新时达AS160变频器在恒压供水系统中的应用 上海辛格林纳新时达

新时达AS160变频器在恒压供水系统中的应用上海辛格林纳新时达电机有限公司是一家致力于变频器的研发、设计、生产与销售的高科技 企业，拥有丰富的行业经验和雄厚的技术实力。针对传统供水模式中存在的操作方式落后、压力控制不 稳定的现状，公司经过深入研究，结合AS160变频器，推出了完整的恒压供水解决方案。一、国内供水行业现状：水是人们日常生产和生活不可或缺的重要组成部分。可是，长期以来我国在市政供水、高层 建 筑供水、工业生产循环供水等方面技术比较落后，自动化程度低。特别是在一些中小城市的老水厂，机 组的控制主要依赖值班人员的手工操作。控制过程繁琐，而且手动控制无法对供水管网的压力和水位变 化及时、恰当的做出反应。主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应 求的现象，而在用水低谷期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况。此时不但会 造成电能浪费，同时有可能导致水管爆裂和用水设备的损坏。随着社会经济的飞速发展，城市建设规模 的不断扩大，人口的增长以及人们生活水平的不断提高，对城市供水的数量、质量、稳定性提出了越来 越高的要求。二、传统供水模式简介： 一台恒速泵直接供水系统水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，有的甚至连蓄水池也没有，直接从城市公用水网中抽水， 严重影响城市公用供水管网压力的稳定。水泵工频额定速度运转，只有在夜间用水低谷时段停止运行。 这种供水系统形式简单、造价低廉，但耗电、耗水严重，水压不稳定，供水质量差。 恒速泵+水塔的供水方式水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔最低水位高度要略高于供水系统所需要压力。储满 水后水泵停止。当水位低于某一位置时再启动水泵，水泵处于断续工作状态。这种供水方式供水压力比 较稳定，但是基建设备投资大，占地面积大，水压不可调，还存在能量损失和二次污染问题。 射流泵+水箱的供水方式利用射流泵本身的独特结构进行工作，利用压差和进、出水管的变径工艺来实现供水。但是由于其 技术和工艺的不完善，加之该方式会出现有压（压力）无量（流量）现象，无法满足高层供水的需要， 存在局限性。 恒速泵+高位水箱的供水方式这种方式与水塔原理相同，只是水箱设在建筑物的顶层。高层建筑还可分层设立水箱。占地面积与 设备投资都有所减少，但这对建筑物的造价与设计都有影响，同时水箱受建筑物的限制，容积不能过大， 所以供水范围较小且存在二次污染问题。水箱的水位监控装置容易损坏，系统的开、停，完全由人工操 作，供水质量差。 恒速泵+气压罐供水方式利用封闭的气压罐代替高位水箱蓄水，通过监测罐内压力来控制泵的开、停。罐的占地面积较大， 运行部稳定、频繁启动，供水质量差、而且噪音大。三、传统供水模式存在的问题： 操作方式落后，自动化成度低传统供水模式人为因素很大，主要依赖人工调节阀门开启度来调节供水的压力，过程繁琐，自动化 程度低。 工频启动冲击电流大电机工频启动电流高达5-8倍额定电流，即使采用Y-减压启动，起动电流仍然很大，对电网冲击 大，易造成电网不稳，威胁电网中其他用电设备的安全运行。 压力输出不稳定传统供水模式输出压力的调节主要是通过调节阀门的开启度来实现的。调节速度慢，波动大，精度 低，输出压力不稳定。 设备维护量大工频电机带动水泵额定速度运行，轴承磨损大，部件易老化，设备维护量大。 浪费电能、噪音大电机持续工频高速运行，不仅浪费了电能，而且电机一直运行在额定频率，噪音很大。 用水易被二次污染四、变频恒压控制原理变频恒压控制原理图变频调速系统以输出压力作为控制对象，由变频器、压力传感器、电机组成的闭环恒压控制系 统，工作压力值可由操作面板直接设置，现场压力由压力传感器来检测，转换成电信号后反馈到变 频器。变频器通过内置PID进行比较计算，从而调节其输出频率，达到恒压供水和节能的目的。五、变频器恒压供水系统的优点： 操作简单，PID自动调节接收到传感器反馈的压力信号后，变频器利用其内置的PID进行比较计算，自动调节其输出频 率对电机进行调速，自动调节管网压力的恒定，解放了人力。 启动电流小，对电网五冲击变频器可以使电机平稳启动，加载时电流平缓上升，冲击很小，且可使电机实现软停，避免反 生电势造成的危害，有利于延长设备的使用寿命。 输出压力稳定变频调速系统将管网压力作为控制对象，装在管网中的压力传感器将管网的压力转变为电信号 送给变频器进行PID运算，与压力给定值进行比较，并根据差值的大小，产生控制信号去调节变频 器的输出电压和逆变频率，调整电动机的转速，从而使实际压力始终维持在给定压力。压力频率PID曲线图设备维护量小变频启动电流小，小于2倍额定电流，流量阀无需反复动作。变频器根据用水量自动调节电机 转速，运行频率低，转速慢，轴承磨损小，延长了设备的使用寿命，维护工作量变小。节能、噪音低由流体力学知识我们知道:泵类设备属于平方转矩负载，其流量Q、扬程H、功率P与转速N之间存在如下关系:Q2Q1n H2 ； 2 n H1 1式中，Q、H1、P为工频时的流量、扬程、功率，Q2、H2、P2为变频后的流量、扬程、功率。即：流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。当用水量下降 时，PID自动调节电机转速，可以节约大量能源。例如：当电机在额定转速的80%运行时，理论 上其消耗的功率为额定功率的51. 2%,去除机械损耗、电机铜损、铁损以及变频器自身的损耗等 影响，节电效率也接近40%。同时由于电机运行速度降低，机械转动噪音也因此变小。洁净卫生构成连续密闭的增压供水方式，完全保持了市政水源的国家水质卫生标准，从而避免了增压系统造成的水质标准降低和水源污染问题总之，采用变频控制系统后，不但可以节约一笔数目可观的电力费用，延长电机的使用寿命, 还可实现恒压供水的目的，提高供水效率和供水质量。五、AS160变频器特点及水泵专用功能： 多种保护功能：电机过热保护、过载保护、过压保护、欠压保护。 操作面板LCD中文显示。 参数拷贝功能。标准操作面板可实现参数上传、下载，有拷贝进度指南。 多种VF曲线，尤其适合水泵等变转矩类负载。 PID给定、反馈具有单位显示，简洁直观。支持两种运行命令相互切换。 无需PLC或供水控制器，即可实现多种常用供水功能。 支持固定变频泵和循环变频泵两种供水模式。 可灵活配置常规泵、休眠泵、排污泵、消防泵，最多可实现1托6台泵控制。 多段压力设定，以适应供水压力的变化需求。 支持休眠功能。 轮换控制，使各泵工作时间均衡，有效的防止泵的锈死，并防止一台泵长时间运行。