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                • 变频》恒压供水设备
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                变频恒压供水设备

                变频恒压供水系≡统以管网水压 (或用户¤用水流量)为设定参数,通过微机控制变频器的输出频率从而自№动调节水泵电机的转速,实现管网水压的闭环调节 (PID),使供水系统自动恒稳于设定的压力值:即用水量增加时,频率升高,水泵转速加快,供水量相应增大;用水量减少时,频率降低,水泵转速减慢,供水量亦相应减小,这样就保证了供水效率用户对水压和水量々的要求,同时达到了提高供水品质和供水效率的目的,“用多少水,供多少水”;采用该设备不需建造高位水箱,水塔,水质无二次污染,是一种理想的现代化建筑供水设备。

                                          变频恒压调速供水设备

                一、产品简介:     

                          

                           20世纪80年代以来,变频调速二次供水技术以其供水压力稳定、卫生、节能等优势逐步替代了水泵水

                塔、水泵屋顶水箱及气压供水等供水方式,成为二次加压供水的主要选择之一。变频调速给水设备是由可编程控制

                器、变频器、控制线路及水泵机组构成一个闭环控制系统,使供水管网保持恒定压力。该设备具有高效节能的优

                点,解决了传统的高位水箱供水顶层用户水〗压不足及屋顶水箱水质二次水污染的问题,广泛应用于工业与民用建

                筑供水系统中。其供水范围也由一幢建筑到多幢建筑,甚至扩大到小区数十幢建筑物。变频控制卐技术由单片机

                PLC微机控制发展到数字集成全变频控制技术,得益于电子科技的发展,无论从控制精度、控制有效性等技术方

                面,还是从经济性、节能能力都有了很大的发展。计算机功能的日①益强大,变频技术的发展和成熟,使Ψ 得变频恒

                压供水广泛应用于二次供水设备,成为二次供水技术的主力军。


                二、微机控制变频调速供水的组成


                           微机控制变频◤调速供水设备主要由单片机、可编程控制器▼组成的微机变频控制柜(含↑人机对话界面)、供

                水电泵组、压力传感器、液位传感≡器、气压罐、阀门以及◆管道等组成,再配置适量的不锈钢水箱,便组成了微机

                控制变频调速供∏水泵站。微机控制变频调速供水系统原理及设备实物


                三、微机控制变频调速供水的工作原理


                         变频调速技术的基本原№理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比▅关系(如下图)

                  1771623204231_.pic_hd.jpg       

                         通过改变电动机工作电源频率▼,可以达到改变电机转速的目的。

                         变频器是集成变频技术与▃微电子技∞术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电↘动机的电力控制设备。

                         微机控制变频调速供水技术是利用单片机、可编程序控制器(PLC)为主控单元←,进行自动控制变频器和继电器电路,通过变频器改变供电频率控制水泵电机转速,实现电机▲的无级调速,使水泵转╱速和流量可调节。传感器的任〇务是检测管网进出口水压,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可编程控制器后『,经可编程∞控制器内部PDI控制程序的计算,输出给变频器一个转速控制ぷ信号。

                          1)目前,微机控制变频调速供水技术根据其出口压力值不同,分为恒压变量和变压变量两种。

                       (1)恒压变流量控制方式:

                         系统设定的给水压力值为设计秒流量下水泵出水管处所需的压力。在水泵出水管上安装电触点压力表或压力〖传感器取样,将反馈的压力实际值与系统设定的给水压力值进行比较,其差值输↓入到控制单元的CPU运算处理后,发出控制指令,控制泵电动

                机的投运台数和运行变量泵电动机的转速,从而达到供水管网压⊙力稳定在设定的压力值上。

                       (2)变压变流量控制方式:

                         在供水管网末端安装电触点压力卐表或压力传感器取样,将反馈的压力实际值与供水管网末端所需的供水压力值进行比较,其差值输人到控♀制单元的CPU运算处理后,发出控制指令,控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速,从而使管〗网末端水压保持恒定,而水泵出水管压力则〒随着供水量变化而发生变化。

                          2)由于变压变流量控制方式的实施存在较大难度,工程实际中常采用恒压变量控制⌒ 方式。现以恒压变量控制方式为ζ 例,说明微机控制变频调速供水技术原理:

                        (1)首先,通过人♀机交互界面,给微机(可编程控制器PLC)设定给水泵组的工作压力,即用户用水实际所需压力。

                        (2)当出水压◥力传感器检测到水泵组出口端压力不能满足用卐户最不利用水点所需压力要↘求时,随即反馈给可编程控器PLC,经可编程控制器PLC内部PID控制程序,根据反∮馈压力信号与设定压力信号之◥间的比对计算,输出给变频器一个转速控制信号,变频控制当值工作水泵运,随输出频率的升高电机转速加快,

                        (3)当出水压Ψ 力传感器检测到设备供水压力达到系统设定压力值〓时,电机转速稳定,系统达到初始平衡,工作水泵在大于设备最低做ㄨ功频率(≥25Hz)状态下变频运行;随着系☉统用水量增大,出水压↑力传感器检测到设备出口端压力再次不能满足用户最不利∮用水点所需压力要求,变频器输出频率继续升高,电机转速加快,设备供水流量增加,保持⊙供水压力恒定。

                        (4)当系统流量超过工作水泵额定流量工作点后,单台水泵运行不能维持系统∩设定的目标压力,需启动第二台工作№水泵。系统按设定程序,将第一台变频运转的水泵自动切换到工频运行,而变频器自动切换到下一台水泵启动,设备进入多工作◤泵并联运行工况。如此顺序▲变化,设备在工变频交替状态下运行。

                        (5)当系统用水量减少设备出口压力升高,PLC设定程序控制变频器降低频率,水泵降速运行。当降到水泵最低运行频率时,自动减少投入运行的工作☆泵台数,或退出╱多工作

                泵并联变频ζ 运行状态,回到一台水泵额定流量范围内的变频运行工况。

                        (5)  休眠状态,当系统用水量进一步减少,压力需求低于工◣作泵最低工作频率时,即降至休眠频】率(参数预先设定),变频器进◆入休眠状态,工作泵停转,启动小流量辅泵(当ξ设备中配置有时)或此时供水由气压水罐稳压供水。

                        (6) 设备按设定程序随时监视出水压力传感器○变化,当出口压力低于系统所设々定的唤醒压力值(参数预先设定,一般为设备出口压力设定值的90%~95%)时,工作@ 泵重新启动运行并重复上述工作程序。

                          微机控制变频调速供水的原理归纳为就是利用系统的检测单元和微处理单元,通过改变电源频⌒率来达到改变电源电压的目□ 的,满足供水压力的实际需要,进而达到调ξ 速、恒压、节能的目的。


                四、微机控制变频调速供水设备的特点

                微机控〖制变频调速供水设备的主要特点有:

                1)智能化■程度高

                              控制核心可编程控制器(PLC)集计算机的简单功能及灵活、通用性于一▽体,响应快、精度高、稳定性好、可靠性高,较传统的单片机与继电器所组成的控制系统具有『寿命长、故障率低等特点,智能控制功能大●大提高,确保□系统在复杂的工况下长期无故障运行。


                2)设备高效节能

                             采用变频技术,可以按需要设定供水压力,根据管网实际用水量来≡变频调节水泵转速,准确的配置适合的输出功率,确保水泵始¤终在高效率区运行。

                3)恒ω 压效果稳定

                             系统采用PID闭环调节,采用变频进行软件启动,避免了︼电流冲击,直接反应在供水压力的恒压控制,压力控制精度达士0.01MPa,恒定的压力避免了对设备管网的冲击,大大延长了☆水泵、电机以及管路阀门的使用寿命。

                4)定时换泵功能

                             对于多台水泵∞系统,根据管网用水▲量多少来决定投入运行水》泵的台数,多台々水泵的运行循环变频启停,工作机会均等,避免某台水泵长期运行而磨损严重,而其他水泵长Ψ 期不使用造成生锈,有效延长每台水泵使用寿命。

                5)保护机制齐全

                             具有过载、短路、过压、欠压、缺相、过流、短路、液位、干转、水▂浸以及雷电等各种保护功能,在异常情况下能进行故障信号报警、自检、故障判断等。

                6)可定制化程度高

                             PLC功能丰富,运行可靠、管理方便,具有通信接口☉可与其他设备实现联动,便于将各种参数传至上位计算▓机,使运行实时远程监控,还可以大数据采集、分析,有助于改进提高设备性能。

                7)小流量保压功能

                            用水低谷时段,工◥作泵退出运行,设备按设定程序指令配置的小流量辅泵或气压罐代替工作泵辅助运行,可有效避免主工作泵频繁启动,保证系统供水☆平稳,降低设备整机运行能耗,同时,隔膜式气压水罐可缓冲水锤压力波动。

                8)优越的人机交≡互界面

                            大屏幕触摸屏实现人机对话,参数设置窗口化,在人机界面上可灵↘活、方便地设定工作压力、频率下限、休眠频率、增减泵频率等参数,而且所有的故障都由系统进行监测、监控▆并记录,能准确指导用户进行排除。总之,微机控制变频调速供水设备的最↑大特点是因需而供、节能明显、供水恒压、可靠性高,具有对设备管网保护、调节峰值用水、降低二次污染等特点。


                (如下图是广州番禺中建项目某工地临时用水、采用的是微机控制变频调速供水设备)

                WechatIMG185.jpeg


                五、新型数字集成全变频控制供水∩设备简介:

                           

                          微机控制变频调速供水核心是变频器驱动水泵电机,根据用水压』力变化自动调节水泵运行频率,反馈到水泵电机为电机的转速,从而实№现变频恒压供水。微机控制变频调速供水」设备基本采用PLC(可编程控制器)十变频器十继电器电路组成的电气控制柜来实现泵组◣的变频调速与运行控制,水泵的启︼动停止均需要通过继电器二次控制回路以机械式的触点切换来实现,安全可靠性有待提高;所有泵机共用一台通用变频№器,通过频繁╳的交替切换变频器实现多台水泵交替◤变频启停,两台或以上水泵行时只能实现某一台泵变频调速运行,其他工作泵工频运行,水泵有不在效率区运行、偏离效率区运行现象普遍,节能效果◆有限,甚至ζ更加耗能;变频控制与泵组通常设置在泵房,受环境因素如湿∏度、凝露水、粉尘等对设备的电气控制影响♀较大,故频繁易发,同时由于各类应用场合不同,其控□制核心PLC需要根据实际工况需求进行人工二次编程,以达到实际运行控制要求,标准化程度不◢高,非专业人员不具备操作能力,使用不便捷。数字集成¤全变频控制供水技术,是二次供ω 水领域应用变频调速恒压供水设备在变频和控制技术研①发进程中的最新成果,该技术将变频调速、PID(比例、积分、微分)控制技术以及水泵运行控制所用到的其他功能集成于一体,实现了水泵变频调速与自动控制一体化,通过大规模集成电路技术的应用将各功能模块化封装在一个防护』等级达到IP55的壳体内,并且能够与水泵标准电机直接安装,也可以安装在设备电气控制室内。数字集成全变频控制供水设备中每台水泵均独立配置一台数字集成水泵专用变频◎控制器,不单独另设变频控制柜,各变频控制器通过CAN总线技术〓相互通信、联动控制和协调※工作,实现多台工作泵效率分摊均衡运行,可以直接通过变频控制器上的显示屏进行≡人机对话实现泵组运行所有参数的设定与调整,不需要二次编程。数字集成全变频控制供水设备具有安全可靠、高效节能、便捷人性化等显著特征。

                      

                       (1)数字集成全变频控制供水设备的工作原理

                         数字集成全变频控制恒压供水设备中的每台水泵独立配置一个具有变频调速和控制功能的数字集成水泵专用变频控制器。系统通过出水口端的压力传▼感器检测当前的出水口压力值,将检测值与数字集成变频控制器的系统◥设定目标值进行比较,确定变频驱动水泵运行的台数和运行频率,当两台或以上工作泵同时运行时,系统通过数字集成变频控制器内部的CAN总线实现互相通信,自动㊣ 分配运行比率,实现两㊣ 台或以上水泵组运行比率一致,并根据实际用水需求的增加或减少,系统自动对多台水泵同步升频或降频,确保系统运行期间处于全变频运行状态,避免工频泵运行状态和水泵偏离效率区运行现象的●存在,确保供水压力恒定。反之,当不需要多台泵并联同步同频率运行时,系统自动依次减泵,直到整机进入停机休眠状态。

                      

                      (2)数字集成全变频控制供水设备的特点

                         数字集成全变频控制供水设备,是给△水技术领域从控制和全变频制角度】着手的最新创新成果,由其组成的供水设备中每台水泵一对一配置有一台独立专用变频控制器,各台水泵上的变〒频控制器通过CAN总线路技术实现相互通信,能够根据用水需求的变化自动调节变频运行比率,实现多台水泵」同时、同○步均衡分摊运行,实现了水泵机组始终处于①变频状态运行,避免水泵不在效率区运行,供水压力稳定,相比传统变频@ 调速供水设备节约运行能耗。同时,由于↓数字集成全变频控制泵组中,水泵与与变频控制实现100%有备用,数字集成变频控制器被〗封装在IP55防护等级的壳体内,支持多传感器信号输入,提升了供水↑设备的安全可靠性。其主要技术特点如下:

                        1)集成式水泵专用功率电路

                        集成式水泵专用功率电路〗为半导体电路,其核心是IGBT功率逆变◆器,整个IGBT功率电路集成在一个PCB印刷电路板上。动力◆电源直接通过功率电路连接端子输入,通过功率电路的逆变输出给水泵电机。集成式功率电路主要是为了实现水泵控制电路的数字化、标准化∴和通用化,使得水泵电气控制不再依赖机械式继电器元器件,实现水泵变频控制无触点切换,提高工作可靠性。

                       IGBT集成式水泵专用功率电路实现二次供水水泵变频驱动电路的数字化、小型化、标准化。解决了二次供水设备控制元器件多、控制柜体积大的问题。解决了传统二次供水设备回路线路复杂,使用继电器触点切换水泵运行或停止故障率高、安全隐患多的问题。解决卐了频繁启停时元器件寿命短的问题,半导体器代替继电器电路,因继电器电路故障停泵停水的概率降低80%。

                       2)集成式PID控制器的创新应用

                       由CPU、存储单元等组成的数字电路,集成在PCB印刷电路板上。PID控制器将水泵运行所涉及的各种指令、参数等控制程序全部标准Ψ 化集成一体并◥存储在PID控制器上。针对不同的水泵、水泵电机功率ㄨ、应用场合需求等变量情况,通过控制器开放的P(比例)、I(积分)、D(微分)参数调节,实现水泵变▃频运行控制的需要。解决了主控制单元的标准化,不再另设可编程控制器PLC,不再需要二次编程。

                       集成式PID控制器实现了二次供水设备水泵控制系统控制程序的标▅准化和控制器的标准化。解决了传统变频二次供水设备需要专业人员根据供水设备↓应用工况的不同二▓次编程、标准化▲程度低的问题。不论是罐式叠压供水设备、箱式叠压供水设备、恒压变频供水设备,还是暖通空调循环水泵均可自由组合配置。解决了维护和维修或功能扩展时依赖弱电工程师更改PLC控制程序的◣问题,降低了对操作使用人员的专业技术需求。

                       3)系统模〖块化(水泵专用变频控制器)

                       数字集成水㊣ 泵专用变频控制器将集成式功率电路、集成式PID控制器、散热、输入输出端子等功能组件设计成即插件形式的←模块,各模块以即插件的形式组合在一起,并封装在一个防护登记达到IP55的壳体内。同时,通过铝合⌒ 金散热结构设计,将功率电ω 路运行过程中发生的热量导出,自然冷却,水泵电机负载大温升高时通过外置轴流风扇降温。整个变频控制器可以安装在任何形式的标准】水泵电机外壳上,也可以安装在设备泵房的控制室或柜体内。实现控△制系统模块化、小型化,提高水泵控制电路IP防护等级,便于安装和使用◇。




                 (如下图是广州呼吸中心的工程案例项目、采用的是数字集成全变频控制供水设备)         

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                六、更多产品案例展示


                南方医科大学附属医院某项目部


                江门市某开发商楼盘项○目




                中山中央广场二次供水项目安装现场



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