1、供水设备阿勒泰水协恒压变频供水设备有限公司（长沙水协集团）2015-5-282目 录一、公司简介 3二、新型节能变频恒压供水系统 31 设计目标 32 工艺流程简介 33 工况系统运行特点分析 44 控制系统的构成及工作原理 45 控制系统的构成及工作原理 46 设备的选型与功能 67 注意事项 78 两种运行方式 79 系统功能 7三、设备案例展示 83一、公司简介长沙水协（集团）有限公司系中国城镇给排水协会常务理事单位，下设阿勒泰水协恒压变频供水设备有限公司等，在全国各大中小城市招有几十个分支机构，并建立了销售服务网络，有邵阳水协，洞口水协，湘西水协，岳阳水协，衡水水协，信阳水协，丹江口水
2、协，随州水协，洛阳水协，贵阳水协，乌市水协，库尔勒水协，阿勒泰水协，泰安水协，成都水协，遂宁水协，潍坊水协，海口水协，西安水协，临汾水协，运城水协，兰州水协，重庆水协，衡阳水协，宜春水协，银川水协，通辽水协公司等。阿勒泰水协恒压变频供水设备有限公司主要从事高层楼供水设备的研发、制造、销售，产品主要包括无负压变频供水设备、变频恒压供水设备、智能化箱式泵站、箱式无负压供水设备、二次加压供水设备、无塔供水设备、深井变频供水设备、变频控制柜等。产品适用于高楼供水、加压泵站、宾馆酒店热水循环、小区改造、水厂自动化系统、管道直饮水、中水处理、农村安全饮水工程，工矿企业供水等。1951 年-长沙水泵厂最早成
3、为国家水泵试点基地。1978 年至 2006 年,长沙工程机械,传统机械迅猛崛起,成为全国机械之都。1996 年荣获湖南省环境保护产业协会会员证。2000 年成为中国城镇供排水协会团体会员。2006 年系中国城镇给排水协会常务理事单位。2011 年下设长沙水协供水设备有限公司。2012 年评为中国水协设备材料贡献先进单位。2012 年评为中国供排水行业企业文化先进单位。先后取得了 ISO9001 质量管理体系认证、CCC 证、GS 认证、卫生许可批件和多项专利技术、国家重点推广项目。二、新型节能变频恒压供水系统1 设计目标目标为设计一套安全、节能、供水品质较高的消防、生活共用型变频调速恒压供水
4、系统。2 工艺流程简介该消防、供水共用系统主要设备有：系统蓄水池、给水系统为 4 台(三用一备)30 kW 给水泵，消防系统为 3 台(两用一备)1 32 kW 消防水泵。43 工况系统运行特点分析一般工艺供水系统选用的原则为：蓄水池容量应大干每小时最大供水量水泵扬程应大于实际供水高度，水泵流量总和应大于实际最大供水量同时还要根据消防水量的要求考虑适当的放大系统。可见水泵选型是按最不利条件下、最大流量及相应扬程设计的，但由于季节、温度、昼夜的变化，实际用水量的波动很大。另外，水泵是按工频运行时设计的，除高峰时供水，其余大部分时间需要供水流量较小，故水泵多为低负荷工作。怎样使系统管网压力恒定，保
5、障不同供水时段的供水量满足用水量的变化要求，既使设备处于最佳运行状态又达到节能的效果，是我们设计要解决的问题关键点。4 控制系统的构成及工作原理根据该工程供水与消防共用系统的特点，我们设计了一套变频调速控制系统：通过改变电动机定子供电频率而改变电动机转速，使水泵的运行转速随流量的变化而改变即相应改变了水泵转速，使其流量与扬程适应管网用水量的变化，保持管网最不利点的压力恒定，最终达到节能效果。消防、生活供水的变频调速控制系统是由地面(地下)水池、水泵电机、压力传感器、变频器、可编程控制器 PLC 及电动蝶阀等构成的闭环控制系统。其控制系统如图 1 所示。5 控制系统的构成及工作原理通过 2005
6、 年 2008 年试验，配套变频恒压供水设备后，户均年可节省费用52231 元。既节省了工程维修费和管护费，又节省了能源，具有显著的经济和社会效益。分组试验数据见附表。a，生活供水系统：系统开始在向生活管网供水时，首先 1#泵变频启动，水泵电机转速随着调节器输出给变频器控制信号的变化而改变。用水量大时，变频器输出频率升高，用水量小时，频率降低。转速从 0 开始随频率上升，当频率上升到 5OHz(即水泵全速运转)时若此时水压还在下限值(仍不能满足供水需要时)，延时一段时间后，PLC 自动将 1#泵切换到工频运行，同时变频器频率由 5OHz 滑停至 O Hz， 如此时水压仍不满足则启动 2#泵，2
7、#泵由变频器供电投入运行，当 2#泵电机达到全速时若仍不能满足供水要求，则 PLC 自动将 2#泵切换到工频运行：依此规律逐个投入运行 3#或 4#泵 泵的切换过程亦同上。所有水泵电机从静止到运转均设计为由变频器带载软启动，这样就避免了启动冲击电流和启动水泵电机带来的机械冲击。同样 若 3 台泵(假设为 1#、2#和 3#)都处于运行，其中 3#泵处于变频运行工作方式时，如此时用水量减小，变频器输出频率下降，当频率到达下限后，若此时水压仍处于上限值(供水量大于用水量)，则 PLC 会发出指令延时一段时间后使 1#泵停止运行：而变频器此时频率从 0Hz 迅速上升，以维持水压平稳过渡：若此后水压仍
8、处于上限值，则系统自动延时一段时间后将 2#泵停止运行，依此类推。泵组切换控制程序流程如图 2 所示。B，消防系统：在系统处于稳压状态下，变频控制柜控制水泵组向生活管网供水的同时向消防管网供水，保持消防管网恒定在常高压供水状态，水泵同时担当了生活水泵和消防稳压泵的作用。当发生火灾时，消防控制中心发出信号6至 PLC，PLC 自动控制系统切换，由生活供水系统切换为消防供水系统。消防电动蝶阀自动打开，根据规定的消防压力自动启动消防水泵 向消防管网供水。6 设备的选型与功能a水池。系统设地面(地下)水池，水池的容量根据供水系统的设计要求确定，既满足消防用水的瞬时出水量，又满足生活用水的正常需要。为最
9、大限度地减少造价，充分利用水池容量，在设计时将水池分成两部分，一部分为正常运行时为生活供水池，同时又做消防用水的后备储备用水，另一部分为消防专用池，两部分水池的容量总和要满足消防需要。平时只使用生活水池，生活水池的电动蝶阀打开，而通往消防池的电动蝶阀关闭，当进入消防状态时，两水池的电动蝶阀均自动打开，全部用来作为消防用水使用 从而保证充足的消防用水量。b.水泵。泵的选型及数量是以管网在最不利情况(流量最大、扬程最大)为依据，分为给水泵和消防泵。为保持泵的经济运行，应尽量使泵在高效区间运行。利用可编程控制器和变频调速技术，可将现有水泵按照功能分组，统筹安排，根据管网压力变化，按先开先停的原则顺序
10、启停，实现变频软启动，循环运行。接收到消防火警信号，可自动完成由生活系统向消防系统的转换。由于所有水泵均匀使用，避免了以往备用泵因长期闲置而锈蚀的现象，水泵出现故障也能够及时发现及时处理，从而确保水泵处于最佳性能状态。为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出 IZI 阀门。C压力传惑器。传感器的任务是检测管网水压。压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。安装在出水管网上的压力传感器，将出水管内压力信号变换成 420mA 的标准化信号，传送至变频控制柜中智能调节器的输入端。d.变频器选用 ABB 供水专用变频器，它是一种带内置 PID 调节器的智能变频器。压力传感器将检测到的管网压力信号
11、传送到调节器的输入端 调节器将实现以下功能：(1)显示管网压力：(2)将测得的管网压力值与设定压力上限相比较 提供超压报警信号：(3)将测得的管网压力值与设定的工作压力值相比较，经 PID 运算后，输出42OmA 标准化信号给变频器 变频器根据此信号去改变频率 从而控制水泵的转速 调节系统供水量 使供水系统管网压力保持在设定值上。压力设定可通过变频器的键盘实现。每日可设定多段压力运行，以适应供水压力的需要。也可7设定指定日供水压力控制。变频器的频率超限信号可实时上传给 PLC，通过 PLC去控制变频泵的逻辑切换。根据用水量的大小由 PLC 控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速实现管网的恒压
12、供水。e可编程序控制器。PLC 是整个控制系统的中心。PLC 采集现场变送器和设备运行状态等信号，并通过设定的程序 控制水泵启停，使控制过程自动化。PLC 的控制功能不仅具有变频泵逻辑切换功能，还使系统具有定时换泵运行功能(即钟控功能)和双工作压力设定功能(PID 控制器和时间控制器实现)。系统还设有多种保护功能，尤其是硬件软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。该系统采用施耐德可编程序控制器 Premium 系列采用 PL7 Pro 编程软件及 Vijeo Look 监控软件可进行离线编程和在线连接调试 并能实现梯形图与语句表的相互转换，及系统诊断功能等。为了提高整个系统
13、的性价比该系统采用开关量的 io 来控制电机的启停、定时切换、循环变频及故障的报警等 而机转速、水压等模拟量则由带 PID 调节功能的变频器来控制。7 注意事项要使系统稳定地运行有几个参数需特别注意：(1)系统恒压控制点的选取。应选取管网最不利点的压力作为压力恒定控制点 而不是设置在泵出口位置 使水泵工作点始终在管路特性曲线上 管网的服务压力恒定不变 其扬程与系统阻力相适应 没有能量浪费。(2)变频转工频开关切换时间 TMC。设置 TMC 是为了确保在加泵时泵由变频转为工频的过程中 同一台泵的变频运行和工频运行各自对应的交流接触器不会同时吸合而损坏变频器。(3)上、下限频率持续时间THEITL
14、。变频器运行的频率随管网用水量增大而升高 本系统以变频器运行的频率是否达到上限(下限)、并保持一定的时间为依据来判断是否加泵(减泵)， 即 TH(TL)。如果设定值过大 系统就不能迅速对管网用水量的变化做出反应 如果设定值过小，管网用水量发生变化时就很可能弓 l 起频繁的加减泵动作，两种情况下都会影响恒压供水的质量。8两种运行方式(1)手动运行。可根据需要手动控制水泵的启停，该方式主要供检修及变频器故障时用：(2)自动运行。变频泵为循环方式运行最多可以控制 4 台泵，系统以“先开先关”的顺序关泵。89系统功能a掉电自保护功能。若有电源瞬时停电的情况则系统停机：待电源恢复正常后，系统自动恢复运行
15、然后按自动运行方式启动 1#泵变频直至在设定水压值上稳定运行。b水泵的配置使用工作泵与备用泵不固定，自动定时轮换。有效地防止因备用泵长期不工作发生的锈死现象 提高了设备综合利用率降低了维护费用。夜间供水量急剧减少时，可指定每日休眠工作的起始停止时刻，并可设定休眠时的压力设定值。休眠期间，变频器按所设定的休眼压力运行。c系统的故障自处理功能。(1)水泵故障自检。为维护和检修水泵，要求在系统正常供水状态下，在一段时间间隔内使某一台水泵停运，系统设有水泵强制备用功能(硬件备用)，可随意备用某一台水泵，同时不影响系统正常运行。为了使水泵进行轮休，系统还设有软件备用功能(钟控功能由时间控制器实现)，工作泵与备用泵具有周期定时切换功能 周期间隔由时控制器设定。工作小时自动累计功能，方便节能分析和设备维护。(2)电气设备故障自检。当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压时，安全系统会自动发出紧急停车指令，并发出声光报警信号。在变频器发生故障维修时 可使用系统切换功能至手动方式来保证系统的不间断供水。d故障状态下的自切除功能(1)具有零星停机功能，在用户不用水的情况下会自动停机：(2)具有消防信号外部输入接口，当有火警或消防信号到来时，系统能自动切换到消防模式。另有消防泵自动巡检功能，定时巡检周期可在线设定。9三、设备案例展示
