有以下四类：

2.1 逻辑电子电路控制方式:

这类控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节。往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频状态的方式。因此控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵起动有冲击、抗干扰能力较弱，但成本较低。

2.2 单片微机电路控制方式:

这类控制电路在应付不同管网、不同供水情况时调试较麻烦，追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便。电路的可靠性和抗干扰能力都不是很高。但些控制电路优于逻辑电路。

2.3 带PID回路调节器/可编程控制器（PLC）的控制方式:

该控制方式变频器的功能是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。传感器的任务是检测管网水压。压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号在输入PLC后，经PLC内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由PID回路调节器在调节器内部进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号。

2.4 新型变频调速供水设备:

新型变频调速供水设备将PID调节器以及简易PLC的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用宏的新型变频器。由于PID运算在变频器内部，这就省去了对PLC存贮容内部存贮容量的要求和对PID算法的编程，而且PID参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。同时，为了保证水压反馈信号值的准确、不失真，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统的调试非常简单、方便。这类变频器的价格仅比通用变频器略微高一点，但功能却强很多，所以采用带有内置PID功能的变频器生产出的恒压供水设备，降低了设备成本，提高了生产效率，节省了安装调试时间。在满足工艺要求的情况下，应优先采用。

3.供水专用变频器的功能

供水专用变频器=普通变频器+可编程控制器，是集供水控制和供水管理一体化的系统。内置供水专用PID调节器，只需加一只压力传感器，即可方便地组成供水闭环控制系统。传感器反馈的水压信号直接送入变频器自带的PID调节器输入口，而压力设定既可以使用变频器的键盘设定，也可以采用一只电位器以模拟量的形式输入。每日可设定多段压力运行，以适应供水压力的需要。还可设定指定日供水压力的需要，设定指定日供水压力控制。同时面板可以直接显示压力反馈值。

系统供水有两种基本运行方式：变频泵固定方式和变泵循环方式。

变频泵固定方式最多可以控制7台泵，选择“先开先关”和“先开后关” 2种水泵关闭顺序。

变频泵循环方式最多可以控制4台泵，系统以“先开先关”的顺序关泵。灵活配置常规泵、消防泵、排污泵、休眠泵，便于实现供水泵房全面自动化。工作泵与备用泵不固定死，可自动定时轮换。可以有效地防止因为备用泵长期不用时发生的锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。工作小时自动累计功能，方便节能分析和设备状况维护。夜间供水量急剧减少时，方便指定每日休眠工作的起始/停止时刻，并可设定休眠时的压力给定值。休眠期间，只有休眠水泵工作，变频器只监测管网压力，当压力低于设定压力时，系统自动唤醒。变频泵投入工作，当压力高于设定值时，系统再次进入休眠状态，只有休眠水泵运行。这样，能有最大限度地节水节电功效。具有零星停机功能，在用户不用水的情况下会自动停机。故障泵退出功能，水泵出现损坏时，让故障泵自动退出工作。有消防信号外部输入接口，当有火警或消防信号到来时，系统能自动切换到消防模式，有多种消防工作模式可选，主要根据消防和生活管网是否共用，以及进水池是否共用等条件来进行选择。另有消防泵自动巡检功能，定时巡检周期可设定。

结束语：

采用PLC、PID仪表和变频器的变频恒压供水系统，能根据管网压力变化，自动控制多台水泵工频、变频切换以及变频泵的转速，从而实现恒压供水。实践表明，这一系统具有降耗节电、延长水泵电机使用寿命、降低工人劳动强度等优势，值得广泛应用。

参考文献：

[1]姜乃昌 陈锦章.水泵及水泵站[M].北京:建筑工业出版社,1994..

[2]陈耀宗 姜文源.建筑给水排水设计手册[M].北京:建筑工业出版社,1994..

变频供水设备篇6

中图分类号：TM241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0040-01

前言：随着现代社会的而不断发展，为了实现工作的高效，自动化控制已经成为了工业生产中的一项基本要求。在供水系统中应用PLC和变频器就是为了实现对供水系统的自动化控制。但是在近些年的自动化系统的分析中却出现了水源污染和资金的浪费等问题，对此我们对PLC与变频器组成的恒压供水系统进行了系统化的分析，并通过不断的优化系统来解决实际应用中的问题。

1.PLC、变频器与恒压供水系统的概述

1.1 可编程控制器（PLC）技术

可编程控制器（PLC）实质上是一种具有专门为工业环境应用而设计的可以编程的控制器，是一种新型的可靠的工业自动化的控制设备。可编程处理器主要以循环扫描的原理工作，具体包括输入采样，用户程序执行和输出刷新这三个阶段的循环扫描。而它的主要硬件就是计算机的硬件设备，具体包括中央处理器，存储器，输入设备，输出设备，通信接口等。所以综合上述的工作原理和外部设备可以得知可编程控制器操作简单，而且可靠性比较强。而且可编程控制器（PLC）技术也已经比较成熟，在冶金领域和水处理领域已经被广泛使用。

1.2 变频器技术

变频器技术简单来讲就是把电压以及频率不变的交流电变为电压和频率可变的交流电的一种装置。变频器具体的工作原理主要分为两个部分，第一部分是把通过变频器技术把单项或者是三项的交流电变成直流电，第二部分则是把第一步得到的直流电逆变成三相交流电。变频器在调压，调频，稳压，调速方面有着明显的优势，而且在电压的稳定性和设备的操作性以及节能等方面也有着比较明显的优点。

1.3 恒压供水系统

恒压供水系统无论在工业方面还是在国民生活方面都有着非常重要的意义，可以说恒压供水系统是整个国民生活和经济中的最重要的系统，在国家提倡绿色经济的背景下恒压供水系统能更多的减少能源和资源在使用中的浪费。是未来居民供水的一个使用趋势。

2.基于PLC和变频器的恒压供水系统

2.1 系统的组成和原理

基于PLC和变频器的恒压供水系统，主要由可编程控制器（PLC）及其扩展模块、变频器、水泵机组和压力变送器等组成[1]。供水系统的控制主要是通过对供水管道压力的而控制来实现的。根据实际的要求，人为的设定一个水压标准值，变PLC用来检测管内的实时水压，然后自动将检测值与设定值作比较，PLC内部强大的计算能力，计算出为了维持设定水压水泵电机应维持的转速的电压，输出到变频器端，变频器根据接收到PLC输出电压，进而自动化调整到该转速并维持运转，保持恒压的供水状态。当用水量过大，而变频器对水压水泵电机转速的控制不足以维持设定水压时，系统中PLC模块发挥重要的作用，PLC可根据变频器的频率将在变频工作状态下的泵转入工频运行状态，并且自动将备用的变频器和泵启动，用以维持较大的管内水压。而当管内水压下降时，PLC自动转换到变频工作状态，将备用泵关闭。

2.2 系统流程

2.2.1 系统上电

PLC控制元件判断是否有警报信号输入，警报信号包括PLC模块自身故障、变频器故障，供水系统的压力超过设定值等，这些情况如果出现，就会在屏幕上显示警示信号，警示信号一旦显示，我们就应该停止程序，将故障处理以后在进行接下来的流程。

2.2.2 系统运行

首先根据供水的实际情况来设定可以达到供水要求时的管道的水压，设定过程很简单，只需在触摸输入屏上输入电压值即可。在触摸显示屏上还有运行开启的按钮，通过按钮即可实现系统的启动运行。系统运行后，PLC就可以检测实时水压，并通过PID运算的结果控制水泵的转速，使管内水压维持在设定值，系统维持正常工作。

2.2.3 水泵运行条件判断

水泵运行过程中始终是多水泵运行状态，但最多只有一台水泵在变频状态下运行。为了延长水泵的使用寿命和解决维修时的不停产的问题，我们一般在系统中设置多台台水泵，采取轮替工作的模式，当一台水泵运行到一定时间就自动转换到另一台水泵上继续工作。如果出现一些特殊情况使用水量骤增，一台水泵达到最大输出功率仍不能满足用水需求时，此时PLC模块会对采集供水管道的水压进行判断，这是水泵运行中一个最重要的判断点，若判断结果显示实际检测值大于触摸屏上的设定值，这时两台水泵会同时运行，系统继续根据PID算法进行变频控制[2]。

2.2.4 系统的故障判断

系统运行的过程中，随时可能出现一些故障，所以PLC模块中始终进行故障的判断，PLC自身的故障可自己检测；变频器发生故障时或者变频器检测到机电发生故障时也会向PLC发出故障信号。此时，PLC只要检测到故障信号时，会自动停机并报警，等待工作人员维护。

3.系统的硬件设计

3.1 变频器硬件设计

变频器根据实际需要，我们选择7.5kW的产品，变频器内部可以通过检测电动机的电流和电压自动运行计算输出频率。变频器的面板上还设有故障警示灯以及恢复启动按钮，方便故障后系统的重新启动。变频器的输出端接一个接触器接到四个泵上面，泵在通过另外四个接触器连接到工频电源上。

3.2 PLC硬件设计

PLC控制器x择西门子一中的CPU224系列，I/O地址分配在控制器的说明书中有具体的展示。PLC的接线也较为复杂，根据I/O地址的分配进行接线，使其分别控制一个接触器，PLC还具有模拟量输出功能控制变频器的输出频率，模拟量输入功能检测管网的水压。

3.3 系统原理框图

4.PLC和变频器恒压供水系统的发展前景

当今，PLC和变频器恒压供水系统的技术已经比较成熟，而且也被社会普遍承认，得到了广泛的应用。出现这种情况的主要原因是在于PLC和变频器恒压供水系统在节省电，节水，可控性，耗能，反应速度和自我保护等方面相对于传统的恒压供水系统都有显著的优势和提高。而且随着当今社会科技的高速发展，节能环保呼声的愈长愈高，国家大的政策走向的侧重，PLC和变频器恒压供水系统这种节能而且科技性强的设备的发展前景更是非常光明。所以，我们可以预见PLC和变频器恒压供水系统在以后的生活和工作生产中会得到更加广泛的应用。

结语

综上所述，PLC和变频器的恒压供水系统在工业及生活供水系统的供水中有着广泛的应用，随着相关技术的不断发展，该供水系统在节约能源，可控性强，安全等许多方面显示出一定的优势。通过实践总结也可以看出，PLC与变频器恒压供水系统可实现自动化运行，运行精准，平稳可靠，延长泵的使用寿命，节约了电能，得到了广泛的认可。

参考文献

[1] 李义辈.基于PLC和变频器的恒压供水系统研究[J].经营管理者，2014（12）：380-381.

变频供水设备篇7

关键词：二次供水 优化步骤 分区模式 系统设计

中图分类号：TV 文献标识码： A

引言：

我国大部分的二次供水都是有区域物业负责，随着经济发展居民对住宅小区的供水质量要求也随之提高，二次供水的质量和控制运行模式也被重视起来，同时，降低设备的故障率以及能耗等都得到了重视。因此引入电气控制系统并对其进行优化就成为二次供水系统的重要技术措施，合理设计并优化控制系统以此改变传统的恒压供水模式，利用变频技术达到低能耗供水的模式，就尤为重要。

一、住宅小区二次供水电气控制优化的步骤

首先，应对所辖区域内的供水特征进行分析，采集基本数据，将小区的规模、楼层数、居民数量等进行统计，从而对区域供水的需要和特征进行分析，明确小区供水的高峰和低谷等，按照基础数据来设计控制系统。该小区为5栋30层的电梯住宅，总共900户。

其次，计算小区内的扬程和流量，按设计要求对小区进行垂直分区，在进行最大用水量的计算，根据最大用水量配合选择水泵的扬程和流量。然后根据水泵的参数选择电机，对二者进行配合计算和分析，因为供水能力相同的情况下，水泵和电机之间参数会存在差异。

最后，对控制系统进行合理设计与优化，按照要求对控制单元和控制电路以及工作流程进行设计，详细分析输入信号和输出信号的功能，以此完成对控制系统的优化。

二、垂直分区供水模式的选择

二次供水的电气控制系统的优化必须建立在固定给水模式上，在分析住宅小区的供水特征后发现，垂直分区供水是一个较为经济的供水模式。因为住宅小区的高度有限，如果是正常供水模式，其水泵扬程都小于高层建筑的要求，所以必须增加水泵的功率，其额定功率必将翻倍。如果采用垂直分区的话，其供水系统中只有高压端水泵需要增加功率，这样显然要更加经济。因此，在实际的供水模式选择中，要达到系统控制的优化就应选择合理的供水模式，而垂直分区供水的模式显然可以降低能耗，让系统更加经济。所以按照实际的情况，将供水楼层进行人为的划分，其中1-4层为市政直供；5-13为二次供水低压区；14-22层设置为中压区；23-30层设置为高压区，并按照其数量对供水水泵进行选择，并进行合理设置，该小区的二次供水优化设计也就是在此基础上进行的。

三、二次供水的电气系统设计

1、控制系统概述

电气系统通常安装在控制柜中，利用PLC、变频器、控制设备等组合，在二次供水的控制系统中PLC是整个控制系统的核心，其负责采集压力、液面位置、信息处理等，计算并输出相关信息，利用网络接口完成系统信息的处理和传递，将控制指令传输到变频调速装置上完成对系统的直接控制。变频器是控制电机转速的元件，其直接接受PLC的控制来控制系统供水的流量和扬程等，达到节能的效果。电子控制设备则包括断路器、接触器、继电保护等等，主要实现对现场水泵和其他电气设备的控制，实现变频和工频运行的控制，并保证自动和手动控制实现。

2、PLC信号归类

系统电路有输入和输出两部分构成，输入信号包括：变频恒压供水系统，保证供水的持续性，要求自动和手动都可控制，软启动实现工频下供水。自动和手动控制采用开关选择方式，信号通过输入继电器传输到PLC。启动和停止控制信号的传递，控制整个系统的启动和停止。压力信号传递，采集的压力信号作为控制系统启停的关键条件，是变频和工频转换的输入信号。变频故障信号，作为变频和工频之间转换的启动信号，如果变频系统故障则自动启动工频系统。管道压力信号，由管道压力传感器获得相关压力信号输入PLC，与上位机通过通讯系统实现压力显示，经过PLC处理分析，获得输出控制信号，改变变频器的频率。液位信号，采集液面信号被输入PLC，其通过分析对进水和供水进行控制，水位如果过低则系统停机，防止电机空载。过载信号输入，即系统出现过载情况，则自动发出保护信号。

输出信号包括：对变频器和工频运行基础器的控制信号输出，电动阀开关的启动大小由PLC进行控制；低区和中区控制信号的输出，高区输出的三个控制点以及电动机控制信号；开关量输出，控制中间继电器和变频调节等；模拟输出量，对变频频率进行反馈；停止或者启动变频和工频电机，每台电动机有对应的故障报警器，提供故障信号；对故障以及水位进行报警信号输出。

3、例举中区优化控制设计

在中压区域选择四套机组对供水进行控制，三用一备的方式进行工作，按照小区供水的数据分析，设定中区供水压力为0.9MPa，工作中进行恒压供水，变频控制，第一台设备变频启动，压力传感器对压力值进行测定，为PLC提供变频控制信号，满负荷后如果用水量供应不足，则出水压力会出现下降，此时第二台电机启动，保证出水压力的恒定。直至三台设备都投入工作。为了避免第四台设备长期停用而出现故障，亦或三台设备长期使用而寿命降低，则制定轮换运行模式，保障四台设备运行时间均衡。进水管道的压力设定在0.15MPa，如果主管道的压力低于这个限制，设备则停机，停机后如果压力恢复则进行自动启动。每台设备都有工作指示灯。

用水量处在低峰时，管网压力增加，则系统设定关闭水池的出水阀，采用叠压供水，控制参数也以此设定，水池出水的电动阀按照压力大小而开启和关闭，使得水池内的水形成循环；用水高峰的时候，管网压力变小，则采用稳压罐进水和水池供水，同样可以按照压力的高低进行开关阀门的调节，同时配合高峰期关闭稳压阀门的方式，即仅仅利用水池进行供水，水池水进入大循环，而保持水质的稳定。如果整个管网的压力小于0.15MPa的时候，系统则关闭稳压罐的进水，开启水池出水的阀门，采用水池供水模式。

结束语：

总之，二次供水的优化主要应体现在整体供水模式的改变和供水控制系统的优化上，即在选择合理供水模式的同时按照其要求进行电气控制系统的优化设计，上述系统主要是利用PLC、变频器等组合，形成一个智能化的控制系统，从而利用供水压力为切入点完成对整个系统的智能化控制，以此达到降低能耗提高供水效率的目的。

参考文献：

[1]陈欣.上海某住宅小区二次供水改造设计[J].住宅科技， 2009（08）：27-28.

[2]陈小婵.住宅小区二次供水节能措施[J].建设科技，2010（11）：56-57.

变频供水设备篇8

关键词：无负压供水设备；应用发展；节能；环保

Abstract: Along with the national energy saving and environmental protection policy come on stage ceaselessly, energy-saving and environmental protection type water supply equipment development raised new requirement ceaselessly, no negative pressure water supply equipment is developed in energy saving and environmental protection the concept of Health launched a new generation of water supply equipment. This paper introduces the non-negative pressure water supply equipment of the working principle, process flow and the traditional water supply equipment comparison and application scope.

Key words: no negative pressure water supply equipment; application and development; energy saving; environmental protection

中图分类号：TU81 文献标识码：A文章编号：

一、无负压供水设备的发展背景

随着国家经济的高速发展，城市建设中的高层建筑越来越多，由于市政自来水一般只能满足6层以下建筑供水的水压，为满足供水水压的要求，6层以上的建筑就必须采用二次加压的供水方式，以往传统的第一代供水方式就是采用高位水池（水箱）或水塔供水，此种供水方式最大的弊端就是二次污染非常严重，经常导致用户的水中出现红虫等污染物质，因此必须经常对水池进行清洗、消毒，导致日常的维护费用较高，而且最高几层住户由于水压较低会导致热水器无法正常打开。随着科技的发展，出现了第二代供水方式-气压供水，此种供水方式虽然从一定程度上减少了水质的二次污染，解决了顶层压力不足的问题，但由于气压供水需要有足够大的调节水量，那气压罐的容积也就比较大，设备的占地面积也很大，此外由于此种供水方式为变压供水，所以经常导致用户洗澡时的水忽冷忽热。在九十年代初，由于变频器的出现，供水设备出现了第三代产品-变频供水，变频供水方式相对于以上两种供水方式而言，其有着节能、卫生、供水压力稳定等优点，因此在市场上得到了迅速的推广和应用，从最初的单片机控制发展到现在的采用可编程序控制器（PLC）控制，实现全自动运行，操作维护方便，逐步取代了高位水箱和气压供水设备。由于我国《城市供水条例》规定：禁止在城市公共供水管道上直接装泵抽水。以上三种供水方式均采用蓄水池，也就是将有压力的自来水流入蓄水池，再从蓄水池零压力由水泵加压到用户给水管网中，浪费了自来水的原有压力。气压供水和变频供水虽然取消了高位水池减少了二次污染，但蓄水池还是存在二次污染。随着国家节能环保政策的不断出台，对节能环保型供水设备的发展不断提出了新的要求，无负压供水设备的发展正是其于节能环保健康的理念推出的新一代供水设备。

二、无负压供水设备工作原理及工艺流程图

无负压供水设备是在继承智能型变频调速供水设备基础上，将市政自来水压力与水泵提升的压力相叠加，充分利用自来水的压力，使供水更加节能和环保的新型供水设备。该设备采用微机控制技术、变频控制技术、负压处理技术实现叠压（无负压）供水，通过稳流调节系统、负压抑制系统及全封闭结构实现与自来水管网的直接串接，无负压供水，避免对自来水管网产生任何负作用。工艺流程图见图1。

图1 无负压供水设备工艺流程图

三、无负压供水设备的性能和特点

1、一般均采用变频器控制，采用PID闭环控制，自动化程度高，系统运行平稳、安全可靠、故障率低。2、系统控制多台泵，可靠地实现软启动，无冲击电流，机械磨损小，可延长设备使用寿命。3、根据用水量变化，可完成泵组的循环变频，按照先开先停的原则运行，均衡各泵的工作量，从而延长水泵寿命。4、设备能自动检测进出口压力，按实际需要控制水泵的启停（带旁路系统），同时自动调节用户管网水量、水压，使系统始终运行在节能高效区，较传统供水设备相比，节能效果显著。 5、系统设有手动、自动两种控制方式，互为备用，当变频器、控制器故障时，将转换开关切入“手动”位置，人工操作面板上各泵的启停按钮，保障连续供水。6、实际工作水压由现场人工根据需要进行数字设定，并进行数码显示实际工作压力，使实际工作压力与设定压力一致。7、自来水压超低（或停水）报警停机，水压恢复后自动开机运行，出口管网水压异常报警，LED频率指示，变频器异常指示，电机故障工况指示。8、保护功能：欠压保护、过载保护、缺相保护、失速保护、电机接地保护等。

四、传统供水设备与无负压供水设备对比

1.无负压供水设备、变频供水设备等供水设备的区别

无负压供水设备是水源都是从蓄水池中来，这样自来水的压力就被卸掉了，而且蓄水池需要二次消毒设备。无负压给水设备系直接利用自来水管网压力的一种叠压式供水方式，卫生、节能、综合投资小。安装调试后，自来水管网的水首先进入稳流罐，并通过真空消除器将罐内的空气自动排除。当安装在设备出口的压力传感器检测到自来水管网压力满足供水要求时，系统不经过加压泵直接供给；当自来水管网压力不能满足供水要求时，检测压力差额，由加压泵差多少、补多少[1]；当自来水管网水量不足时，空气由真空消除器进入稳流罐破坏罐内真空，即可自动抽取稳流罐内的水供给，并且管网内不产生负压。

变频恒压供水设备，既能利用自来水管道的原有压力，又能利用足够的储存水量缓解高峰用水，且不会对自来水管道产生吸力。二次加压供水设备广泛应用在自来水管网压力不足的场合。按水泵(离心式水泵，下同)与管道连接方式的不同，供水方式可分为2种：①水箱―水泵加压供水；②管道泵加压供水。

供水方式①由于水箱能有效地进行水量的吞吐，即在非用水高峰时储存水量(此时自来水管道所能提供的流量Q自大于用户所需要的水量Q用，即Q自＞Q用)，而在用水高峰(Q自＜Q用＝时释放所储存的水量，因此能有效地保障用户用水的可靠性[2]，同时由于自来水管是通过水箱与水泵相接的，故水泵始终不会对自来水管网产生负压，但自来水管网中的原有压力无法被水泵利用，势必造成能量的浪费；供水方式②虽然在Q自＞Q用时能利用管网原有的压力，但因没有蓄水装置而不能满足高峰期用水量，故无法确保用户用水的可靠性，并且在用水高峰时对自来水管网产生吸力(这是由水泵本身的性质所决定的)[3]，因而无法被广泛应用。变频供水设备在城市高层建筑供水用得比较广泛。能有效控制压力的设定，采用静水专用变频器，缓启动，缓停止，无启动电流，无水锤振动小。

2．传统供水设备与无负压供水设备对比

四、无负压供水设备应用范围

1、适用于任何自来水管网压力不足地区的二次加压供水；2、各类工矿企业的生产、生活用水及各种补水系统；3、住宅小区及高层建筑生活用水；4、各种循环用水系统，自来水厂的中间加压泵站；5、改造替代原有的传统增压设备；6、由于功能特殊而不能停水的，可以采用无负压供水设备与水池公用的供水方式；7、可与水池、水箱结合使用。

参考文献：

[1] 付宇,魏思源.住宅给水排水节能技术的探讨[J].中华民居,2011,(4):177-177.

[2] 杨志强,江定国,周兵等.高位蓄水箱无负压供水系统用于二次供水[J].中小企业管理与科技,2010,(27):115-116.