恒壓供水節(jié)能改造方案

隨著節(jié)能法的頒布與實(shí)施，節(jié)能作為企業(yè)提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗、降低經(jīng)營(yíng)成本的重要手段，已普遍被人們所認(rèn)識(shí)和接受，節(jié)能不但利國(guó)利民，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，也有利于樹(shù)立企業(yè)社會(huì)形象、產(chǎn)生良好的社會(huì)效益，同時(shí)提高設(shè)備自動(dòng)化水平，降低設(shè)備維修率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，此乃一舉多得、一箭多雕之善舉。
深圳市森海實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司是多年從事變頻節(jié)能技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的實(shí)業(yè)公司，已成功為多家企業(yè)進(jìn)行了節(jié)能改造項(xiàng)目，為其取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效應(yīng)。

一、節(jié)能原理簡(jiǎn)介
1.變頻節(jié)能功能
通常在設(shè)計(jì)中，用戶水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程比實(shí)際需要的揚(yáng)程高出很多，這樣容易形成了人們常說(shuō)的“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的浪費(fèi)，而且無(wú)計(jì)可施，利用變頻器可以通過(guò)適當(dāng)降低水泵電機(jī)的運(yùn)行頻率，恰到好處地滿足供水揚(yáng)程的需求，從而輕易地將此部分電能節(jié)約下來(lái)。
2.動(dòng)態(tài)功率補(bǔ)償功能
無(wú)功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低，降低了電網(wǎng)的有功功率，S2=P2+Q2，當(dāng)COSФ≈1時(shí)，Q=S×sinФ≈0,此時(shí)有功功率P≈S。變頻器的動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償功能可使無(wú)功功率近似為0，從而增大電網(wǎng)的有功功率，減少了無(wú)功損耗。另外，功率因數(shù)的改善還可節(jié)省很大一部分電網(wǎng)容量，直觀的體現(xiàn)在水泵電機(jī)溫升降低、噪音降低，供電發(fā)電機(jī)機(jī)組溫升降低、噪音降低，大大地延長(zhǎng)設(shè)備維修周期及使用壽命。
3、軟啟動(dòng)器節(jié)電功能
由于電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流等于（7～8）倍額定電流，因此通常在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)電機(jī)和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過(guò)高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)對(duì)設(shè)備的使用壽命極為不利。因變頻器的軟啟動(dòng)功能將使得啟動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于額定電流，實(shí)現(xiàn)電機(jī)真正意義上的軟啟動(dòng)，不但減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，更對(duì)設(shè)備的使用將有明顯改善。

二、恒壓供水系統(tǒng)可行性分析
水泵是貴公司的用電量大的設(shè)備。其揚(yáng)程同壓力成正比關(guān)系。水泵全速運(yùn)轉(zhuǎn)，揚(yáng)程大，壓力高。不能根據(jù)需要準(zhǔn)確調(diào)節(jié)揚(yáng)程，造成電能大量的消耗。
根據(jù)水泵機(jī)械定理：
P（功率）=Q（流量）×H（水壓）（水壓和揚(yáng)程成正比關(guān)系）
當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速?gòu)膎度到n’時(shí)，流量Q，水壓H，及軸功率P的變化關(guān)系如下：Q’=Q（n/n），H’=H（n/n）2，P’= P（n/n）3。由此可見(jiàn)，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速?gòu)膎變到n’時(shí)，其功率成立方的比例下降。

三、系統(tǒng)介紹
我司設(shè)計(jì)的變頻給水設(shè)備控制器采用最新微電腦處理設(shè)計(jì)制造，配備液晶中文顯示器，應(yīng)用簡(jiǎn)單方便，其主要特點(diǎn)有：
1、外部接線簡(jiǎn)單。控制器已將各種復(fù)雜的邏輯控制軟件化，用戶只需通過(guò)菜單設(shè)置，可使控制器適用于不同的供水控制系統(tǒng)特別是當(dāng)要求改變控制方式時(shí)在大多數(shù)情況下，只需在顯示器上改變菜單的設(shè)置，即可達(dá)到目的，而無(wú)需改變外部復(fù)雜的外部接線。
2、可靠性高。由于控制器已將各種功能模塊集成于內(nèi)部，外部配件少、使用低壓控制電源（+24V）及接口連線簡(jiǎn)單，進(jìn)一步降低了整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的機(jī)會(huì)。
3、調(diào)試簡(jiǎn)單方便（見(jiàn)6.3節(jié)“控制柜的整體調(diào)試”）。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，大多數(shù)控制系統(tǒng)在完成外部接線后，在泵組及管網(wǎng)正常的情況下，極短時(shí)間內(nèi)（小于半小時(shí)）即可調(diào)整完畢。
4、豐富而完美的漢字提示，使一般的操作人員無(wú)需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的培訓(xùn)，也能對(duì)各項(xiàng)操作應(yīng)用自如。漢字直接顯示系統(tǒng)的運(yùn)行工況，使操作者能夠清楚地了解設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，減少了人為的，因操作失誤所造成的故障。
5、水壓設(shè)定控制直觀、準(zhǔn)確、操作方便簡(jiǎn)單。內(nèi)置多種水壓設(shè)置方式（包括分時(shí)動(dòng)態(tài)設(shè)定及定時(shí)啟動(dòng)、停止控制器運(yùn)行等），以適應(yīng)于不同的控制系統(tǒng)，同時(shí)可采用開(kāi)關(guān)信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)換水壓控制值，而且水壓控制準(zhǔn)確、穩(wěn)定在所需壓力范圍之內(nèi)。
6、同步、準(zhǔn)確、無(wú)誤的壓力顯示。控制器內(nèi)部采用查表法求取實(shí)際壓力，就算采用一般誤差較大的遠(yuǎn)程壓力表，也能使水壓顯示值與管網(wǎng)壓力表的指針保持一致；使操作者能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地了解管網(wǎng)的實(shí)際壓力情況，使系統(tǒng)設(shè)備顯得更加先進(jìn)及精密靠。
7、系統(tǒng)功能完善。與目前國(guó)內(nèi)同類設(shè)備比較，本設(shè)備更顯示出其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)備工作現(xiàn)場(chǎng)，工程人員可根據(jù)泵組的實(shí)際情況在顯示屏的提示下，隨時(shí)改變各種控制參數(shù)，由此保證泵組處于最優(yōu)化的運(yùn)行狀態(tài)；而一般的可編程控制器必須通過(guò)改變程序，才能達(dá)到，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，帶來(lái)很大的麻煩。
8、系統(tǒng)保護(hù)功能齊全。除具有一般的電器保護(hù)功能外，在系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)設(shè)置方面，對(duì)已設(shè)定完畢的參數(shù)具有二級(jí)密碼保護(hù)，非操作人員無(wú)法隨意改變，使系統(tǒng)的正常運(yùn)行更加可靠。
9、控制精度高。本控制程序中所有的模擬量均為數(shù)碼處理。改良的PID字控制系統(tǒng)能夠避免一般PID死區(qū)（對(duì)水泵控制而言）所帶來(lái)的控制誤差，使系統(tǒng)的供水壓力更加穩(wěn)定。
10、有的機(jī)組睡眠功能的最新應(yīng)用。可使機(jī)組在每天的零流量的區(qū)域中自動(dòng)啟、停、間歇型的供水方式，使節(jié)電效果更佳，使控制系統(tǒng)更加受直接用戶歡迎。
11、控制功能先進(jìn)。控制系統(tǒng)可在漢字顯示屏上明確顯示其工頻、變頻、轉(zhuǎn)換的運(yùn)行工況。以最先進(jìn)的控制技術(shù)、最優(yōu)化的運(yùn)行方式使泵組自動(dòng)“交替循環(huán)”運(yùn)行。本系統(tǒng)還具有鎖泵功能，用戶可根據(jù)情況任意選擇泵組參與運(yùn)行，或鎖住需要停止運(yùn)行的泵組。在任何受控水泵出現(xiàn)故障的情況下，可運(yùn)行的泵組正常循環(huán)運(yùn)行，不影響系統(tǒng)的正常工作，同時(shí)，系統(tǒng)采用了最優(yōu)化的循環(huán)運(yùn)行方式。
12、維修簡(jiǎn)單方便。獨(dú)有的系統(tǒng)故障檢測(cè)、明確的故障部位（中文）提示，使工程人員能夠清楚地了解故障所在。同時(shí)，可以在顯示屏上直接查看外部接線端子的輸入輸出狀態(tài)，幫助維修人員檢查故障發(fā)生的部位和原因。

四、系統(tǒng)運(yùn)行原理
系統(tǒng)采用目前世界上最新變頻調(diào)速的技術(shù)，對(duì)水泵電機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速；通過(guò)壓力傳感器反饋管網(wǎng)壓力的信號(hào)，根據(jù)用水量的變化，由控制器和變頻器配合控制兩臺(tái)水泵的運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定供水。
１．當(dāng)用水量增加時(shí)，7.5KW水泵的轉(zhuǎn)速也跟隨加快，當(dāng)7.5KW的變頻器工作于最大轉(zhuǎn)速（50Hz運(yùn)行）仍然無(wú)法滿足用水泵要求時(shí)，7.5KW變頻泵切換為工頻運(yùn)行。（主回路切換至三相工頻電源），１１ＫＷ泵隨即進(jìn)入變頻運(yùn)行，以增加供水量，此過(guò)程稱為加泵；當(dāng)用水量減少時(shí)，１１ＫＷ變頻泵的轉(zhuǎn)速也跟隨降低，當(dāng)１１ＫＷ變頻泵進(jìn)行于較低頻率時(shí)，由于管網(wǎng)存在一定的水壓，變頻泵實(shí)際上已不能向水管注入供水，此時(shí)減少7.5KW泵組的運(yùn)行數(shù)量。當(dāng)水量不足時(shí)，１１ＫＷ泵組又變?yōu)楣ゎl運(yùn)行。7.5KW變?yōu)樽冾l運(yùn)行。這樣就達(dá)到了循環(huán)恒壓供水．節(jié)能的目的。
２．控制保壓管網(wǎng)的２.２KW水泵用一臺(tái)變頻器控制，原理同上。

五．總結(jié)
總之，節(jié)能降耗，降低成本，不僅給貴公司帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益，而且還可以給貴公司顯著的社會(huì)效益，如此利國(guó)、利民又利己，一舉多得之事，何樂(lè)而不為之！深圳市森海實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司愿與貴公司攜手共進(jìn)，在節(jié)能領(lǐng)域中共創(chuàng)美好未來(lái)！