




版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
恒壓變頻供水(一)
論文關鍵詞:恒壓變頻供水PLC壓差供水自動控制
論文摘要:建設節約型社會,合理開發、節約利用和有效保護水資源是一項艱巨任務。根據高校用水時間集中,用水量變化較大的特點,分析了校園原供水系統存在成本高,可靠性低,水資源浪費,管網系統待完善的問題。提出以利用自來水水壓供水與水泵提水相結合的方式,并配以變頻器、軟啟動器、PLC、微泄露補償器、壓力傳感器、液位傳感器等不同功能等傳感器,根據管網的壓力,通過變頻器控制水泵的轉速,使水管中的壓力始終保持在合適的范圍。從而可以解決因樓層太高導致壓力不足及小流量時能耗大的問題。
另外水泵耗電功率與電機轉速的三次方成正比關系,所以水泵調速運行的節能效果非常明顯,平均耗電量較通常供水方式節省近四成。結合使用可編程控制器,可實現主泵變頻,副泵軟啟動,具有短路保護、過流保護功能,工作穩定可靠,大大延長了電機的使用壽命。
ABSTRACT:Buildingtheconservation-orientedsociety,thereasonabledevelopment,savesandtheeffectiveprotectingwaterresourcesisanarduoustask.Becentralizedaccordingtotheuniversitywaterusedtime,thewaterconsumptionchangemajorcharacteristic,analyzedthecampusoriginalwatersupplysystemexistencecosttobehigh,thereliabilitywaslow,thewaterresourceswaste,thepipenetworksystemtreatedtheconsummationthequestion.Proposedthatdrawswaterthewaywhichusingtherunningwaterhydraulicpressurewatersupplyandthewaterpumpunifies,andmatchesbytheinverter,thesoftstarter,PLC,Microrevealsthecompensator,thepressuretransmitter,thefluidpositionsensorandsoon.accordingtothenetworkmanagementpressure,controlswaterpump‘srotationalspeedthroughtheinverter,causesinwaterpipe‘spressuremaintainsatthroughouttheappropriatescope,thusmaysolvetheproblemwhichthefloorhighpressureistooinsufficientwhensmallcurrentcapacitytheenergyconsumptionisbig.
Moreoverthewaterpumpconsumestheelectricpowerandtheelectricalmachineryrotationalspeedisproportionalthreecubedtherelations,thereforethewaterpumpvelocitymodulationmovement‘senergyconservationeffectisobvious,theaveragepowerconsumptionusualwatersupplywaysaves40%.Theunionusestheprogrammablecontroller,mayrealizethemainpumpfrequencyconversion,theauxiliarypumpsoftstart,hastheshortcircuitprotection,theoverflowprotectionfunctionstably,theworkreliable,lengthenedelectricalmachinery‘sservicelifegreatly.
Keywords:Constantpressurefrequencyconversionwatersupply,PLC,differentialpressurewatersupply,automaticcontrol
第一章緒論
恒壓供水問題的提出
水已經成為中國21世紀的熱點問題,水有其自然屬性,它既是一種特殊的、不可替換的資源,又是一種可重復使用、可再生的資源;水又有其經濟和社會屬性,不僅工業、農業的發展要靠水,水更是城市發展、人民生活的生命線。
變頻調速恒壓供水技術其節能、安全、供水高品質等優點,在供水行業得到了廣泛應用。恒壓供水調速系統實現水泵電動機無級調速,依據用水量的變化自動調節系統的運行參數,在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求是當今先進、合理的節能型供水系統。在實際應用中如何充分利用變頻器內置的各種功能,對合理設計變頻器調速恒壓供水設備,降低成本、保證產品質量等有著重要意義。
而高校校園的供水和一般城市供水相比較則有些特殊。主要是由于校園內學生住宿區一般都較為集中,造成了學生宿舍、食堂的用水十分集中,且用水量較大。而其它建筑物如教室、實驗室、教師住宿區等的用水量則相對較少。同時,用水的時間性強,一般在早上六點到八點,中午十一點到下午兩點,下午五點到七點,晚上九點到十點四個時間段用水量最大,而其它時間則用水量一般。某高校的某區供水方式為:把城市自來水管網的水源取到蓄水池后,用水泵抽到校園內高位水池,再由高位水池向校園管網供水。這種方法的缺點是隨著高校的擴招,學生人數顯著增多,造成了經常性的供水不足,特別是學生宿舍和食堂最為明顯,影響了學生和教師的正常生活秩序。同時該供水方式還存在如下問題:
供水成本高。由于校園內的用水全部單純采用水泵供水,造成電能的極大浪費和機電設備的大量損耗。
供水可靠性低。由于水泵采用人工操作方式,高位水池的水位只能靠人為估計,而且高位水池離水泵房較遠,無法做到準時開機和停機。會造成供水中斷或出現高位水池水位過高而溢流,電能和水資源造成浪費。另外,如果蓄水池水位過低,還會造成水泵空轉,導致電能浪費和機電設備的加速損耗。
水資源浪費。除水泵不能準時停機而造成的溢流浪費外。學生因高峰期供水中斷,故經常打開閥門未關,造成來水后的浪費。很多學生在上課前或睡覺前打開閥門,用水桶或臉盆接水、貯水,造成來水后大量溢流,極大地浪費了水資源,增大了供水成本。
校園管網系統設計有缺陷。對于一般建筑物,如教室、實驗室、教師住宿區等,本來城市自來水的正常供水即可滿足其用水量要求,但采用水泵供水后反而會出現樓房頂層供水不足的現象。同時,用水量大的學生宿舍屋頂水池設計偏小,調節能力較差。
國內恒壓供水系統的現狀
國內恒壓供水系統研究狀況
目前,就國內而言,歸結起來主要采用以下三種方法:
水池-水泵-管網系統-用水點
這種方式是集中供水。對于一、二層是商業群房,群房上建有多幢住宅的建筑,目前較多采用此種供水方案。一般設計有地下生活水池一座,集中恒壓變頻供水,不設屋頂水箱。主水泵一般有三臺,二開一備自動切換,副泵為一般為一小流量泵,夜間用水量小時主泵自動切換到副泵,以維持系統壓力基本不變。
恒壓變頻供水是較為理想和先進的。首先恒壓變頻供水保證出水壓力不變,根據用水量大小進行變頻供水,既節約電能,又保證水泵軟啟動,延長了水泵壽命。各臺水泵自動輪換使用,即最先投入使用的水泵最早退出運行,這樣各臺水泵壽命均等,而且一旦水泵出現故障,該系統能自動跳過故障泵運行。如圖1-1所示。
水池-水泵-高位水箱-用水點
此方式也是集中供水。單幢次高層和高層建筑的高壓供水區較多采用該種方案。一般也需要設計有一座地下水池,通過兩臺水泵抽水送至高位水箱,再由高位水箱向下供水至各用水點。該方式是較成熟的水泵、水箱供水方式。
單元水箱-單元增壓泵-單元高位水箱-各單位用水點
此方式已簡化為單元總水表進水。單元水箱和單元增壓泵實際上是一個整
體,我們稱之為單元增壓器。由于有屋頂水箱,高水位時停泵,低水位時啟泵,這樣,水泵也有了停息時間,既省電又不至于一停電就停泵無水供應,用水有了保障,社會效益較好。
圖1-1傳統恒壓供水方式
各類供水系統的比較
水池-水泵-管網系統-用水點是目前國內外普遍采用的方法。該系統供水采用變頻泵循環方式,以“先開先關”的順序關泵,工作泵與備用泵不固定死。[1]這樣,既保證供水系統有備用泵,又保證系統泵有相同的運行時間,有效地防止因為備用泵長期不用發生銹死現象,提高了設備的綜合利用率,降低了維護費用。
水池-水泵-高位水箱-用水點這種供水方式通過水泵抽水送至高位水箱,再由高位水箱向下供水至各用戶。但是這第種二次供水方式不可避免造成二次污染,影響居民的身體健康。所以這種方案并不可取,終將淘汰。
單元水箱-單元增壓泵-單元高位水箱-各單位用水點的確也達到了樓房高層的用戶不因城市供水管網水壓減小而用不到水的目標,但是它的投資較大,總費用比上兩種方式增加一、二十萬元。這些費用要在用戶的水電費上來扣除,這對于居民和學校來說是巨大的壓力,所以也不可取。
結合校園用水的特點和經濟效益的考慮,決定采用恒壓變頻供水系統。但上述的恒壓供水系統有一個很大的弊病,就是在一個變頻泵已經工作但壓力仍然達不到設定壓力,需要啟動另外一個泵時把主線路從變頻器切換到工頻線路上,從理論上講是不錯的,變頻器輸出電壓是380V,工頻線路輸出的也是380V。但是實際應用中工頻線路的電壓是不定的。一般在水廠的配電室里對外輸出有兩到三個檔,一個是春秋季節時用的380V的供電電壓,另一個是夏天時用的420V或420V以上,設所需水壓,單泵只能達到,則需要加泵,當線路由變頻切換到工頻時,電壓突然增大,多出來的電壓會使水泵向上抽更多的水,很有可能使水壓超過設定值,PLC根據壓力傳感器的信號令A泵退出運行,但實際水壓并未達到穩定后仍然需要加泵,B泵頻率上升至50Hz,切換線路并啟動C泵,切換時又遇到剛才的狀況,導致水泵頻繁切換,但水壓始終上不去。
本課題的總體方案
系統的總體布局圖
圖1-2系統總體布局圖
系統的總體方案
系統采用3臺水泵并聯運行方式,把1泵和變頻器連接,實現變頻運行。為保護電機,2泵和3泵用軟起動器來啟動,起動參數可調,而且采用軟起動具有軟停車功能,即平滑減速,逐漸停機,它可以克服瞬間斷電停機沖擊電流大的弊病,減輕對管道的沖擊,避免高程供水系統的“水錘效應”,減少設備損壞。
在工作過程中,壓力傳感器將主管網水壓變換為電流信號,經模擬量輸入模塊,輸入PLC,PLC根據給定的壓力設定值與實際檢測值進行PID運算,
輸出控制信號經模擬量輸出模塊至變頻器,調節水泵電機的頻率。當用水量較小時,一臺泵在變頻器的控制下恒壓運行,當用水量大到水泵全速運行也不能保證管網的壓力達到設定值時,壓力傳感器上傳的信號被PLC檢測到,PLC自動將變頻泵的頻率降至出水頻率,同時將第二臺泵軟啟動投入到工頻運行,以保持壓力的穩定,此時管網壓力恒定依靠調節變頻泵頻率實現;一段時間后,若2臺泵運轉仍不能滿足壓力的要求,則依次將軟啟動下一臺水泵。當用水量減少時,首先表現為變頻器已工作在最低速信號有效,這時實際壓力值大于設定壓力,PLC將最后啟動的工頻泵停掉,以減少供水量。一段緩沖時間后,當變頻器仍工作在出水頻率以下時,PLC再軟停車停掉第2臺工頻運行的電機,此時管網壓力恒定依靠調節變頻泵頻率實現。
為了防止備用泵銹死,用PLC定時,B、C泵循環備用。循環時間可默認定在每周三凌晨2點,因為這時用水量較少,備用泵循環可順利進行。主要參數的設定可用文本顯示器來設定。省去了改寫程序的麻煩。
本系統的特點
提高備用泵的利用率,是本系統的第一個目的,也是第一個特點。
節能,是設計這套系統的另一個重要目的。第一,普通二級加壓水廠只單純手動控制電機的啟動和切換,這樣在電機啟動時會產生很大的啟動電流,長此以往對電機壽命有很大損害,而且在供水時一直按工頻全速運轉效率低、能耗大。而本系統可根據實際壓力變化自動調整變頻器頻率,從而改變電機轉速,減少了能量的消耗。第二,普通恒壓供水在用水量變化較大時有高效、節能的作用,但在用水量很小的情況下,如晚上,變頻器工作在出水頻率附近,耗電量增大。下面引用我的校外導師的一篇文章來說明。
在山東農村,每村平均戶數在260戶左右,每戶每月用水量大約在3t,每月全村用水量約780t,平均每天用水約26t。經過統計,每天早、中、晚各1h用水量之和占全天用水量的80%左右,即3h供水量為21t,平均7t/h。而其他21h供水總量為,平均/h。如該村選用的潛水電泵是2OOQj32—52/4,額定流量32m/h,額定功率,則在除早、中、晚三時的時間里,其流量占額定流量的%,不足1%,而在早中晚三時,流量占額定流量的21%。根據試驗,當2OOQj32—52/4潛水電泵與變頻設備合理匹配的情況下,當流量達到額定流量21%,其能耗為。
由上面的分析可知,早中晚三時供水總量為80%,而耗電量為·h;而其他21個小時,供水總量為20%,而耗電量為·h。早、中、晚三時供水量80%,只占全天耗電的21%,而其余時間供水量20%,耗電卻占全天的79%。這顯然是極不合理的現象。因此,必須解決好微小流量時能耗大效率低的問題。
當流量較小時,恒壓供水模式將轉換成壓差供水模式。壓差供水模式的工作過程如下,當流量條件滿足壓差方式時,系統自動切換。變頻泵以50Hz的頻率開啟,向微泄露補償器壓水,當壓力達到壓差上限時,水泵停止供水并停機。這時管道的壓力由微泄露補償器來提供。當壓力傳感器檢測到壓力低于壓差下限時,變頻泵再次以工頻把補償器壓滿。在壓力達到壓差上限時,定時器同時計時,在變頻器若干次的啟停后,PLC自動比較壓力由壓差上限到壓差下限的的時間是否低于系統設定的頻率上升時間,若都低于說明需水量已增大,系統就自動切換到恒壓供水狀態。微泄露補償器是比傳統的壓力罐、氣壓罐更先進、更環保的恒壓裝置。只使用普通氣囊儲氣,而微泄露補償器使用高質量橡膠囊儲氣,杜絕了二次污染。
本系統是由變頻技術、壓差—恒壓自動轉換技術及微泄露補
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業或盈利用途。
- 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 護理服務品牌建設與管理
- 輪流接送小孩協議書
- 餐飲股權收購協議書
- 車位噴繪轉讓協議書
- 車輛借款使用協議書
- 輪胎維修合同協議書
- 合作伙伴簽合同協議書
- eve物品委托協議書
- 進口原料分包協議書
- 金冠股份合作協議書
- 礦坑涌水量預測計算規程
- 娛樂用高空滑索裝置項目可行性實施報告
- 廣東省深圳市羅湖區2023-2024學年二年級下學期期末考試數學試題
- 四川省成都市2024年中考道德與法治真題試卷 附答案
- 液化天然氣汽車加氣站技術規范
- (正式版)SHT 3158-2024 石油化工管殼式余熱鍋爐
- 加油站百日攻堅行動實施方案
- 供電企業輿情的預防及處置
- GB/T 41666.4-2024地下無壓排水管網非開挖修復用塑料管道系統第4部分:原位固化內襯法
- 4、《通向金融王國的自由之路》
- 大學生職業素養(高職)全套教學課件
評論
0/150
提交評論