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系統(tǒng)闡述變頻調(diào)速恒壓供水節(jié)能技術(shù)在高校供水中的應(yīng)用
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系統(tǒng)闡述變頻調(diào)速恒壓供水節(jié)能技術(shù)在高校供水中的應(yīng)用

時(shí)間:2017-10-10

摘 要:通過對(duì)變頻調(diào)速、恒壓供水技術(shù)的研究,對(duì)變頻調(diào)速恒壓供水節(jié)能技術(shù)在高校供水中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)闡述。v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
        高校用水量相對(duì)較大,尤其是實(shí)驗(yàn)室及學(xué)生宿舍用水。因此,加強(qiáng)高校供水節(jié)能技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。眾所周知變頻調(diào)速恒壓供水具有良好的節(jié)能性,且其自動(dòng)化程度高,在提高其可操控性的同時(shí),也有效地達(dá)到了節(jié)能目的。但是,由于高校供系統(tǒng)中的用水是變化范圍較大,一旦變頻水泵的選型或設(shè)計(jì)不合理,則會(huì)提高供水系統(tǒng)的造價(jià),也會(huì)直接影響到供水節(jié)能的有效性。v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

1 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)節(jié)能原理v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
        變頻調(diào)速就是利用改變電動(dòng)機(jī)電源頻率來完成速度調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)采用一個(gè)電位器來實(shí)現(xiàn)壓力設(shè)定,再結(jié)合一個(gè)高溫壓力傳感器對(duì)管網(wǎng)中的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè);當(dāng)壓力傳感器將管網(wǎng)壓力信號(hào)傳入變頻器PID回路之后,PID回路立即會(huì)做出反應(yīng),將水量減少或增加的信號(hào)送至控制器,進(jìn)而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。一旦在一定范圍內(nèi)的延時(shí)時(shí)間內(nèi),管網(wǎng)內(nèi)的壓力還是過大或不足時(shí),則可以通過PLC進(jìn)行工頻/變頻切換,使管網(wǎng)內(nèi)的壓力與初始設(shè)定的壓力保持一致。隨著用水量的降低,變頻器則會(huì)自動(dòng)地降低輸出頻率,以此來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而達(dá)到節(jié)能的作用。而在恒壓供水系統(tǒng)中,變頻調(diào)速替代了恒速電機(jī)來對(duì)水泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng),進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的節(jié)能作用。根據(jù)流體力學(xué),我們知道水泵的工作效率耷P=C 1 (Q/n)-C 2 (Q/n)2 ;其中C 1 、C 2 均為常數(shù),n為電機(jī)轉(zhuǎn)速,Q為水量。當(dāng)利用轉(zhuǎn)速進(jìn)行水量控制時(shí),水量與轉(zhuǎn)速為正比;由于,比值Q/n不變,故供水效率始終保持在#理想的狀態(tài)而提高了水泵的效率。v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

2 變頻調(diào)速恒壓供水節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
        變頻調(diào)整恒壓供水系統(tǒng)較傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于其可以保持24h自動(dòng)恒定水壓,并結(jié)合管網(wǎng)壓力信號(hào)自動(dòng)啟動(dòng)備用水泵,具有良好的無級(jí)壓力調(diào)動(dòng),保障供水質(zhì)量;同時(shí),也不會(huì)造成水管網(wǎng)線破裂等安全隱患的發(fā)生。變頻調(diào)速恒壓供水節(jié)能技術(shù)是以變頻調(diào)速為恒壓基礎(chǔ),進(jìn)而取代了傳統(tǒng)高位水箱或壓力罐等供水設(shè)備,既節(jié)省了大量的占地空間和投入資金;也避免了水泵的頻繁啟停,而提高了供水系統(tǒng)的安全性,同時(shí)也因該系統(tǒng)的平滑啟動(dòng),而避免了啟動(dòng)過程中對(duì)電網(wǎng)和水泵電機(jī)的沖擊,進(jìn)而提高了水泵的使用壽命 [3] 。另外,變頻調(diào)整恒壓供水系統(tǒng)既改善了傳統(tǒng)供水系統(tǒng)中水壓不穩(wěn)定問題,也避免了傳統(tǒng)供水過程中啟停過程中的水錘效應(yīng),進(jìn)而全面提高了供水水質(zhì)。與此同時(shí),變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)還可以結(jié)合實(shí)際用水量來控制水泵轉(zhuǎn)速,并在實(shí)現(xiàn)多泵循環(huán)工作以及各種保護(hù)功能的同時(shí),也延長(zhǎng)了水泵的使用壽命,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能增效的目的。v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

3 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)分析v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
        目前,筆者所在高校采用的恒壓供水系統(tǒng)主要運(yùn)用電機(jī)調(diào)整裝置對(duì)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制;同時(shí),自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行水泵的調(diào)整與控制,進(jìn)而完成整個(gè)高校供水壓力的閉環(huán)管理,使之管網(wǎng)流量出現(xiàn)變化時(shí),也能通達(dá)穩(wěn)定供水壓力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

        3.1 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。筆者所在高校變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)圖(見圖1)。該變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由3臺(tái)水泵、1臺(tái)變頻器、1臺(tái)PLC輸入(出)單元與壓力傳感器等組成。PLC控制3臺(tái)水泵運(yùn)行;水泵速度調(diào)節(jié)則采用變頻調(diào)速技術(shù),采用“一變多定”控制方式來進(jìn)行;同時(shí),結(jié)合PLC電流信號(hào)來對(duì)變頻水泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

        3.2 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)控制原理。高校變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)控制原理,是利用出水管網(wǎng)中安裝的壓力傳感器將出口壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成為標(biāo)準(zhǔn)號(hào)(4mA~20mA)送至PLC模擬量輸入端口后進(jìn)行PLC調(diào)控,并經(jīng)過運(yùn)算結(jié)果與設(shè)定壓力參數(shù)進(jìn)行對(duì)比后,得出相應(yīng)的調(diào)節(jié)參數(shù),再送至變頻器;而變頻器則對(duì)水泵的轉(zhuǎn)速予以相應(yīng)的控制,進(jìn)行達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供水量,使高校供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的整體壓力保持在設(shè)定壓力之上;一旦出現(xiàn)用水量超過一臺(tái)水泵供水量時(shí),PLC會(huì)結(jié)合用水量大小對(duì)工作水泵數(shù)量進(jìn)行控制;同時(shí),變頻器則會(huì)對(duì)工作水泵轉(zhuǎn)速予以實(shí)際調(diào)整,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)恒壓節(jié)能供水的目的。一旦,供水負(fù)載出現(xiàn)變化,輸入電機(jī)電壓與頻度也隨之會(huì)發(fā)生改變,并形成以設(shè)定壓力為標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式高校恒壓供水節(jié)能控制系統(tǒng)。另外,該系統(tǒng)中還設(shè)置有多種自我保護(hù)功能,以充分保障水泵的維修與正常供水需求。v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

        3.3 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)水泵控制過程。筆者所在高校采用PLC為S7-200型,變頻器為M430型;本文僅以上述PLC和變頻器為例進(jìn)行水泵控制說明,PLC的I/O分配見表。開始工作時(shí),若泵1變頻啟動(dòng)時(shí),水泵轉(zhuǎn)速則從0開始隨頻率逐步上升,若變頻器頻率達(dá)至50Hz時(shí),管內(nèi)水壓還處于上限值時(shí),則經(jīng)一段時(shí)間的延時(shí),泵1切換至工頻運(yùn)行;此時(shí),變頻器頻率則會(huì)由50Hz降至0Hz;泵2變頻啟動(dòng);若水壓仍未達(dá)到要求時(shí),則會(huì)直接啟動(dòng)泵3。同樣,在水泵切換時(shí),若3臺(tái)水泵均在運(yùn)行中,當(dāng)泵3變頻降至0Hz時(shí),水壓仍處于上限時(shí),則會(huì)經(jīng)一段時(shí)間的延時(shí)后,使泵1停止工作,變頻器頻率則會(huì)從0Hz迅速上升,若水壓仍處于上限值時(shí),則會(huì)經(jīng)一段時(shí)間的延時(shí)后將泵2停止工作。這樣的水泵切換,既可以有效降低水泵的頻繁啟停,也可以對(duì)高校水管網(wǎng)線的水壓波動(dòng)迅速做出反應(yīng),并在變頻器的調(diào)節(jié)作用下,保持水壓的平穩(wěn)過渡,在避免高校水管網(wǎng)線短暫停水的提前下,也達(dá)到節(jié)能供水的目的。v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

        綜上所述,高校供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性與水質(zhì)安全性,既關(guān)系到高校師生的生活、工作用水質(zhì)量,也全面實(shí)現(xiàn)了供水節(jié)能技術(shù)要求。同時(shí),該供水系統(tǒng)還降低了高校供水系統(tǒng)的工作強(qiáng)度及相關(guān)的日常與維修費(fèi)用,真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能增效的目的。v3C壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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