變頻恒壓供水系統(tǒng)設計(編輯修改稿)
2025-07-26 22:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 、軸功率等運行參數(shù)適應新的工作狀況的需要。水泵的調(diào)節(jié)方式與節(jié)能的關系非常密切，過去普遍采用改變閥門或擋板開度的節(jié)流調(diào)節(jié)方式，即改變裝置管網(wǎng)的特性曲線進行調(diào)節(jié)。大量的統(tǒng)計調(diào)查表明，一些在運行中需要進行調(diào)節(jié)的水泵，其能量浪費的主要原因，往往是由于采用不合適的調(diào)節(jié)方式。因此，研究并設計它們的調(diào)節(jié)方式，是節(jié)能最有效的途徑和關鍵所在。水泵的調(diào)節(jié)方式可分為恒速調(diào)節(jié)與變速調(diào)節(jié)。詳細劃分如下：(四) 恒壓供水系統(tǒng)的能耗分析在供水系統(tǒng)中，最根本的控制對象是流量。因此，要討論節(jié)能問題，必須從考察調(diào)節(jié)流量的方法入手。常見的方法有閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法兩種。供水系統(tǒng)中對水壓流量的控制，傳統(tǒng)上采用閥門調(diào)節(jié)實現(xiàn)。由于水泵的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此水泵用變頻器來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速能實現(xiàn)壓力或流量的自動控制，同時可獲得大量節(jié)能。閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng)正越來越多地取代高位水箱、水塔等設施及閥門調(diào)節(jié)。對供水系統(tǒng)進行的控制，歸根結(jié)底是為了滿足用戶對流量的要求。所以，流量是供水系統(tǒng)的基本控制對象。而流量的大小又取決于揚程，但是揚程難以進行具體測量和控制。考慮到動態(tài)情況下，管道中水壓的大小與供水能力（由流量QG表示）和用水要求（由流水量QU表示）之間的平衡情況有關。如：供水能力QG用水需求QU，則壓力上升（P↑）；如：供水能力QG用水需求QU，則壓力上升（P↓）；如：供水能力QG=用水需求QU，則壓力上升（P不變）。可見，供水能力與用水需求之間的矛盾具體地反映在流體壓力的變化上。從而，壓力就成為了用來作為控制流量大小的參變量。就是說，保持供水系統(tǒng)中某處的壓力的恒定，也就保證了使該處的供水能力和用水流量處于平衡狀態(tài)，恰到好處地滿足了用戶所需的用水流量，這就是恒壓供水所要達到的目的。（五）水錘效應的產(chǎn)生和消除水錘效應的產(chǎn)生異步電動機在全電壓啟動時。，水的流量從零增到額定流量。由于水具有動量和不可壓縮性，因此，在極短時間內(nèi)流量的巨大變化將引起對管道的壓強過高或過低的沖擊，并產(chǎn)生空化現(xiàn)象。壓力沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管子一樣，故稱為水錘效應。水錘效應具有極大的破壞性，壓強過高，將引起管道的破裂，反之，壓強過低又會導致管道的癟塌。此外，水錘效應也可能破壞閥門和固定件。在直接停機時，供水系統(tǒng)的水頭將克服電動機的慣性而使系統(tǒng)急劇地停止。這也同樣會引起壓力沖擊和水錘效應。產(chǎn)生水錘效應的根本原因，異步電動機和水泵的機械特性如圖2a所示，圖中曲線1是異步電動機的機械特性，曲線2是水泵的機械特性，陰影部分是動態(tài)轉(zhuǎn)矩TJ(即兩者之差)。 （a）全壓啟動 （b）變頻啟動 圖2 水泵的全壓啟動與變頻啟動在拖動系統(tǒng)中，決定加速過程的是動態(tài)轉(zhuǎn)矩 ，水泵在直接啟動過程中，拖動系統(tǒng)動態(tài)轉(zhuǎn)矩寫的大小如陰影部分所示，是很大的。所以，加速過程很快。２、水錘效應的消除采用了變頻調(diào)速后，可以通過對升速時間的預置來延長啟動過程，使動態(tài)轉(zhuǎn)矩大為減小。圖中，曲線簇1是異步電動機在不同頻率下的機械特性，曲線2是水泵的機械特性，中間的鋸齒狀線是升速過程中的動態(tài)轉(zhuǎn)矩(即不同頻率時電動機機械特性與水泵機械特性之差)。在停機過程中，同樣可以通過對降速時間的預置來延長從而延長停機過程，使動態(tài)轉(zhuǎn)矩大為減小，徹底消除了水錘效應。（六）延長水泵壽命的其他因素水錘效應的消除，無疑可大大延長水泵及管道系統(tǒng)的壽命。此外，由于水泵平均轉(zhuǎn)速下降、工作過程中平均轉(zhuǎn)矩減小的原因，使:葉片承受的應力大為減小軸承的磨損也大為減小所以，采用了變頻調(diào)速以后，水泵的工作壽命將大大延長。三、變頻恒壓供水控制系統(tǒng)硬件的設計 （一）變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的構(gòu)成方案 從變頻恒壓供水的原理分析可知，該系統(tǒng)主要有壓力傳感器、壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、水泵機組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的設計任務是利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺水泵或循環(huán)控制多臺水泵，實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機的軟啟動以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時還要能對運行數(shù)據(jù)進行傳輸。根據(jù)系統(tǒng)的設計任務要求，結(jié)合系統(tǒng)的使用場所，本次設計采用通用變頻器+PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+壓力傳感器的構(gòu)成方案。系統(tǒng)的構(gòu)成框圖如圖3所示。圖3 系統(tǒng)構(gòu)成框圖（二）變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方案變頻恒壓供水
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