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变频供水设备范文1
关键词：市政给排水；官网；污水处理；
中图分类号：TU821.3文献标识码： A 文章编号：
前言
随着科技的发展，90年代初，变频供水方式出现了。变频供水相对于楼顶高位水箱而言，比较节能、卫生，供水压力稳定，供水质量高，采用可编程控制，实现全自动运行，操作、维护方便。因此，得到了迅速的推广，最终取代了屋顶高位水箱。
但是普通的变频供水在使用的过程中也表现出了一些不尽人意之处。譬如，3~5公斤的自来水直接流入蓄水池，再从蓄水池零压力的水由水泵加压到用户供水管网中，浪费了自来水的初始能量；再如，水池蓄水不卫生，水质在水池中可能会被污染；传统水池占地面积也比较大，投资较大；定时要对水池进行清洗，浪费人力及水资源。
为了解决以上问题，出现了管网叠压供水设备。
管网叠压供水设备顾名思义即是整套供水设备直接接到市政管网，当用户用水，设备运行时，市政管网不产生负压，从而不会影响周围其他用户用水。
管网叠压供水设备直接接到市政管网，充分利用管网3~5公斤的压力，节能效果显著；自来水在密闭的管路中运行，无二次污染的机会，环保卫生；取消了水池，节省了占地面积。
与传统的高位水箱及变频供水相比，管网叠压供水解决了传统供水的缺陷，有着不可比拟的优越性。
国家标准、健康、无污染的自来水，也为了使二次供水设施符合市卫生部门的要求，同时降低供水设备日后的运行费用，便于更好的、科学地进行管理，现做出以下对比方案，以供参考。
一、变频供水设备与管网叠压给水设备对比表
这种供水方式，投资小，使用经济。
二、使用管网叠压设备的可行性
1、由于设备功率变小,再加上分腔室稳压补偿罐。当用户用水量小时，不用启动水泵，大大降低了因频繁启动水泵而耗掉的电能，同时也降低了因水泵频繁启动所造成的寿命减短的缺点，设备寿命可延长2倍以上，这对于我们每个项目都具有极大的优势。
2、管网叠压成套设备采用全密闭设计，杜绝了自来水与空气接触，真正达到了无二次污染；全套设备选用进口食品级不锈钢材质，保证对自来水不会产生污染，而变频设备连接的水箱中的自来水在水箱中存留较长时间，通过排气口各种杂物小动物极易进入水箱，使水箱产生污染，并存在安全隐患。
3、减少投资，降低运行成本
无负压设备有效地利用了自来水原有的2-3公斤压力，差多少，补多少，节能效果极其显著，可达到30%-70%以上。
节省用电费用：
节省清洗水箱费用：
根据卫生局规定，水箱一年需要清洗二次，不仅浪费大量的自来水，而且每次清洗费用为两个水箱共计4000元。一年清洗费用为4000元＊2次=8000元，原低位水箱供水整套设备还存在跑、冒、滴、漏等现象。
节约检测费用：
普通变频每年检测一次，二个水箱每次检测四个出水点，检测费用1600元/个＊4个=6400元。而使用管网叠压设备无需检测。另外，无负压供水设备无需用紫外消毒器，每年两套紫外线消毒器灯管更换费用2000元左右，计：12000元＋6400元＋2000元＝20400元。
节省占地面积：
举例说明：生活给水和中水采用变频供水设备，两个占地面积约为160，如果使用罐式管网叠压供水设备，我们的整套设备只需占地约40。节省占地面积为120，就可以改做它用。
三、结束语
变频供水设备范文2
关键词：变频调速；内置PID调节；恒压供水；PFC控制模式
中图分类号： O434 文献标识码： A
引言
随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统已逐渐取代原有的水塔供水系统，广泛应用于多层住宅小区生活消防供水系统。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。目前变频恒压供水系统追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。
一、国内外发展现状
变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在变频器发展的初期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率的控制，升降速控制，正反转控制，起动控制以及制动控制，以及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性，可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果的发现，国外许多生产变频器的厂家开始自行研究并推出具有恒压供水功能的变频器，一些生产变频器的厂家就推出了适合于恒压供水系统的应用模式，它具有变频泵固定方式，变频泵循环方式等，将PID调节器和PLC简易可编程控制器等硬件集成在变频器内。只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作，可构成最多七台电机(泵)的供水系统。这类设备微化了电路结构，降低了设备成本。但是也存在着一定的缺点，有些技术指标还不能达到用户的要求。
二、系统控制要求
以往的恒压供水设备往往采用诸如利用电接点压力表等来控制泵的起停，把压力控制在一定的范围之内亦或是采用带有模入/模出的可编程控制器或PID调节器与变频器配合使用来实现恒压供水，前者为机械式的联锁,运行中存在较大的压力波动而后者设备成本高，PID算法编程难度大，调试困难。
随着电力电子技术的发展，变频器的功能也越来越强，充分利用变频器内置的各种功能，合理采用带有内置PID调节器和简易PLC功能的变频器和压力传感设备来实现恒压供水，既做到了无级调速下稳定的、高品质的供水质量，又降低了设备成本，提高了生产效率，节省了安装调试的时间。
水压由压力传感器的信号4-20mA送入变频器内部的PID模块，与用户设定的压力值进行比较，并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率调节信号，以调整水泵电机的电源频率，从而实现控制水泵转速。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。同时，为了保证水压反馈信号值的准确、不失值，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统的调试更为简单、方便。
本系统用在办公大楼的生活用水，根据办公大楼的用水特点选用ACS510系列的变频器为主件的供水系统。ACS510系列变频器有很多种的运行模式可以选择，根据本次设计使用的特点而选用了PFC控制模式，这是一种交替式水泵控制模式。如图3.1所示，整个系统由三台水泵，一台内置PID调节器的变频器，一个压力传感器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台泵协调工作以满足供水需要；变频供水系统中检测管路压力的压力传感器，一般采用电阻式传感器(反馈0～5V电压信号)或压力变送器(反馈4～20mA电流)；本系统采用压力变送器(反馈4～20mA电流)。
本变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、以及报警装置等部分组成。
(1)执行机构
执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，图3-3中的3个水泵分为二种类型:
调速泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。
恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定。它们用于在用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。
(2)信号检测
在系统控制过程中，需要检测的信号包括自来水出水水压信号和报警信号:
水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。报警信号:它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常。该信号为开关量信号。
(3)控制系统
本系统安装在供水控制柜中，包括变频器和电控设备两个部分。
变频器: 变频器是供水系统的核心，通过改变电机的频率实现电机的无极调速、无波动稳压的效果和各项功能。它是对水泵进行转速控制的单元。变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。它是整个变频恒压供水控制系统的核心。
电控设备:它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换等。
(4)控制面板
控制面板是人与机器进行信息交流的途径。通过控制面板使用者可以更改设定压力，修改一些系统设定以满足不同工艺的需求，同时使用者也可以从控制面板上得知系统的一些运行情况及设备的工作状态。控制面板还可以对系统的运行过程进行监示，对报警进行显示。
(5)通讯接口
通讯接口是本系统的一个重要组成部分，通过该接口，系统可以和组态软件以及其他的工业监控系统进行数据交换，同时通过通讯接口，还可以将现代先进的网络技术应用到本系统中来，例如可以对系统进行远程的诊断和维护等。
(6)报警装置
当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压、差压等情况时，系统皆能发出声响报警信号；特别是当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压时，系统还会自动停机，并发出声响报警信号，通知维修人员前来维修。此外，变频器故障时，系统自动停机，此时可切换至手动方式保证系统不间断供水。
三、适用于恒压供水系统的应用
应用宏的使用使变频器的应用更加简单，调试更加方便，用于水泵的应用宏主要有PID、PFC、SPFC这三种方式。
PID应用宏适用于一台变频器拖动一台水泵的应用，可以做恒压，恒流量，恒温等的控制。
PFC应用宏通常用于一台变频器拖动多台水泵的情形。分为两种功能：一种是无定时切换的PFC，另一种是有定时切换的PFC。选择无定时切换状态时，如果增加继电器的扩展，结果能最多控制七台电机。一台电机变频调速运行，其他的电机恒速运行作为压力补充。选择有定时切换状态时，最多可控制6台电机。一台电机变频调速运行，其他的电机备用恒速运行，并且变频调速运行可在多台电机之间互相切换。
SPFC应用宏也称为带循环软启功能的PFC,该功能可以使变频器变成一台软启动器加一台变频器联合工作，并且一台变频器可拖动六台电机。但是在这种模式下没有定时切换功能。循环软启动功能工作过程是这样：当1号电机的工作频率达到电网的工频时，电机同传动单元脱离经过延时后直接接入电网运行，这时2号电机接入传动单元，2号电机根据变频器内部PID的预算结果逐渐增加频率，直到满足实际的工作压力。如果有3--6号电机则按照上述的步骤进行启动。停止时按照标准的PFC运行方式停车。
另外，变频器内置模块中还具有火灾模式，通常用于紧急情况下的变频器运行，在消防水系统中可利用这种模式。它可以通过DI口激活，如果此功能被激活变频器就会忽略绝大多数故障，忽略任何外部命令和给定值，忽略所有的通讯指令，但是可以通过密码保护。变频器在紧急情况下会尽可能的延长运行时间，直至自身损毁。火灾模式下，变频器即可以正反转运行，又可以在PID模式下运行，也可以在恒速下运行。
总之，应用宏的选择将使变频器的应用更加简单，调试更加方便。而且用户只需设计好所需的应用宏，相关的参数就设置完成了。并且全部逻辑数据都来自变频器的内部，无需在使用外部PLC控制，节省了外部设备的连接数。使设备的使用更贴近普通用户。
四、供水系统变频改造后的运行分析
本变频恒压供水系统原理，主要是由内置PID调节器及简单可编程控制器的变频器（ABB ACS510）、压力变送器、液位传感器、电控设备以及3台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。
通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入变频器内置PID调节器，调节器将实际压力与给定压力进行比较，并经过PID运算，得出调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力范围内；当用水量很少时（如深夜），系统压力长时间无变化，变频器便进入休眠状态，水泵停止运行；用水量增加时，系统压力降到一定值后，变频器被自动唤醒开始工作，这样既节约了能源，又减少了设备磨损。
以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常是采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。这种切换的方式理论上要比直接切工频的方式先进，但其容易引起泵组的频繁启停，从而减少设备的使用寿命。而在本系统中，直接停工频泵，同时由变频器迅速调节，只要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止了水压的大范围波动及水压太低时的短时缺水现象，提高了供水品质。
结束语
在供水系统中采用变频调速运行方式，系统可根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速或加减泵，按实际需要随意设定压力给定值，根据压差调整水泵的工作情况，实现恒压供水，使给水泵始终在高效率下运行，在启动时压力波动小。使供水系统管网中的压力保持在给定值，以求最大限度的节能、节水、节地、节资，并使系统处于可靠运行的状态，实现恒压供水；减泵时采用“先启先停”的切换方式，相对于“先启后停”方式，更能确保各泵使用平均以延长设备的使用寿命；压力闭环控制，系统用水量任何变化均能使供水管网的服务压力保持给定，大大提高了供水品质；变频器故障后仍能保障不间断供水，同时实现故障消除后自启动，具有一定的先进性。目前该系统已投入使用，效果明显。
参考文献：
[1] 韩安荣。通用变频器及其应用。 机械工业出版社。2000
[2] 宗红星。变频器内置PID功能在恒压给水系统中的应用。城镇供水2006
变频供水设备范文3
关键字：变频调速恒压供水系统节能降耗节约成本
中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：
结合我们公司在变频调速恒压供水系统应用中的一些经验和教训，我简单的就变频调速恒压供水系统在节能降耗和节约成本这方面的问题谈一下个人的心得与体会。我们公司完整的变频调速恒压供水系统由专用变压器、中压变频器、中压电机、PLC控制系统、离心泵、数传压力表等构成，其工作原理是由数传压力表提供反馈信号给PLC控制系统，通过与PLC中CPU存储的设定数据进行对比，根据对比结果不断修正PLC输出的模拟量信号来对中压变频器进行调节，由变频器的内部控制系统来完成逆变回路的频率调整，从而改变电机的转速，以实现对供水管网的恒压控制。而在变频调速恒压供水系统来实现节能降耗、节约成本主要是通过转速调整、压力调节来实现的。
转速调整节能降耗
供水行业中的一个主要特点就是连续运行，因为人民群众的生产生活都离不开自来水的供应，而用水量也分为多个峰谷阶段，这带来的问题就是管网压力时时改变，也就要求我们对送水泵的流量、扬程进行不断的调节。流量和扬程是供水管网中需要调节的两个主要参数。而调节流量和扬程在原则上有两大方法；一是截流调节，泵的转速不变，改变供水管路上阀门的开度来进行调节。采用截流调节时，流量和扬程减小，但是由于拖动电机的输出功率并没有很大改变，故而导致配水单耗大幅上升，使得大量能量被白白消耗掉。调节流量和扬程的第二种方法是变速调节，即供水管路的状态不变(供水阀门度不变)，改变泵的转速以进行调节，众所周知由流体机械理论来决定的，在相似工况下，泵的流量，扬程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方成正比，所以用调速调节流量和扬程的方法可以大幅度降低配水单耗，从而达到显著的节能降耗的目的。根据我们运行的经验，在使用变频调速恒压供水系统时平均配水单耗为363.56KWh/Km³Mpa，而在使用工频供水系统时平均配水单耗达到了452.61KWh/Km³Mpa，所以变频调速恒压供水系统的节能效果是非常显著的。
压力调节节约成本
变频供水设备范文4
关键词：LP-160型；智能化；节水设备；循环水系统；变频；节能
中图分类号：TM301 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）15-0142-02
一、供水设备改造的背景
供水厂短流程水处理系统的平流池提升泵站担负着二连铸厂区域供水任务，日供水2.8万吨，供水泵站配备了三台水泵机组，其中1#、2#、3#水泵机组为160KW/380V。主要是改造3#机组，改造前水泵机组全部工频定速运行，供水流量变化完全由人工控制阀门进行调节，来满足供水的需要，同时增加了工人的劳动强度。由于电机全压启动和水泵机组的频繁启停带来的冲击，引起电机过热时常发生、水泵和阀门故障率增加，维修费用增大，另外也导致水压经常波动。为了稳定供水压力，提高供水能力，提升供水自动化水平，节约能源，降低供水成本，供水厂决定采用智能化节电设备（变频器）对水泵进行调速改造。
供水厂经多方调研和多方比较性价比，决定选用北京乐普四方方圆科技股份有限公司LP-160型智能化节电设备，对3#水泵机组作调速改造。LP-160型智能化节电设备交―直―交电压源型变频器，内置EMC滤波和直流电抗，并串联了线路电抗器，电磁兼容性完全符合EN55011标准A级或B级的要求，功率因素高，适用于普通电机，性能优越，适合中国国情。
二、改造给水泵组的设备概况
供水厂决定3#水泵机组采用变频调速改造，采用一托一的形式，即一台变频器拖动一台水泵机组，另外两台水泵机组为工频运行。当变频器系统发生故障可以切换到工频状态运行，对变频器进行检修，该泵暂时变为工频运行。1#、2#、3#水泵机组为同型号机组，其中3#机组（如图1所示）的主要参数如下：
（一）水泵
型号：KQSN350－M13/357
额定流量：1116t/h额定扬程：37m 额定轴功率：160KW
额定效率： 80%额定转速：1480r/min
（二）电机
型号：Y3155―4
额定功率：160KW 额定电压：380V 额定电流：397A
额定功率因数：0.88 额定转速：1480r/min
三、施耐德ATV61―160型变频器的功能介绍
供水厂决定选用北京乐普四方方圆科技股份有限公司LP-160型智能化节电设备对二连铸厂区供水任务的平流池提升泵站3#水泵机组作变频调速改造。
（一）施耐德ATV61－160型变频器的主要性能指标
变频器功率：160KW额定输出电流：320A
输入频率范围：47～63HZ输出频率范围：0～630HZ
额定输入电压：400V输出电压范围：0～400V
允许电压波动：3AC380-15%；480+10%
过载能力：额定电流的120%，持续60S
变频器效率：≥98% 防护等级IP20－IP30
通讯：RS-485接口，Modbus网络接口；支PROFIBUS，USS，Modbus，CANOPEN等协议。
电磁兼容性：选用的EMC滤波器符合EN55011标准A级或B级的要求，设备内置的A极滤波器也符合该标准的要求，谐波含量低于国家标准。
温度范围：-10℃～+40℃无降容
安装高度：海拔1000米以下不须降容；海拔1000米以上，每升高100米电流降容1%，不能超过3000米。
（二）LPL型智能化节电设备主要技术性能
1．手动/自动功能：自动运行功能，根据要求实现无人值守的智能控制。
2．人机对话功能：高清晰、全中文显示系统的实时状态。如管网压力、温度、变频器运行频率、水泵运行状态和故障等。
3．自动切换功能：通过电气联锁，可实现先启后停，先停后启，循环变频启动。
4．故障自诊断功能：实时接收运行、故障等反馈信号，实现系统故障的自诊断功能。
5．保护和报警功能：系统具有欠压、过压、过流、过载、短路、缺相等保护功能。
6．通讯和扩展功能：可用多种通讯方式与其他设备和上位监控系统进行数据交换。
7．设备安装方便，操作简单，运行安全稳定，能够软启软停，净化电源，保护设备，延长设备使用寿命。
8．交―直―交电压源型变频器，直流380V输入，直流380V输出，内置EMC滤波器及直流电抗器，并串联线路电抗，适配于普通低压电机，对电机、电缆绝缘无损害，谐波含量完全符合EN55011标准A级或B级的要求。
9．输入功率因数高，电流谐波小，功率因数可达到0.96以上。
10．单元电路模块化设计，维护简单，互换性好。
11．输出阶梯正弦“PWM”波形。
12．低压主回路与控制器之间为光纤连接，强弱电隔离，安全可靠。
13．完善的故障检测，精确的故障保护及准确的定位显示和报警。
14．内置“PLC”，易于改变控制逻辑关系，可灵活选择现场控制/远程控制，适应现场多变需求。
15．控制电源与低压电相互独立，无高压可以检测变频器输出，便于现场调试以及培训操作人员，便于维护。
16．采用准优化“SPWM”调制技术，电压利用率高。
17．功率单元经24小时高温老化、150%负载试验，可靠性高。
18．可接收和输出多路工业标准信号，可打印输出运行报表。
变频器除了以上基本功能以外，还具有如下特殊功能：（1）配置工频旁路。变频提供手动旁路开关，使水泵机组既可变频运行，又可工频运行。（2）电机温度自主控制。变频器对电机温度进行检测，并在智能节电设备柜上主界面显示电机温度。当电机温度过高时，变频器会提供报警信号。（3）具有阀门联动功能。在开泵和停泵的过程中，值班人员无需再对阀门进行任何操作，减轻了工人的劳动强度，实现开停泵的全部自动化。（4）具有“本地”及“远程”两种工作方式。根据用户的需要，既可以在变频器旁开停操作及调节参数，也可在远程的控制室通过微机对水泵进行控制。
四、改造方案
2008年4月变频器采用吸水井液位进行控制。
依据平流池提升泵站的特点，原三台水泵机组正常运转为一台机组，两台水泵机组互为备用，全部是工频运行。于是安装一台设备，考虑到实际工况，为160KW变频器通过内部切换工频或变频运行方式。实际运转过程可以保证稳定高效运行。
2008年4月，北京乐普四方方圆科技股份有限公司LP-160型智能化节电设备供水厂短流程系统平流池提升泵站安装，正式投入运行，调试一次成功，并完成变频器设备验收工作。改造线路如图2所示。
图2中，QF2节电设备开关；QF1原1#水泵机组开关；QS1、QS2手动隔离开关；M是3#水泵机组的电机。
工频运行时QF1和QS1同时合闸，QF2和QS2不能合闸；变频运行时QF2和QS2同时合闸，QF1和QS1不能合闸。
五、变频器运行情况
从变频器投入运行一年的时间看，用户完全达到了变频改造的目的，使用变频器后有以下优点：
1．操作简便，易于观察。变频器运行时的所有数据及运行状态在变频器柜控制面板上触摸屏都可显示，如运行频率，输入电压，输入电流，输出电压，输出电流，开闭环，压力值等。控制面板上触摸屏操作简单明了，观察方便。
2．电机及水泵机组运行平稳，温升正常。采用变频器拖动的3#机组，电机为无锡华达电机有限公司于2004年6月出厂的普通三相异步电动机，水泵为上海凯泉泵业有限公司于2004年4月出厂的离心式清水泵。在水泵机组的整个调速范围内，电机和水泵都平稳运行，没有出现异常振动和噪音，电机及水泵的温升也在正常范围之内，且变频器为软启动，启动电流小，对机组的机械冲击也大幅度减小。
3．变频器运行稳定，性能良好。LPL低压变频器投入运行以来，运行稳定，转速调节平滑可靠，电压和电流正常，没有出现异常现象。
4．减轻了值班人员的劳动强度。由于变频器具有泵组联动功能，随着供水水量的变化，值班人员在值班时不用人工启动水泵，变频器会自动启动水泵操作，不再需要人工进行操作水泵和阀门，工作量大大减小。
5．液位控制。采用液位控制，用户只需根据实际供水所需压力，变频器自动恒压运行，液位设定方便，精确稳定，保证管网稳定运行，提高了供水质量。
6．降低了维护费用。由于变频器对电机实现软启动，启动电流小，对水泵机组没有任何机械冲击，相应地延长了水泵、电机及阀门的使用寿命，大大降低了维护工作量和维护成本。
7．节电效果明显。在供水厂，目前采用多台水泵并联供水方式，由于日夜供水量变化大，供水厂一般采用开启出口阀门大小的方式进行调节，尽管如此，存在一定的能源浪费现象。改造前一般采用水泵机组工频供水方式。用这种供水方式运行。2008年4月，千吨水耗电指标为116.79KWh，采用了LP-160型智能化节电设备改造后，2008年5月，千吨水耗电指标为86.71KWh，综合电耗指标下降了25.8%左右。经过测算，一般两年即可收回设备的成本。
六、结语
从现场运行情况来看，北京乐普四方方圆科技股份有限公司LP-160型智能化节电设备的性能优越，运行安全可靠。不仅可以在新上给水项目采用，也特别适合于旧设备中改造。在供水厂应用智能化节电设备调速技术，不仅提高了供水质量、供水能力，而且降低了供水成本。LP-160型智能化节电设备在供水厂的成功运行，证明了其在水泵调速应用中具有无可比拟的优越性。
参考文献
变频供水设备范文5
关键词：变频技术；变频调速；供水系统；改造
Abstract: The traditional domestic water supply system to start and stop relying on manual control, resulting in a tremendous waste of resources; frequency control water supply system transformation, greatly improving the stability of the water supply system and reducing energy consumption. Of great significance to the revitalization of the old industrial base, the construction of energy-saving and environment-friendly society.Keywords: inverter technology; frequency control; water supply system; transformation
中图分类号：TM344.6文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
概述
变频调速恒压供水系统是采用单片机技术、交流变频技术和电机泵组相结合的新型供水系统。它可以直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置，为局部加压供水开辟了新的途径。变频调速供水系统可随时根据管网用水情况调节水泵转速，改变供水量，因水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省40%。与可编程控制器结合使用，可实现循环变频，电机软启动，具有欠压保护、过压保护、短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了设备的使用寿命。系统适用范围广，占地面积小，操作方便，已成为二十一世纪供水设备领域发展的必然趋势。
现状
某公司现有生产生活水泵三台，将地下水抽至高位水箱，其控制方法为人工控制起停，相应的水泵电机采用直接起动满载运行的方案。与之相配套的水泵电动机为Y180L-4 型 电机功率7.5Kw，额定电流为15 A；电压380V、频率50Hz、转速1486r/min。运行方式是恒转速运行。
这样的控制方式不但操作人员的劳动强度较大而且由于电机总是处于满载运行状态造成了大量能源的浪费，同时由于电机起动的冲击较大使机械设备使用寿命降低。
改造的可行性 上述方法存在明显的缺陷：水泵起停频繁，设备冲击较大易损坏，需专人监控。因此，对生产生活用水系统实施技术改造，降低能源消耗和设备磨损、减轻工人劳动强度，提高生产生活的效率已成大势所趋。
变频调速技术是电力电子技术和微电子技术相结合的产物，以其优异的调速特性和显著的节能效果，在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。当今，变频调速已成为交流电动机转速调节的最佳方法。可靠性高、又可降低能量消耗，使这一问题获得圆满的解决。
改造方案
变频器我们选择了日立公司生产的L100型变频调速器，该变频调速器可靠性高，供电电源允许波动范围宽（380V±10%，50~60Hz±5%），抗干扰能力强，控制精度高。
控制器选择的是北京兰利东方科技有限公司生产的CPS-21B恒压供水控制器，该控制器适用于最多有3台主泵和一台附属泵的供水系统。其内部控制逻辑及控制算法均采用先进的现代控制理论进行设计，PID参数免调试，精度高，系统响应速度快，稳定性好。
1.系统的结构设计
（1）水池：系统设地面(地下)水池，水池的容量应根据厂区生产生活用水量要求确定，应满足生产生活用水的正常需要。为尽大限度的减少造价，充分利用水池容量。
（2）压力传感器：设于水泵出水口管网中，将管网中水的压力信号转变为电信号，传送至变频控制柜中智能恒压供水控制器的输入端。
（3）水泵：水泵是整个系统的动力部分，主要用途是增压供水。泵的选型及数量要以管网在最不利情况(流量最大、扬程最大)为主要依据，为保持泵的经济运行，应尽量使泵在高效区间运行。利用可编程控制器和变频调速技术，可将现有水泵统筹安排，将诸多水泵并联，根据管网压力变化，依照设定程序，按先开先停的原则顺序启停，全部实现变频软启动，循环运行。由于所有水泵均匀使用，避免了以往备用泵因长期闲置而锈蚀的现象，水泵出现故障也能够及时发现，及时处理，从而确保水泵处于最佳性能状态。
（4）变频控制柜：是整个系统的指挥中枢。它是由变频器、恒压给水控制器以及电器元件构成的电路系统，它接收外界各种信息，及时处理，发出指令，控制整套系统自动化、智能化运转。
2.变频生产生活恒压供水系统的工作流程
向生活管网供水时，首先1#泵由变频器供电工作，水泵电机转速随着调节器输出给变频器控制信号的变化而改变，以保持管网力压的稳定。用水量大时，变频器输出频率升高，用水量小时，频率降低。当频率上升到50HZ（即水泵全速运转时）仍不能满足供水需要时，则PLC自动将1#泵切换到工频运行，1#泵由电网供电全速运行，2#泵由变频器供电投入运行，如果2#泵电机达到满转速时仍不能满足供水要求，则PLC自动将A2切换到工频运行，3#泵由变频器供电投入运行，依此规律逐个投入运行。所有水泵电机从静止到旋转工作都由变频器来启动，实现带载软启动，避免了启动冲击电流和启动给水泵电机带来的机械冲击。
当1#～3#泵都处于工频全速运行方式，3#处于变频运行工作方式时，如此时用水量减小，变频器输出频率下降，当频率到达下限后，供水量仍大于用水量，则系统自动将1#泵停止运行，同样，1#泵停机后，如此时供水量还大于用水量，则系统自动将2#泵停止运行，依此类推。如此时用水量又大于供水量，则系统自动将3#泵投入电网工频运行，1#泵由变频器供电运行……如此系统实现了循环带载软启动、循环停机的工作方式，保证了管网压力稳定。
四、 运行效果
该项目于2011年6月24日调试完毕正式投入运行。设定供水管网压力为0.3Mpa.随着实际用水量的变化，变频器输出频率（即电机转速）也随之改变，一般在35―40HZ之间，管网压力始终能够稳定在0.3MPa，系统稳定可靠，操作方便，效果非常显著。
电机启动平稳、运行安全可靠
由于变频器具有软启动功能，因此水泵电机机启动平稳，安全可靠，避免了技术改造前电机启动时电气设备、电机的冲击，减少了噪音污染，降低了上述设备的损耗和维护工作量，延长了设备的使用寿命。
由于变频器有过压、欠压、过流、过载、缺相、短路、过热等保护功能，对电机及相关设备具有保护作用，避免了以往因线路故障后供电交流故障而损坏电机设备的现象。
2．操作方便，提高运行效率，节约能源
由于利用变频调速技术控制供水管网压力，取代了落后的高位水箱 ，工人操作方便，只需通过在控制盘上就可实现。
变频供水设备范文6
【关键词】变频器 恒压供水 电机 冷却
前言
某工厂有生产、试验设备多台套在工作时要水冷却，为节省成本，采用循环供水的方法，供水泵功率的大小是根据全部设备全开时的最大用水需求而确定的，同时还留有一定的设计余量。现场用2台110KW水泵电机供水（其中1台备用）。
根据市场及生产工艺的要求，生产设备不是时时都全部启用，试验设备更是很少同时使用，再者，设计时考虑到以后会增加设备，供水能力的余量比较大。故此供水系统在大多数时间都没有达到满负荷（根据统计，80%的时间只使用60%的负荷）。在没有采取恒压供水前，供水泵不得不一直处于全速运行，多余的水通过节流阀回流到蓄水池，浪费大量的能源；对于水泵和电机来说，它们一直 是全速运行，机械磨损相对也会比较严重，出故障的机率也会有所增多；备用电机和水泵，长时间没运行，容易锈蚀，更容易出现故障。
以变频器控制的恒压供水系统的特点
由于以上原因，对冷却供水系统进行电气改良，改良后的系统，有以下特点：
变频恒压供水能维持冷却供水管网的压力恒定，无级调整压力，供水质量好。
水泵电机经变频器控制后，电机的启动是软启动，可有效地降低电动机的启动电流，（其启动电流仅为硬启动电流的50%），软启动的限流特性可有效限制浪涌电流，避免不必要的冲击力矩对设备和电机的机械冲击以及对配电网络的电流冲击，有效地减少线路刀闸和接触器的误触发动作。对频繁启停的电动机，可有效控制电动机的温升，延长了电动机、水泵的寿命。
变频恒压供水系统可以自动实现多泵循环运行功能，延长了电机水泵的使用寿命。也也避免了备用电机和水泵，长时间没运行而引起的锈蚀，降低了维护费用。
节能
根据P=1.732IUcosφ，当电压、电流相同，功率因数高的功率大，变频器的功率因数接近1，变频器的的应用，能提高电机功率因数，即使电机在工频下运行，用变频器也比不用变频器省电3-7%。
水泵消耗功率与转速的三次方成正比，即N=Kn3 ；
式中：N：为水泵消耗功率；
n：为水泵运行时的转速；
K：为比例系数。
水泵电机设计是按工频运行时设计的，但供水时除高峰外，大部分时间流量较小，电机转速较低，水泵运行平均转速比工频转速低20～50%，从而大大降低能耗，节能率可达20%～60%。
节能的效果是显而易见的。
变频恒压供水系统保护功能齐全，具有欠压、过流、过载、过热、缺相、短路保护等功能，运行可靠，可实现无人值守运行，节省了人力及物力。
降低生产成本，提高经济效益
经测算，恒压供水系统节能率可达20%～60%。3～8个月所节省的电费，就可以收回系统的建设投资。系统无人值守运行，节省人力。
供水系统长期运行，经济效益相当可观。
变频器驱动的恒压供水系统的实现
变频恒压供水的基本原理:以压力传感器和变频器组成闭环系统，根据系统管网的压力来调节电机的转速，实现用水高峰时的水压恒定，和低峰时的变频的休眠功能，得到恒压供水和节能的目的。
工厂的恒压供水系统的水路由：地下水池、水泵、入水管道、水箱、冷却水管网组成；控制部分由：变频器、恒压供水控制器、压力变送器、高水位信号、低水位信号、电机温度传感器、交流接触器、继电器等等组成。
当进行生产或试验时，冷却水不可以停供，否则，会损坏设备或造成材料的损失，因此，系统设计为双备份：出水管网安装2套压力变送器，2台抽水电机，手动工频/自动变频运行切换。
恒压供水系统的示意图。
恒压供水系统的主控制电路：
两台电机为互备，可通过KM4、KM5选择使用1#泵或2#泵运行，KM4与 KM5为机械互锁的接触器，保证水泵电机的正确切换。KM1与 KM2+KM3为手动工频与自动变频运行选择，当自动变频部分出现故障或系统维保时，可切换为手动工作方式。其为机械互锁的接触器，保证选择变频运行和工频运行的正确切换。
实施方案及实施过程中的注意事项如下：
变频器的选择
由于变频器的制造技术已经非常成熟，在市场上都是大品牌的产品，质量上是有保证的，所以在选择变频器时，主要是考虑功能、价格。
恒压供水最好选择水泵、风机类专用变频器，在大陆市场上，变频器比较常见的是欧美系、日系、台系及国内品牌，欧美系价格较高、日系次之、台系及国内品牌相近，经综合考量，台系变频器的性价比较高。参考多家的选型手册，选择台达的F系列水泵、风机类专用变频器：VFD1100F43C。
恒压供水控制器
由于恒压供水系统要实现PID运算、变频泵循环工作方式及无人值守工作，市面上没有能实现全部功能的控制器，故用单片机自行开发了一套恒压供水控制器，它能实现如下功能：
恒压供水的PID运算。
主控、备用电机（水泵）定时轮换工作。
工作时间（小时）自动累计功能。
故障泵退出功能，水泵电机出现损坏时，让故障电机自动退出工作。
与变频器通讯，控制变频器的动作。
在用户不用水的情况下会自动停机
故障声光报警。
压力变送器的选择及安装
工业上使用的压力传感器一般有电流型与电压型，电流型一般输出电流信号：4～ 20mA(也有0～20mA)，电压型一般输出电压信号：0～5V。由于工业现场电磁环境复杂，干扰严重，电流信号的抗干扰能力比较强，故此选用电流型压力变送器。
1米水柱产生的压强为9.8KPa，水箱高度约21米，产生压强约206KPa，故选择量程100～300KPa的压力变送器。
压力变送器尽量安装在水流速度比较小的地方，以减少管路压力受水流速度的影响
制动电阻R的选择
变频器在制动而减速时，由于拖动系统的惯性，电动机处于发电状态，机械能快速回馈到直流母线上，变频器会因母线电压过高而危及系统安全，根据变频器的容量，可用不同功率的制动单元（制动电阻）将该回馈能量迅速消耗掉，保持直流母线电压在某一安全范围以下。
制动电阻与电机的转矩等多个参数有关，而这些参数有些是变化的，因此准确计算制动电阻比较困难，而且没有必要，通常情况是采用下列经验公式算一个近似的值。
制动电阻R≥2UD/Ie
式中，UD＝700V，Ie为变频器额定电流
VFD1100F43C变频器额定电流为210A，则制动电阻为3.3Ω，与商家沟通后，没有这种规格，最后选择制动电阻为：4Ω/21.6KW的电阻。
抗干扰措施
变频器本身是谐波干扰源，所以对输入侧（电源侧）和输出侧的设备会产生影响，在变频器内部，主回路对控制回路也会产生影响。
对控制回路采取抗干扰措施
变频器由主回路和控制回路两大部分组成，由于主回路的非线性，与主回路相比，变频器的控制回路却是小能量、弱信号回路，极易遭受干扰，造成变频器无法工作。必须对控制回路采取抗干扰措施。
电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，并与其他弱电信号在不同的电缆槽分别敷设，避免辐射干扰
信号线采用屏蔽线，且布线时与变频器主回路及易产生电弧的断路器和接触器错开一定距离(至少20cm以上)。分离困难时，将控制电缆穿过铁管铺设。
将控制导线绞合，绞合间距越小，铺设的路线越短，抗干扰效果越好。
变频器使用专用接地线，且用粗短线接地，电缆的接地在变频器侧进行，邻近其他电器设备的地线必须与变频器配线分开，使用短线。这样可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。也能有效抑制电流谐波对邻近设备的辐射干扰。
减少变频器对其他电器设备及电网的干扰
变频器的高频化和大容量化，其内部电压．电流发生剧变，运行时产生高次谐波，不但给器件造成很大的电应力，还在装置的输入、输出引线及周围空间产生高频电磁噪声，对其他电器设备的工作造成干扰，在变频器输入侧安装LC型谐波滤波器，且屏蔽接地，可有效减少变频器对其他电器设备的干扰。
系统的散热
变频器、制动电阻、电机的发热量都较大，需要正确安装及采取必要的散热措施。
在电气控制柜顶部安装1个300mm轴流风机，变频器须垂直安装并紧固在电气柜内。其上部，下部必须留有至少 100mm 的间隙，左部，右部必须留有至少 50mm 的间隙。制动电阻须垂直安装并紧固在隔热的面板上，其上部，下部必须留有至少 100mm 的间隙，制动电阻的两侧不应妨碍冷却空气的流通。
由于水泵电动机不是变频电机，在长时间低速运行时，电机的散热风扇因转速低而散热效果差，电动机易发热，因此增加冷却风机是必要的，可为每台电机专门配备一台300mm轴流风机强制冷却水泵电机。
结束语
恒压供水系统的投入使用，提高了供水质量，满足生产工艺的要求，提高产品质量；电机实现软启动，延长了设备的使用寿命；节能效果显著，可无人值守运行，节省了人力，降低生产成本，提高经济效益。
参考文献
《MICROMASTER 430 简明调试指南》西门子（中国）有限公司技术支持部
《MICROMASTER 430通用型变频器 使用大全》西门子（中国）有限公司技术支持部 2003
