【正文】 適 用 于 工 業(yè) 和 城 市 給 排 水 、 高 層 建 筑 增 壓 送 水 、園 林 噴 灌 、 消 防 增 壓 、 遠(yuǎn) 距 離 輸 送 、 暖 通 制 冷 循 環(huán) 、 浴 室 等 冷 暖 水 循 環(huán) 增 壓 。②由于采用繼電接觸式控制的壓力自動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)無人遠(yuǎn)程操作③由于系統(tǒng)采用閉環(huán)恒壓控制，電機(jī)在滿足主水很容易網(wǎng)的壓力的前提下，節(jié)能效果顯著；④通過采用變頻器控制，可在不同季節(jié)、節(jié)假日、日夜及上下班等全面調(diào)控水量20第三章 設(shè)備選型 變頻器選型 變頻器選擇水泵風(fēng)機(jī)專用變頻器，本設(shè)計(jì)本著經(jīng)濟(jì)的原則選擇，選擇國(guó)產(chǎn)深圳易能電氣的 EDS2022 系列變頻器，它具有優(yōu)質(zhì)的軟硬件平臺(tái)，方便快捷的操作模式，完善的輔助控制功能，強(qiáng)大的控制功能。 儀表顯示 變頻器上外接數(shù)字顯示儀表可以顯示頻率值 壓力值在調(diào)節(jié)器上可以顯示，可顯示給定值和當(dāng)前值?？刂齐娐吩O(shè)一兩級(jí)空開，一方面保護(hù)控制電路，一方面可以在檢修或者故障時(shí)把它與主電路斷開，較之用熔斷器有它的優(yōu)勢(shì)。⑵控制電路： 控制電路接通后有電源指示燈。水位達(dá)到下限時(shí)，亮水位下限指示紅燈并自動(dòng)停所有泵，警鈴響。過載保護(hù)，為了防止電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期過載運(yùn)行而使電動(dòng)機(jī)繞組的溫升超過允許值而損壞，需用熱繼電器采用熱保護(hù)。采用循環(huán)起停方式。而只有一臺(tái)泵變頻運(yùn)行的時(shí)候，不太可能達(dá)到壓力上限。此時(shí)只剩 M3 一臺(tái)泵變頻運(yùn)行?，F(xiàn)在的狀態(tài)，KA16,KM2,KM4,KM5 得電，KA16 的常開閉合，為壓力上限回路接通做好了準(zhǔn)備，KM2 的常開為 KA4 接通做好了準(zhǔn)備，同時(shí) KM2 的常閉斷開了 KA5 的回路，這樣只有當(dāng) KM2 失電的時(shí)候，KA5 才會(huì)接通，而 KA4 常閉是串在 KM2 回路上的,KA5 的常閉串在 KM4 回路上，就實(shí)現(xiàn)了先停 M1,后停 M2，M1 沒有停的情況下 M2 不能停機(jī)。 如果停機(jī)過后，只有 M3 在變頻運(yùn)行，供水量再次增大的時(shí)候，M3 轉(zhuǎn)工頻，啟動(dòng) M1 的變頻，具體過程如前所述。同理 KA2 常開閉合接通 KT2 延時(shí) 2S 后接通 KM4，M2 開始工頻運(yùn)行，KM4 得電，KM4 的 4 個(gè)常開閉合，同 KM2 一樣，第一個(gè)形成自鎖；第二個(gè)使得 KM5 得電，接通 M3的變頻，M1 開始變頻運(yùn)行；第三個(gè)接通 KA16，KA16 的常開閉合為壓力上限回路做好準(zhǔn)備；第四個(gè)在信號(hào)回路中為接通 KA5 做好準(zhǔn)備。 如果供水量再次增大，一臺(tái)工頻，一臺(tái)變頻仍然無法滿足要求。同理頻率到達(dá)下限時(shí)才有肯能達(dá)到壓力上限，所以用壓力上限信號(hào)控制停泵。 手動(dòng)運(yùn)行 但臺(tái)泵各設(shè)一手動(dòng)和停機(jī)按鈕，按下啟動(dòng)按鈕接通水泵工頻，有接觸器長(zhǎng)開按鈕自鎖。為延長(zhǎng)水泵電機(jī)使用壽命，所有水泵依次循環(huán)起動(dòng)運(yùn)行。變頻器則另外啟動(dòng)一臺(tái)并聯(lián)泵投入 工作。這種供水模式中，當(dāng)供水流量少于變頻泵恒壓工頻下流量時(shí)，由變頻泵自動(dòng)調(diào)速供水，當(dāng)用水流 量增大，變頻泵轉(zhuǎn)速升高。這樣就要求定子供電電壓也要相應(yīng)的調(diào)節(jié)。14電動(dòng)機(jī) n=60(1s)fp,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和頻率成正比，變頻調(diào)速器則一次調(diào)節(jié)水泵工作電源的頻率，轉(zhuǎn)變水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到了以給定壓力值為參數(shù)的閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng)。用變頻器、調(diào)節(jié)器、繼電器、接觸器等組成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以保正水泵出口壓力恒定，原理如圖所示 事先給定一個(gè)壓力值 H0，H0 按用戶的水壓要求來設(shè)定，壓力值可調(diào)，水泵啟動(dòng)后，壓力傳感器測(cè)量水泵出口處的壓力值 H，由于用水量大供水相對(duì)不足時(shí)壓力會(huì)小，通過比較器，所以當(dāng) H 低于 H0 時(shí)，控制器向變頻器發(fā)送提高水泵轉(zhuǎn)速的控制信號(hào)。 根據(jù)反饋原理：要想維持一個(gè)物理量不變或基本不變，就應(yīng)該引這個(gè)物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。 TI: 積分時(shí)間。 Ts: 采樣時(shí)間間隔。 PVn: 第 n 采樣時(shí)刻的過程變量值。Kc: 增益。 :第 n 采樣時(shí)刻的積分項(xiàng)值。(2) PID 算法改進(jìn)CPU 實(shí)際使用以上簡(jiǎn)化算式的改進(jìn)形式計(jì)算 PID 輸出，這個(gè)改進(jìn)型算式為:Mn=MPn+MIn+MDn其中:Mn: 第 n 采樣時(shí)刻的計(jì)算值。 MX: 積分項(xiàng)前值。 en1: 在第 n1 采樣時(shí)刻的偏差值(偏差前項(xiàng))。 Kc: PID 回路增益。 由于計(jì)算機(jī)從第一次采樣開始，每一個(gè)偏差采樣值必須計(jì)算一次輸出值，因此只需要保存偏差前值和積分項(xiàng)前值。 Minitial: PID 回路輸出的初值。 en1: 在第 n1 采樣時(shí)刻的偏差值(偏差前項(xiàng))。 Kc: PID 回路增益。例 一個(gè)居民小區(qū)的供水水泵功率為 15kw，每天維持水壓和小流量供水的時(shí)間約占全天的 23，這個(gè)時(shí)段消耗的電能約 120kw由多泵并聯(lián)恒壓變頻供水理論可知多泵并聯(lián)恒壓供水，其中一臺(tái)泵是變頻泵，其余全是工頻泵，多泵并聯(lián)變頻恒壓變量供水工作模式通常是這樣：當(dāng)用水流量小于一臺(tái)泵工頻恒壓條件下流量，由一臺(tái)變頻泵調(diào)速恒壓供水；當(dāng)用水流量增大，變頻泵轉(zhuǎn)速自動(dòng)上升；當(dāng)變頻泵轉(zhuǎn)速上升到工頻轉(zhuǎn)速，為用水流量進(jìn)一步增大，由變頻供水控制器控制，自動(dòng)啟動(dòng)一臺(tái)工頻泵投入，該工頻泵提供流量是恒定(工頻轉(zhuǎn)速恒壓下流量)，其余各并聯(lián)工 頻泵按相同原理投入。我國(guó)國(guó)家科委和國(guó)家經(jīng)貿(mào)委《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》中把泵和風(fēng)機(jī)調(diào)速技術(shù)列為國(guó)家九五計(jì)劃重點(diǎn)推 廣節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目。當(dāng)水泵的揚(yáng)程一定時(shí)，其出水量與轉(zhuǎn)速成正比，即： 2/1/nQ? 其中，Q1 和 Q2 表示相應(yīng)于 n1 和 n2 的水泵的出水量。為了達(dá)到這一目的避免傳統(tǒng)的供水措施的缺陷和不足可采用采用變頻恒壓供水系統(tǒng)。用水少而供水多，則壓力大。 可行性分析，節(jié)電分析 在城市配水管網(wǎng)的壓力經(jīng)?；蛑芷谛缘氖覂?nèi)所需要的供水壓力，室內(nèi)用水量較大且不均勻時(shí)，供水不足或過剩的情況時(shí)有發(fā)生。 各種所需保護(hù)。 控制壓力為 ，控制范圍 +，同時(shí)設(shè)定壓力可調(diào)。參數(shù)要求為： 用水量：正常供水量 20 立方米小時(shí)，最大供水量 55 立方米小時(shí)，揚(yáng)程 68 米。當(dāng)?shù)诙_(tái)變頻泵再次達(dá)到工頻11運(yùn)行時(shí)，第三臺(tái)備用泵變頻啟動(dòng)。水泵的切換方式為：三臺(tái)水泵作變頻運(yùn)行。當(dāng)用戶用水量增大，管網(wǎng)壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，變頻調(diào)速的輸出頻率將增大，水泵轉(zhuǎn)速提高，供水量加大，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，電動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速不在變化，使管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定壓力上；反之亦然。另一種方案則是數(shù)臺(tái)電機(jī)配一臺(tái)變頻器，變頻器與電機(jī)間可以切換的，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，其余的水泵工頻運(yùn)行，以滿足不同的水量需求。而恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變化而變化的，那么這就是要用變頻器為水泵電機(jī)供電。 ⑹各種流體恒壓控制系統(tǒng)。 ⑷自來水廠增壓系統(tǒng)。 ⑵各類工業(yè)需要恒壓控制的用水，冷卻水循環(huán)，熱力網(wǎng)水循環(huán)，鍋爐補(bǔ)水等。 自從變頻調(diào)速技術(shù)成熟發(fā)展以來在供水系統(tǒng)中也得到了很好的應(yīng)用，恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。 傳統(tǒng)的籠型異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法有變頻調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、液力耦合調(diào)速。顯然這些都是不允許的為此，要在降頻的同時(shí)還要降壓。頻率的下降會(huì)導(dǎo)1 ?1UE1U致磁通的增加，造成磁路飽和，勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)下降，鐵心和線圈過熱。9第一章 系統(tǒng)組成及可行性分析 變頻調(diào)速的基本原理 三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)的有效值為 ，上式中，kw1 為定子繞組系數(shù)，mfNkwE??114.f 為定子電流頻率， 為定子每相繞組匝數(shù)， 為每極最大主磁通。此控制系統(tǒng)具有生活、生產(chǎn)一體化的優(yōu)點(diǎn)，高效節(jié)能。組成一閉環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)水泵出口壓力進(jìn)行控制，保持水壓恒定。追求高度智能化，系列標(biāo)準(zhǔn)化是未來供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)成片開發(fā)`智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢(shì)。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度，節(jié)能等方面這些優(yōu)越性，引起國(guó)內(nèi)幾乎所有供水設(shè)備廠家的高度重視，并不斷投入開發(fā)、生產(chǎn)這一高新技術(shù)產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)外不少生產(chǎn)廠家近年來紛紛推出了一系列新型產(chǎn)品，如華為的 TD2100；施耐德公司的 Altivar58 泵切換卡；SANKEN 的 SAMCOI 系列；ABB 公司的 ACS600、ACS400 系列產(chǎn)品；富士公司的 G11SP11S 系列產(chǎn)品；等等。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強(qiáng)。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，使我國(guó)供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從 90 年代初開始經(jīng)歷了一次飛躍。2變頻恒壓供水系統(tǒng)的發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。⑤完善的保護(hù)功能（過流、過壓、過熱、電機(jī)相間和對(duì)地短路等） ，多種報(bào)警輸出。 ③自動(dòng)控制無人值守：無級(jí)調(diào)速、噪聲小、壓力穩(wěn)定、穩(wěn)壓精度極高。供水量無級(jí)調(diào)節(jié)②恒壓供水，可保持系統(tǒng)水壓恒定，不會(huì)出現(xiàn)水壓過高的現(xiàn)象，管道的壓力一直可維持在合理的范圍內(nèi)，管接件所承受的壓力減小，延長(zhǎng)了更換周期，減少了維修的投入，并且避免了管道崩裂事故。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是根據(jù)用水量的多少，自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)向用戶恒壓供水，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： ①節(jié)約用水，供水的系統(tǒng)，常常由于夜間用水少，管道內(nèi)的壓力往往比白天高，水壓越高，管件越容易損壞，造成跑、冒、滴、漏，多次發(fā)生夜間崩管事故。氣壓供水系統(tǒng)是以氣壓罐代替水塔或高位水箱，利用密閉壓力水罐內(nèi)空氣的壓力將罐水壓送到管網(wǎng)中去，其優(yōu)點(diǎn)是靈活性大、建設(shè)快、少受污染、不妨礙美觀，有利于抗震、消除管道中的水錘與噪聲；缺點(diǎn)是需用金屬制造，其體積和投資大，壓力變化大，運(yùn)行效率低，還需使用張力膜或設(shè)置空氣壓縮機(jī)充氣，因此消耗動(dòng)力較多，維護(hù)費(fèi)用高。此外，屋頂水箱必須高出層面幾米，建筑立面較難處理，而且投資周期長(zhǎng)。但它是由位置高度所形成的壓力來進(jìn)行供水，為此需要建造水塔或?qū)⑺渲糜诮ㄖ蓓數(shù)淖罡叨?。⑴水? 水塔供水 6 系統(tǒng)用水由水箱 水塔直接供應(yīng)，即為重力供水。恒壓供水是指在供水網(wǎng)中用水量發(fā)生變化時(shí)，出口壓力保持不變的供水方式。s application, using relay and contractor control system and the frequency changer, coordinates the contact device, the PID regulator, the pressure transmitter,