恒壓供水案例
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深圳市英威騰電氣有限公司是以變頻器及相關(guān)電力電子產(chǎn)品為主導(dǎo), 集研發(fā)、制造與銷售為一體的高科技企業(yè)。公司依托近十年在技術(shù)和市場方面的積累，于2002年4月整合后取得迅猛發(fā)展，年平均增長超過100%，躋身國內(nèi)行業(yè)十強，被深圳市政府評為“高新技術(shù)企業(yè)”和“軟件企業(yè)”。
“眾誠德厚，業(yè)精志遠”是英威騰人信守的經(jīng)營理念；以誠立業(yè)，以德立人是我們的價值取向；團結(jié)合作，寬以待人是我們處事的準則；精益求精，不斷創(chuàng)新是我們對產(chǎn)品永恒的追求；立足傳動領(lǐng)域，將“INVT”打造成為國際化品牌是我們的目標和使命。
英威騰公司始終以“提供最優(yōu)化的產(chǎn)品”作為對顧客的承諾,誠信互利，共同發(fā)展作為與合作伙伴達成雙贏的基礎(chǔ)。
二、 供水系統(tǒng)節(jié)能分析
在供水系統(tǒng)中，最基本的控制對象是流量，供水系統(tǒng)的基本任務(wù)就是要滿足用戶對流量的需求。目前，常見的流量控制方式有閥門控制和轉(zhuǎn)速控制兩種。
1. 閥門控制
即通過調(diào)節(jié)閥門開度來控制流量。此時，供水系統(tǒng)的管道阻力將隨閥門開度的改變而改變，而揚程特性保持不變。
在供水系統(tǒng)設(shè)計時，其水泵揚程及供水流量都是以滿足用戶的最大可能需求而選定的，且留有一定余量。而實際應(yīng)用當中，系統(tǒng)在大部分時間里都是非滿負荷運行的，這就必須要減小閥門開度，調(diào)整供水流量。這樣，管道阻力隨之增大，從而產(chǎn)生大量的截流損失。這種控制方式不僅會浪費許多電機輸出功率，而且因為管阻特性的改變，整個系統(tǒng)的供水效率也會大為降低。
2. 轉(zhuǎn)速控制
即通過改變水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，而閥門的開度保持不變（一般保持最大開度）。當水泵轉(zhuǎn)速改變時，供水系統(tǒng)的揚程特性隨之改變，而管阻特性不變。
在這種控制方式下，通過變頻調(diào)速技術(shù)改變水泵電機的轉(zhuǎn)速，水泵的供水流量可隨著用水流量的改變而改變，達到真正的供需平衡，在節(jié)能的同時，也可使整個系統(tǒng)達到最佳工作效率。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日趨成熟，這種控制方式得到了越來越多的推廣應(yīng)用。
3. 節(jié)能理論依據(jù)
由流體力學(xué)理論可知，大部分流體傳輸設(shè)備（如離心式水泵、風(fēng)機等）的輸出流量Q與其轉(zhuǎn)速n成正比；輸出壓力或揚程P與其轉(zhuǎn)速n的平方成正比；輸出功率N與其轉(zhuǎn)速n的三次方成正比，用數(shù)學(xué)公式可表示為：
Q ＝ K1 × n
P ＝ K2 × n2
N ＝ Q × P ＝ K3 × n3 (K1、 K2 、K3為比例常數(shù))
由上述原理可知，降低水泵的轉(zhuǎn)速，水泵的輸出功率將下降更多。例如，將電機的供電頻率由50Hz降為40Hz，則理論上，頻率改變后與改變前的輸出功率之比為 (40/50)3 = 51.2%。
敝司長期實踐證明，在供水系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變水泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道中的流量，以取代閥門調(diào)節(jié)方式，能取得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在30％以上。另外，變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速的特點可實現(xiàn)對流量的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，同時減少啟動沖擊并延長機組及管組的使用壽命。
三、恒壓供水節(jié)能方案
如上所述，流量是供水系統(tǒng)的基本控制對象，供水流量需要隨時滿足用水流量。在供水系統(tǒng)中，管道中的水壓能夠充分反映供水能力與用水需求之間的關(guān)系：
若 供水流量 > 用水流量 → 管道水壓上升↑
若 供水流量 < 用水流量 → 管道水壓下降↓
若 供水流量 = 用水流量 → 管道水壓不變
所以,保持管道中的水壓恒定，就可保證該處供水能力恰好滿足用水需求，這就是恒壓供水系統(tǒng)所要達到的目的。
n 恒壓供水系統(tǒng)框圖
左圖為恒壓供水系統(tǒng)框圖，供水壓力由用戶在PID調(diào)節(jié)器上設(shè)定，同時壓力傳感器將管路的實際壓力反饋給PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)過PID算法得出的比較變量將以模擬量的形式接入到變頻器的頻率設(shè)定端，再由變頻器控制電機及水泵的轉(zhuǎn)速、最終調(diào)節(jié)水泵的輸出流量達到恒壓供水目的，滿足供水及用水平衡。
整個控制過程如下：
用水需求↑ —— 管路水壓↓—— 壓力設(shè)定值與返饋值的差值↑ —— PID輸出↑ —— 變頻器輸出頻率↑ —— 水泵電機轉(zhuǎn)速↑ —— 供水流量↑—— 管路水壓趨于穩(wěn)定
n 電器控制方案
貴司水泵電機清單如下：
以上數(shù)據(jù)表明，貴司供水系統(tǒng)都為多泵供水系統(tǒng)，用水需求有一定變化，因每組水泵的數(shù)量不多，所以水泵的起停切換頻率不會太高，從投資效益方面考慮，建議貴司采用“一拖二”節(jié)能控制模式：
即每兩臺水泵為一組安裝一臺變頻器，可選擇其中任意一臺水泵做主泵、由變頻器直接拖動進行變頻運行；另一臺水泵做輔泵、根據(jù)用水需求由變頻器多功能輸出端子自動控制其起停，輔泵只做工頻運行。
因此2臺22KW電機需配1臺22KW變頻器；4臺55KW電機需配2臺55KW變頻器；對于3臺45KW電機，為了均衡設(shè)備的機械磨損，建議其中2臺為一組配1臺45KW變頻器，剩余1臺電機單獨配1臺變頻器，平時可同時啟動兩臺水泵做變頻節(jié)能運行，充分挖掘節(jié)能空間。以3臺45KW水泵為例，其電路控制示意圖如下：
每臺電機的電路上都加安裝了“市電”、“節(jié)電”接觸器，這樣可以有“自動”、“手動”兩種工作模式選擇：手動模式下，變頻器不工作，整套系統(tǒng)按原有方式手動起停、工頻運行；自動模式下，主泵（1#或2#任選）由變頻器直接拖動，輔泵則由變頻器多功能端子控制，原有啟動按鈕無效。
該方案的特點是投入設(shè)備少，操作簡單，故障率低，非常適合水泵數(shù)量較少的恒壓供水系統(tǒng)。
n 節(jié)能系統(tǒng)特點
A. 變頻器界面為LED顯示，設(shè)定參數(shù)豐富；鍵盤布局簡潔、易于操作。
B. 變頻器有過流、過壓、過熱、缺相等多種電子保護裝置，并具有故障報警輸出功能，可有效保護供水系統(tǒng)的正常運作；
C. 專用數(shù)字PID調(diào)節(jié)器為LED雙屏顯示，參數(shù)設(shè)定方便，易于監(jiān)控；
D. 加裝變頻節(jié)能器后，水泵電機具有軟啟動及變頻調(diào)速功能，可有效降低系統(tǒng)的機械磨損，同時減輕管路負擔(dān)。
E. 有“手動”“自動”兩種工作模式，在變頻器出現(xiàn)故障的情況下，仍可按原有工作方式繼續(xù)運行。
四、工程投資及效益
n 工程投資分析
根據(jù)貴司供水系統(tǒng)的工況，建議該工程使用敝司G9系列通用型變頻器，其特點是適用范圍廣，運行穩(wěn)定，過載能力強，操作維護簡便，由此可得出下表：（表中的工程單價已包含變頻器、PID調(diào)節(jié)器、工控柜、安裝調(diào)試費等工程費用）
n 工程效益預(yù)測
根據(jù)貴司所提供的供水系統(tǒng)參數(shù)及敝司以往工程改造經(jīng)驗，每月平均節(jié)電率預(yù)設(shè)為30％，可推出下表：
五、售后服務(wù)說明
n 技術(shù)培訓(xùn)
1．培訓(xùn)相關(guān)操作人員，教授控制技術(shù)；
2．提供節(jié)能控制系統(tǒng)電氣控制原理圖；
3．提供變頻器使用說明書、數(shù)字PID調(diào)節(jié)器使用說明；
n 售后服務(wù)
1．售出設(shè)備壹年半內(nèi)免費保修；
2．設(shè)備發(fā)生故障，接報后工作日24小時內(nèi)到現(xiàn)場，及時處理維修。
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