采用電子壓力傳感器的生活小區變頻恒壓供水方案

發布時間：2015-8-12??????發布人：澤天傳感??????點擊：

一、概述

本工程為住宅樓工程，供18層2棟，23層3棟，建筑物高度72米，供水分區：1－3層由市政管網直接供給，4－15層由中區變頻恒壓供水設備加壓，服務用戶396戶，16－23層由高區變頻恒壓供水設備加壓，服務用戶162戶。工程中生活用水由市政自來水管網供給，給水管為DN150，用水高峰時期水壓力約為0.2～0.3MPa左右。

二、設計依據

1、本工程的基本資料；

2、《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003。

三、設計的基本思想

本方案本著節能、環保、安全，高效、降低運行成本，減少維護費用等原則，采用設計技術先進，運行可靠，應用廣泛的變頻恒壓供水方案。

四、工作原理

在供水系統中，恒壓供水是指通過檢測管網壓力，在供水網系中用水量發生變化時，而控制出口壓力保持在設定值不變的控制方式。一般使用水泵時，選用的設備額定流量通常都超過實際需要的流量，而實際用水過程中所需的流量會發生變化，如在樓宇供水中，白天和夜晚的用水量變化很大，采用閥門來調節流量的方式使用較為普遍。雖然方法簡單，但這種方式實際上是通過人為增加阻力的辦法達到調節的目的，這種節流調節方法浪費了大量的電能，同時設備的使用和維護成本較高。

近年來，隨著變頻調速技術的日益成熟，其顯著的節能效果和可靠穩定的控制方式，在供水系統中得到廣泛的應用。變頻恒壓供水系統對水泵電機實行無級調速，依據用水量及水壓變化通過微機檢測、運算，自動改變水泵轉速保持水壓恒定以滿足用水要求，是目前最先進，合理的節能供水系統。與傳統的水塔、高位水箱、氣壓罐等供水方式比較，不論是投資、運行的經濟性、還是系統的穩定性、可靠性、自動化程度等方面都具有優勢。變頻恒壓供水系統一般應用于以下場合：

1、適用于任何自來水壓力不足需要加壓供水的地區；2、滿足新建的住宅小區或辦公樓等生活用水；3、原有供水系統（如氣壓、水塔、高位水箱、自來水廠）供水改造；4、提供低層自來水壓力不能滿足要求的消防用水；5、自來水廠的大型給水中間加壓泵站；6、工礦企業的生產、生活用水等；7、各種循環水系統。

五、總體方案

恒壓供水系統框圖

上圖為恒壓供水系統框圖，供水壓力由用戶在PID調節器上設定，同時壓力傳感器將管路的實際壓力反饋給PID調節器，經過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定端，再由變頻器控制電機及水泵的轉速、最終調節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↓—— 壓力設定值與返饋值的差值↑ —— PID輸出↑ —— 變頻器輸出頻率↑ —— 水泵電機轉速↑ —— 供水流量↑—— 管路水壓趨于穩定

該系統的主要特點

（1）高效節能。與傳統供水方式相比變頻恒壓供水能節能30%-60%。（2）占地面積小，投入少，效率高。（3）配置靈活，自動化程度高，功能齊全，靈活可靠。（4）運行合理，由于一天內的平均轉速下降，軸上的平均扭矩和磨損減少，水泵的壽命將大為提高。（5）由于能對水泵實現軟停和軟起，并可消除水錘效應（水錘效應：直接起動和停機時，液體動能的急劇變人，導致對管網的極大沖擊，有很大破壞力）。（6）操作簡便，省時省力。

六、主要設備選型

澤天傳感設計的變頻給水設備控制器采用最新微電腦處理設計制造，應用簡單方便，其主要特點有：

1、外部接線簡單。控制器已將各種復雜的邏輯控制軟件化，用戶只需通過菜單設置，可使控制器適用于不同的供水控制系統特別是當要求改變控制方式時在大多數情況下，只需在顯示器上改變菜單的設置，即可達到目的，而無需改變外部復雜的外部接線。

2、可靠性高。由于控制器已將各種功能模塊集成于內部，外部配件少、使用低壓控制電源（+24V）及接口連線簡單，進一步降低了整個系統出現故障的機會。

3、調試簡單方便。根據使用經驗，大多數控制系統在完成外部接線后，在泵組及管網正常的情況下，極短時間內（小于半小時）即可調整完畢。

4、水壓設定控制直觀、準確、操作方便簡單。內置多種水壓設置方式（包括分時動態設定及定時啟動、停止控制器運行等），以適應于不同的控制系統，同時可采用開關信號自動轉換水壓控制值，而且水壓控制準確、穩定在所需壓力范圍之內。

5、同步、準確、無誤的壓力顯示。控制器內部采用查表法求取實際壓力，就算采用一般誤差較大的遠程壓力表，也能使水壓顯示值與管網壓力表的指針保持一致；使操作者能夠準確無誤地了解管網的實際壓力情況，使系統設備顯得更加先進及精密靠。

6、系統功能完善。與目前國內同類設備比較，本設備更顯示出其獨特的優點。在設備工作現場，工程人員可根據泵組的實際情況在顯示屏的提示下，隨時改變各種控制參數，由此保證泵組處于最優化的運行狀態；而一般的可編程控制器必須通過改變程序，才能達到，對于現場作業，帶來很大的麻煩。

7、系統保護功能齊全。除具有一般的電器保護功能外，在系統的技術參數設置方面，對已設定完畢的參數具有二級密碼保護，非操作人員無法隨意改變，使系統的正常運行更加可靠。

8、控制精度高。本控制程序中所有的模擬量均為數碼處理。改良的PID字控制系統能夠避免一般PID死區（對水泵控制而言）所帶來的控制誤差，使系統的供水壓力更加穩定。

9、先進的機組睡眠功能應用。可使機組在每天的零流量的區域中自動啟、停、間歇型的供水方式，使節電效果更佳，使控制系統更加受直接用戶歡迎。

10、維修簡單方便。獨有的系統故障檢測、明確的故障部位提示，使工程人員能夠清楚地了解故障所在。

七、軟件設計

該系統有“手動”、“自動”兩種控制方式：

1手動方式此方式下由變頻器的設定頻率控制水泵的轉速，水泵的啟停由對應的手動按鈕控制，按啟動鍵該鍵對應的水泵啟動，按停止鍵對應的水泵停止，水泵的狀態由相應的指示燈指示。此方式用于設備調試及檢修。

2自動方式供水柜安裝一臺變頻器拖動三臺水泵，通過操作面板輸入的給定壓力與由壓力變送器送入的水泵出水壓力進行比較，由變頻器通過PID調節自動調整變頻器的運行頻率，使水泵在變頻器拖動下實現恒壓變量供水，恒壓供水壓力可在1500-5000kpa間連續調整。為實現流量大范圍變化恒壓供水，供水控制器還完成水泵拖動中變頻/工頻運行的上、下行切換。當供水壓力降低，變頻器輸出頻率增大，一直增至頻率上限，水泵將由變頻運行切換到工頻運行，同時啟動另就一臺水泵變頻運行；當供水壓力增大，變頻器輸出頻率減小，一直減至頻率下限，工頻運行的水泵將停止運行，變頻運行的水泵繼續運行在變頻狀態。

八、投資效益分析

1，直接經濟效益節約電能對于泵和風機，流體流量與轉速一次方成正比，轉矩與轉速的二次方成正比，而功率與轉速的三次方成正比，轉速降低，電機功耗將以三次方下降，因此變頻調速的節電效果非常顯著。如果流量由100%降到70%，則轉速降到70%，壓頭降到49%，而電機的功耗降到34.3%，理論上節能65.7%。如果原本采用風門、閥門調節，流量降低、壓頭增加，電機功率減少5%，這樣，變頻調速比風門、閥門類調節節能60%左右。

2，間接經濟效益減輕了主送電變壓器的負擔、增大了變壓器的寬裕度，因而增加了用戶的負荷使用容量；延長設備的使用壽命20%—30%；提高使用的安全保障，可減少設備維護支出25%—50%；可節約工時25%—50%。

3、改造后其它各方面優越性

1）. 可以大量節約電能；2）. 采用獨特的空間矢量（SVPWM）調制方式；3）. 操作簡單，具有鍵盤鎖定功能，防止誤操作；4）. 電機運行噪聲大大降低；5）. 供水壓力平穩，提高了壓力控制精度；6）. 具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能；7）.對機械方面也是大有益處，在低于原設計轉速的情況下運行，各轉動部件的磨損大降低，水泵的使用壽命延長減少維修與維護費用，提高生產效益與生產效率。

九、系統報價

十、售后服務

1）、產品保修：12個月免費維修、因質量問題三個月免費更換產品。

2）、產品更換 a、屬于產品質量問題，由我司承擔維修費用。b、不屬于產品質量問題導致的維修及產品更換做到，方便客戶，僅收成本費用。c、非保修期發生的維護、維修及產品的更換僅收回成本費（含材料、人工及費用）。

3）、品質保證，用心服務

本產品品質保證按如下條款辦理：產品出貨后因產品質量問題，12個月內保修。設備交付使用后電話回訪，指導檢查機器，發現問題于未然，不讓設備出現故障。設備一旦發生故障，會受到系統旁路功能的保護，不會影響設備的正常使用。本公司接到客戶保修電話后，24小時趕到現場進行維修。無論從何處購買澤天傳感產品，均享受終身有償服務。上門維修，紀律嚴明，用心服務，客戶至尊。

由于地震、火災、雷擊、風水災害、異常電壓或其他自然災害的原因所引起的故障屬有償維修；不正確的操作和未經允許自行修理所引起的問題屬有償維修；

4）技術培訓

a．培訓相關操作人員，教授控制技術；b．提供節能控制系統電氣控制原理圖；c．提供變頻器使用說明書、供水專用控制器使用說明。

十一、結論