变频恒压供水机组结构及原理

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1、变频恒压供水机组变频恒压供水机组结构和原理结构和原理变频恒压供水机组变频恒压供水机组概述概述w变频恒压供水机组是一种对水泵机组进行转速调节从而实现恒压变量供水的智能型机电一体化装置，该设备由压力传感器(或远传压力表、电接点压力表)、变频器、可编程控制器、控制回路、水泵、气压罐及其他附件组成，可通过控制水泵的转速实现恒压变量供水，具有压力平稳、节能显著等优点。w变频恒压供水机组可以根据用户的要求选择多种附加功能。变频恒压供水机组的变频恒压供水机组的特点特点w采用变频恒压可编程控制，可满足用户多种需求w无级变速运行，节能效果显著w可保持给水系统压力恒定，工作压力按需设定w采用变频器启动和停泵，无启

2、动电流，延长水泵寿命w实现无人值守，PLC控制智能化运行w有效防止水锤，延长管路管件寿命w结构紧凑，占地少，投资小，施工期短，不需水塔或高位水箱w供水可靠性高，对过流、过欠压、水位过低及变频器故障可自行判断处理，具有完备的电气安全保护及电机故障跨越功能变频恒压供水机组变频恒压供水机组应用范围应用范围w高层建筑、城镇居民小区、企事业等生活用水w各种类型的工业用水w各种水厂、污水处理厂、农业排灌站等供水系统w空调冷热水循环系统w锅炉恒压补水系统w各类旧有供水系统的改造变频恒压供水机组变频恒压供水机组原理原理w变频恒压供水机组的原理来自于水泵比例律，而水泵比例律是由水泵的相似律推导而来的 水泵的相似

3、律：w图中显示全速运转n1与变速转速n2时，水泵的性能曲线。假设我们将Qb与Hb作为水泵额定参数，在系统需水量为Qa时，从上图n2曲线我们可以看出，转速下降为n2时，依然可以保证系统压力Hb，但从功率曲线可以看出此时与n1转速时的功率差P=Pa-P，即节省的电能，H可看作是节省的无用扬程，由此可知，利用变频控制可实现稳压和省电的功能。变频恒压供水工作模式简介w变频恒压供水通常有两种工作模式： 1.变频泵固定工作模式： 投入：当用水量小于一台泵在工频恒压条件下的流量，由一台变频泵调速恒压供水；当用水量增大时，变频泵的转速上升，当变频泵转速上升到工频转速，而用水量进一步增大，由变频供水控制器自动启

4、动一台工频泵投入，该工频泵提供的流量是恒定的(工频转速恒压下的流量),其余各并联工频泵按相同的原理投入。 退出：当用水量下降，变频调速泵的转速下降，当频率下降 到零流量的时候，变频供水控制器发出一个指令，自动关闭一台工频泵使之超出并联供水。为了减少工频泵自动投入或超出时的冲击（水力的或电流的冲击）。在投入时，变频泵的转速 自动下降，然后慢慢上升以满足恒压供水的要求。 变频恒压供水工作模式简介 2.变频循环软启动工作模式 投入：在这种供水模式中，当供水流量小于变频泵在恒压工频下的流量时，由变频泵自动调速供水，当用水流量增大，变频泵的转速升高，当变频泵的转速升高到工频转速，由变频供水控制器控制把该

5、台水泵切换到由工频电网直接 供电(不通过变频器供电)变频器则另外启动一台并联泵投入工作。随着用水流量继续增大，其余各并联泵均按上述相同的方式软启动投入。 退出：当用水流量减小，各并联工频泵按次序关泵退出，并且泵退出的顺序按先投入先关泵退出的原则由变频控制器单板计算机控制。 两种工作模式的比较w在变频泵固定方式中，各并联水泵是按工频方式自动投入或退出的。当用水流量变化，变频泵始终处于运行状态，变频泵运行时间最长。为了均衡各水泵的运行时间，对于变频泵固定运行方式，可以设计成变频泵定时轮换运行方式。变频泵定时轮换，即任何一台并联泵都有可能成为变频泵。w按变频器工作原理，在运行中的变频器不允许在其输出

6、端进行切换；否则在切换过程中会使变频器中的某些电子器件受到大电流冲击而降低其寿命。在变频泵自动轮换过程中，要在变频器的输出端进行切换；为了保护变频器，在进行自动切换之前应使变频器停止运行。在变频器停止运行的条件下， 在其输出端进行切换。在切换好后再重新启动变频器恢复正常运行。因此，自动轮换控制的电路比较复杂，会增加变频控制柜的造价并降低其使用可靠性。 w当变频恒压变量供水系统具有变频泵自动轮换功能，其优点是各并联泵可定时轮换到变频运行，使各并联泵的磨损均衡 。但是，在任一台泵变频运行时，万一水泵故障有可能使变频器保护跳闸而停止工作。各并联水泵是由变频器控制运行的；当变频器跳闸，必然使所有并联水

7、泵停机而中断供水。 w采用循环软启动工作模式的变频恒压给水系统，同样存在上述变频泵自动轮换工作模式的缺点。VAS变频恒压供水机组w下面将以我司VAS系列产品为例，为大家简单介绍变频恒压供水机组的型号、结构、主要配置(下图为我司VASL实物图)VAS变频恒压供水机组型号介绍w交互与并列的含义： 交互：至少有一台备用泵，不可能所有并联泵同一时间全部处于运行状态。 并列：不存在绝对意义上的备用泵，系统需要时，所有并联泵均可同时处于运行状态。 因此，一般提及“几用几备机组”是指交互运行的机组而言。VAS变频恒压供水系统流程图VAS变频恒压供水系统工作过程w通过压力传感器检测罐体压力，压力电信号经过自动

8、控制电路识别、放大，控制接触器动作，从而使水泵根据罐体内压力变化，自动运行和停止，达到自动供水的目的。w工作过程：水泵启动，将水通过止回阀注入罐体，从而使罐体内压力增大，当压力达到所设定压力上限时，压力自动控制器自动关闭水泵，使水泵停止运行。由于供水罐体内压力高于供水管网压力，所以能自动降压供水，当压力减小到设定压力下限时，自动控制水泵启动，自动向供水罐内注水，如此往复，使设备不停供水，全自动运行。 VAS变频恒压供水机组变频恒压供水机组结构示意图结构示意图我司VAS变频恒压供水机组标准配置w水泵(根据供水系统所需扬程流量选择水泵型号与台数)w电控柜(根据水泵型号、台数、变频运行方式选择)w变

9、频器(包含于电控柜中)w远传压力表(考虑到仪表的匹配性,该项与电控柜同时采购)w普通压力表(上仪四厂)w压力罐(意大利Zlimet)w阀门(止回阀/闸阀/弹性减振接头等)w管路(出水总管一套)w底座(采用碳钢焊接整体底座)w其他管路附件电控柜电控柜 电控柜内部主要包括：w变频器(品牌有西门子、三垦、三菱、ABB等)wPLC可编程控制器w低压电器w继电器w调节器w按钮指示灯2006年中国变频器用户满意十大品牌年中国变频器用户满意十大品牌w压力罐是承压容器的一个分支，它具有压力容器的一切特征。w压力罐的种类繁多，要选择合适的供水压力罐，必须对压力罐进行正确的分类。按承压壳体的材质可分为碳钢、合金钢

10、、不锈钢压力罐，这些压力罐在供水设备上都有应用，但最常用的是碳钢材质。按供水机理可分为补气式供水压力罐、囊式供水压力罐、隔膜式供水压力罐。下面将简要介绍此三种压力罐及其区别。w压力罐的供水原理都是相同的，根据都是波马定律：P1V1=P2V2，一定质量的压缩气体是气压供水设备正常工作的基础。 w我司一般采用碳钢隔膜式压力罐。补气式压力罐补气式压力罐w补气式压力罐工作原理如图所示，当压力罐内没有水时，控制器启动水泵往压力罐内注水，水位上升，罐内的空气被压缩，压力升高，当水位升高到A点时，控制器控制水泵停机。当用户用水时，罐内净水在压缩空气的作用下向用户供水，随着罐内水量减少，压力下降，当水位下降到

11、B点时，电脑控制器启动水泵向罐内和管网注水，这样反复动作达到了自动向用户加压供水的目的。 w补气式压力罐必须有补气装置w锅炉定压补水不可使用补气式压力罐，因在高温下水中的溶解氧对钢铁的腐蚀性极强，会大大缩短锅炉的使用寿命。 囊式压力罐囊式压力罐w将一个大小比例合适的充满空气的胶囊安装在压力罐内，就叫做囊式压力罐，加装气囊的主要用途是防止罐内的空气溶解于水，以致压力罐失去作用。除了造价高，与普通压力罐没有任何区别，现在大厂家早已不生产这种压力罐了，一个造价几十元的自动补气装置就完全取代了这种胶囊的作用，而且经普通压力罐送出的水又成了富氧水。隔隔膜膜式式压压力力罐罐w隔膜式压力罐内装整体胶囊，胶囊

12、大小与罐容积相同，水存在胶囊内，不与罐壁接触，胶囊与罐壁之间充满压缩空气，往罐内注水时，胶囊膨胀，压缩空气被再次压缩，压力上升，水泵停机后，压缩空气挤压胶囊，将囊内的水供给用户，同时压缩空气体积膨胀，压力减小，待压力下降到设定的最低压力时，水泵再次启动，如此往复。隔膜压力罐的选型隔膜压力罐的选型w1.确定最大小时用水量Q Q最大小时用水量(m3/h) m 用水人数 qr用水量标准(升/人日) T 用水时间(小时)一般取24小时 K 小时变化系数，一般取1.8-2.5 隔膜压力罐的选型隔膜压力罐的选型w2.确定气压给水设备最低工作压力P1和最高工作压力P2 P1罐内气体最低工作压力(MPa) h

13、1水池最低水位至建筑物最高点的垂直差(m) h2管网沿程损失(m) h3管网局部损失(m) h4最不利用水点的流出水头(m) h5消防需加水头(m)(如需要消防功能时) 102 换算系数 1 Mpa102mH2O P2最高工作压力(MPa) 最低工作压力与最高工作压力之比，即P1/P2， 一般取0.650.855隔膜压力罐的选型隔膜压力罐的选型w3.根据Q和(P1+P2)/2选择配套水泵 选定水泵的扬程为H，流量为qb，当H= (P1+P2)/2时， qb1.2Q隔膜压力罐的选型隔膜压力罐的选型w4.根据水泵的流量，确定气压水罐调节水容积Vs Vs 给水系统所需气压罐调节容积(m3) C 安全

14、系数，一般取1.01.3 qb 工作水泵计算流量(m3/h) 即工作泵组中最大一台水泵在H=(P1+P2)/2时的流量，且该流量应在水泵性能曲线的高效区内。 隔膜压力罐的选型隔膜压力罐的选型w5.确定气压水罐型号 V总气压水罐容积(m3) 气压水罐容积系数取1.05 气压水工作压力之比，取值 与计算P2时应一致根据气压水罐的总容积V总及最高工作压力P2， 对照气压罐样本，确定气压水罐的规格，使V0V总，如一台罐不能满足要求，可用多台罐组合，使V0 V总，再根据P2选定气压水罐的工作压力等级。浮球开关浮球开关w供水系统中可增设浮球开关，当进水池水位上升或下降到一定值时(该水位值可设定)，浮球开关向控制器发出信号，控制水泵的启停。 采用变频调速恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资量，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有明显的节能效果。