文昌水协变频调速恒压供水技术浅谈
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简述变频调速恒压供水技术摘要:近年来,随着建筑业和电子技术的发展,建筑给排水工程也在创新和节能方面得到了相应的发展。
特别是随着交流电机调速技术越来越成熟,变频器被越来越多的应用于建筑供水系统上。
我们的工程技术人员通过变频调速恒压供水设备的安装使用,对变频调速技术有了一定的了解。
关键词:变频器变频调速恒压供水供水系统1 前言:生活供水既要满足用水高峰和低谷时的不同流量要求,还要保证相对恒定的供水压力,以确保供水质量。
加压水泵是根据用水高峰时的流量和压力来选择的。
但在用水低谷时,水泵在小流量或小流量以外工况下工作,这时就会有相当一部分的能量损失,造成极大的浪费;而如果选择较小功率的水泵,在用水高峰时,随着用水量的增加,水泵出口压力会降低,可能造成部分高层住户无水用的状况,严重地影响居民的用水生活质量。
在这种情况下,采用变频恒压供水装置,上述难题就迎刃而解。
2 变频器工作原理变频器的工作原理主要是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路可分为电压型和电流型两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。
它由三部分构成,一是将工频电源变换为直流功率的“整流器”,二是吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,三是将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
3 变频调速恒压供水技术3.1 工作原理:根据用户需要,先设定供水压力值(可调),然后运行,压力变送器检测管网压力变为电信号送至PID微机控制器,经分析处理输出信号控制变频器。
当用水量增加时,其输出压力及频率升高,水泵转速增加,出水量增加。
当用水量减少时,使水泵转速减小保持管网压力恒定,运行在设定压力值。
在多台水泵运行时,逐台泵启动,由变频转工频,增加出水量;用水量减小时,逐机先启动的先停运,减少出水量,水泵循环工作。
3.2 主要功能特点:不用设高低位水箱(池),减少占地面积和建筑成本充分利用市政管网压力,节能环保系统恒定压力供水,确保供水质量水池低水位(设低位水池时)自动监测、报警并停机,当水位恢复时自动回复工作状况全自动运行,另有手动运行方式,操作简便可以直接以实际数字值设定和显示工作压力,客观明了预置RS485/232通信口,方便实现远程计算机监控,自动化程度高可以随时改变供水设定压力(但不能超过水泵的最大扬程)泵组循环工作,最大限度保护泵组电机3.3 系统硬件构成系统采用压力传感器、PLC和SAJ变频器作为中心控制装置,实现所需功能。
浅谈基于PLC的新型变频调速恒压供水系统随着社会经济的不断发展,变频调速技术以及PLC控制技术也有着一定的进步,为众多行业的发展和生产提供了一定的帮助,基于PLC控制系统的新型变频调速恒压供水系统就是综合这两项技术的结晶,在水厂中得到广泛的应用,有效的提高了水厂供水的可靠性和有效性。
标签:PLC控制系统;变频器;调速;恒压供水系统1 变频调速恒压供水系统概述变频调速恒压供水系统主要由变频器、TC时间控制器、PLC、PID调节器、液位传感器、水泵、压力传感器、动力控制线路等几部分组成,用户在平时操作的过程中,主要是通过控制柜面板上的按钮以及相应的指示灯来实现操作,这样就可以对变频调速恒压供水系统的运行进行相应的控制。
2 新型变频调速恒压供水系统的运行方式新型变频调速恒压供水系统的运行方式主要分为手动运行方式和自动运行方式等两种[1]。
手动运行方式主要是通过相应的功能按钮来实现水泵的启动和停止操作,一般情况下,水厂在正常运营的过程中,新型变频调速恒压供水系统很少采用手动运行方式,只有在对供水系统进行检修或变频器出现故障的情况下,会采用手动运行方式。
自动运行方式自然通过供水系统的主控制系统对运行状况进行掌控,在正常合上自动开关启动自动运行之后,水泵电机通电,供水系统的输出频率也将由0Hz逐渐上升,与此同时,PID调节器也会接收供水系统压力传感器的信号,经过压力参数的比较来将参数传输给供水系统的变频器上,这样就可以实现变频调速恒压供水系统的自动运行。
当然,在供水系统运行的过程中,可能会受到外部因素的影响,例如,电源停电,当电源停电时,供水系统也将停机,如果是处在自动运行状态下电源停机的话,待电源恢复之后,供水系统也将恢复自动运行的方式,在自动运行方式下,变频器也将会完成供水系统对水泵的启动、停止、循环等全部的操作。
一般情况下,新型变频调速恒压供水系统由至少4个水泵组成,在启动自动运行模式时,率先对1号水泵进行通电,并将电压传输至变频器,再有变频器来从0Hz频率逐渐提升,指导提升至标准信号为止,在自动运行模式运行的过程中,需要注意的是压力参数的比较环节,适当的去调节电压参数,从而实现对供水量的调节,充分发挥出新型变频调速恒压供水系统的自动调节供水量的功能。
变频器恒压供水的调试教程首先要明白恒压供水系统中的几个参数1.兆帕与公斤:“1兆帕”是压强的单位,即1兆帕=1000000帕的。
一平方米的面积上受到的压力是一牛顿时所产生的压强为一帕斯卡[1Pa=1N/(M×M)]。
而公斤力是力的单位:1公斤力=9.8牛顿。
这是两个不同概念的物理量,没法说“1兆帕等于多少公斤力”。
但彼此有一定的关系:要产生“1兆帕”的压强,需在1平方厘米的面积上,施加的压力约是10公斤。
1公斤压力=0.098兆帕,所以:1兆帕(MPA)≈10.2公斤压力(KG/CM^2)1MPa=10.197公斤/厘米2=101.97m水柱,可以让水升高101.97m。
2、变频器中PID的定义PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照:温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s压力P: P=30~70%,T=24~180s,液位L: P=20~80%,T=60~300s,流量L: P=40~100%,T=6~60s。
基本的PID算法,需要整定的系数是Kp(比例系数),Ki(积分系数),Kd(微分系数)三个。
这三个参数对系统性能的影响如下:(1)比例系数 Kp① 对动态性能的影响比例系数Kp加大,使系统的动作灵敏,速度加快,Kp偏大,振荡次数加多,调节时间加长。
当Kp太大时,系统会趋于不稳定,若Kp太小,又会使系统的动作缓慢;② 对稳态性能的影响加大比例系数Kp,在系统稳定的情况下,可以减小静差,提高控制精度,但是加大Kp只是减少静差,不能完全消除。
(2)积分系数 Ki① 对动态性能的影响积分系数Ki通常使系统的稳定性下降。
Ki太大,系统将不稳定;Ki偏大,振荡次数较多;Ki太小,对系统性能的影响减少;而当Ki合适时,过渡特性比较理想;② 对稳态性能的影响积分系数能消除系统的静差,提高控制系统的控制精度。
但是若Ki太小时,积分作用太弱,以致不能减小静差。
变频调速恒压供水工作原理设备投入运行前,首先应设定设备的工作压力等相关运行参数,设备运行时,由压力传感器连续采集供水管网中的水压及水压变化率信号,并将其转换为电信号传送至变频控制系统,控制系统将反馈回来的信号与设定压力进行比较和运算,如果实际压力比设定压力低,则发出指令控制水泵加速运行,如果实际压力比设定压力高,则控制水泵减速运行,当达到设定压力时,水泵就维持在该运行频率上。
如果变频水泵达到了额定转速(频率),经过一定时间的判断后,如果管网压力仍低于设定压力,则控制系统会将该水泵切换至工频运行,并变频启动下一台水泵,直至管网压力达到设定压力;反之,如果系统用水量减少,则系统指令水泵减速运行,当降低到水泵的有效转速后,则正在运行的水泵中最先启动的水泵停止运行,即减少水泵的运行台数,直至管网压力恒定在设定压力范围内。
主泵停止工作,副泵进行供水也为变频恒压供水方式,进一步提高了工作效率,节约了能源。
系统构成系统特点高效节能。
按需要设定供水压力,根据管网用水量来变频调节水泵转速,使水泵始终在高效率工况下运行,同普通的无塔供水设备相比,节能效果达20%。
对电网冲击小,保护功能完善。
消除了水泵电机直接起动时对电网的冲击和干扰,并且设备控制系统具有短路、过流、过压、过载、欠压、过热等多种保护功能,大大提高了工作效率,延长了水泵的使用寿命。
人机界面触摸面板操作,设定参数灵活方便。
可灵活设定频率下限、加速时间、减速时间、换泵时间等各种工作参数,能够显示系统运行时间,查阅各种故障原因。
定时唤醒功能。
由于系统是根据管网用水量的多少来决定投入运行水泵的台数,所以当用水量长期在某一小范围内变化时就会使得某台水泵长期运行而磨损严重,而其他水泵长期不使用造成生锈,设定本功能后则可方便的解决该问题。
对于同流量的多台水泵,为使各泵平均工作时间相同,须设置定时换泵功能。
在设定了定时换泵功能后,当一台变量泵连续工作时间超过设定值后,且有变量泵处于“休息”状态,则变频器自动切换启动“休息”时间最长的变量泵,并停止原变量泵,以保证各台水泵运行时间均等,延长水泵使用寿命。
浅论变频泵恒压供水在建筑给水系统中的应用变频恒压给水是一种新型的给水技术,节能效果极佳,在民用建筑、工矿企业等建筑,以及城镇、乡村居民生活和城市生产用水等领域得到广泛应用。
并且,在经济和科技不断发展的今天,变频恒压供水控制方式也得到不断改进和优化,促使变频恒压供水系统在建筑生活中节能效果和可靠性得到更大提高。
标签:变频泵恒压供水;建筑给水;应用1引言随着建筑行业不断发展,变频器变频技术得到不断优化和创新,逐渐成熟,可靠性更强。
变频调速恒压供水技术节能降耗特点突出。
变频恒压供水系统通过控制供水压力均衡,使得水量的供应和使用平衡,对水的质量和数量,以及供水设备的稳定安全运行提高了保障。
该系统在建筑给水系统中得以应用,能够有效保障建筑给水质量,提高了企业经济效益。
2在高层建筑中设计应用2.1减压阀供水变频调速水泵减压阀供水是由变频泵组合装置统一进行加压控制,使其符合高层居民用水压力的需求,需要在低层水压超压的部分安装减压阀,使得低层用水压力可以得到合理调控。
这种系统供水安全可靠,而且,对工程材料用量少,设备集中度高,占地面积小,利于维护,可以有效控制成本。
减压阀的安装设计,要根据建筑特征和给水系统要求综合考虑,合理选择设置安装的位置(配水立管、配水干管、配水支管)。
2.2并联供水变频调速水泵并联供水则是需要把高层用户用水点的压力进行分区,再针对分区选择变速或者并联水泵,结合用于用量合理控制水泵转速和并联台数。
这样的供水方法,相对有针对性对居民进行分区用水情况设计安装变频泵,相对来说准确性更强。
该种供水设备集分布在低层水泵房内,能够方便进行维护,且节能降耗效果明显。
供水设备作业时候,尽量配置流量瞬间调节的设备,提高供水的控制效果。
2.3叠压供水该供水方式是水泵的吸水管道借助小水罐,使其与城市给水管道串联相接,呈现叠压供水的方式。
这种供水稳定可靠,水质较好,没有二次污染。
通过城市市政供水水压稳定、水量自动化高、运费低、维护方便等优势,技术人员能够利用变频器对多台水泵进行微机操控。
变频技术在恒压供水中的应用变频恒压供水摘?要阐述了变频恒压供水的原理及系统结构,分析了变频供水设备的性能特点,用实例证明了变频恒压供水的经济性。
关键词变频调速;恒压供水;节能 TM92 A 1673-9671-(xx)071-0186-01随着生活水平的提高和现代工业的发展,加之高层建筑越来越多的走入寻常百姓家,人们对供水的质量提出了更高的要求。
早期的水塔、气压罐、高位水箱等设备,容易形成二次污染,且自动化程度低,供水系统不能随负荷变化改变运行状态,远远不能满足现代人对水质、供水稳定性的要求。
变频恒压供水以其节能、安全、高品质的供水质量等优点,在生活中得到很大的发展和推广。
1 变频调速的原理根据电机原理,异步电动机的转速公式n=ns(1-s)可见,它的调速方式实际上有两类:一类是在电机中旋转磁场的同步速度ns恒定的情况下调节转差率s,包括调压调速、转子串电阻调速、斩波调速和滑差离合器调速等,都属于低效调速,另一类是调节电机旋转磁场的同步速度ns.,根据ns.=60f/p可知,通过改变磁极对数和频率可以实现调速,即变极调速和变频调速,都属于高效率的调速方式。
当异步电机的磁极对数p不变时,电机转子转速与定子电源频率f成正比,因而连续调节电源频率,就可以平滑地调节同步转速,从而调节转子转速。
异步电机采用变频调速时不但能无级调速,而且可根据负载特性的不同,通过适当调节电压与频率之间的关系,使电机始终运行在高效区,并保证良好的运行特性。
异步电机采用变频启动更能改善启动性能,降低启动电流,增加起动转矩。
2 变频恒压供水的系统构成2.1 系统的硬件组成图1所示为本单位二幢11层建筑6楼以上变频恒压供水系统框图。
从图中可以看出,系统硬件构成主要包括变频器VVVF、可编程控制器PLC(或PID调节器)、压力控制器(或压力变换器及远程压力表)及控制柜等组成。
本例中,供水系统用一台变频器控制多台水泵联合协调工作。
由于变频器及PLC具有良好的通信接口,可以方便地与其他系统或设备进行数据交换,可以通过PC机来改变存贮器中的控制程序,可以灵活地满足用户各种数据处理的要求,且随着PLC产品的系列化和模块化,通用性强,可代替性高,因而得到了广泛的推广和使用。
浅谈变频恒压供水系统的实现发表时间:2011-10-20T15:39:46.467Z 来源:《时代报告》2011年第8期供稿作者:李永春张之枫[导读] 长期以来传统的区域、楼宇供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。
李永春[1] 张之枫[2]河南理工大学郑州,河南郑州 450000 电力职业技术学院,河南郑州 450000 中图分类号:TU99 文献标识码:A 文章编号:41-1413(2011)08-0000-01 摘要:本设计主要针对工厂、都市乡村等恒压供水系统设计,实现供水水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高,在泵站供水中可完成多种功能。
从当前节能技术的实践出发,阐述了PLC控制技术和变频调速技术在供水系统中的应用。
在分析水压控制的工作流程的基础上,给出了PLC控制系统的硬件和软件设计。
关键词:变频器;恒压供水;PLC;PID 引言恒压供水的基本思路是:采用电机调速装置控制水泵组调速运行,并自动调整水泵组的运行台数,完成供水压力的闭环控制,在管网流量变化时达到稳定供水压力和节能的目的。
系统任意设定供水压力值,其与反馈总管的实际压力值通过PID 调节后控制调速装置,以调节水泵机组的运行速度,从而调节系统的供水压力。
该系统采用变频器和PLC进行联合控制。
变频器采用PID恒定控制,它采集外部信号作为反馈信号。
PLC对水泵的运行模式、机组的选择及机组的起动停止等进行控制。
以上控制信号都为PLC的输入信号。
一、变频恒压供水系统的现状长期以来传统的区域、楼宇供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。
在这种供水系统中加压泵通常是用最不利用水点的水压要求来确定相应的扬程设计,然后泵组根据流量变化情况来选配,并确定水泵的运行方式。
由于小区用水有着季节和时段的明显变化,日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压,大量能量消耗在出口阀而浪费,而且存在着水池“二次污染”的问题。
浅谈变频恒压供水系统的工作原理、设计方法、运行功能摘要:变频恒压供水系统在中国市场上正走的稳健成熟。
本文对该系统的工作原理、设计方法、运行功能、实际运行注意事项等进行了系统的论述。
由于笔者水平有限,希望通过本文能为广大读者提供参考和交流。
关键词:变频恒压供水工作原理设计方法运行功能变频恒压供水系统在中国市场上正走的稳健成熟。
它带来的是一种新的供水理念也是一种新的生活方式。
在供水应用领域,该系统取替了传统给水设备中的水塔供水、高位水箱供水和气压供水等供水模式,它具有投资少,安装快,节能效果显著,减少水质二次污染等优点,并且能全自动运行,无需人员值守,是国家重点推广应用的节能环保新技术产品。
它顺应用户的节电、卫生的呼声,给中国的供水市场开了一个好头。
一、变频恒压供水的工作原理:变频恒压供水控制设备是将可编程技术、交流变频技术与电机泵组相结合的新型机电一体化供水设备。
变频恒压供水设备主要由水泵机组、测压稳压罐、压力传感器、变频控制柜等组成。
系统正常运行时,通过用户供水管网上的压力传感器对管网水压进行实时数据采集,并将压力信号转换为电信号,传输至PID调节器,然后与用户设定的压力值进行比较和运算,并将比较和运算的结果转换为频率调节信号和水泵启动台数信号分别送至变频器和可编程控制器(PU)。
变频器根据PID调节器传输过来的信号调节水泵电机的运行频率来调整水泵的转速,使得水泵始终保持在高效节能的最佳运行状态;可编程控制器根据PID调节器传输过来的信号来控制水泵的启停和启动台数,这样通过对泵组的启停台数和其中一台变频泵的转速调节就可将用户管网中的水压恒稳于预先设定的压力值,即实现管网供水量与不断变化的用水量保持一致,达到“变频恒压供水”的目的。
二、变频恒压供水系统的设计方法:1、确定系统用水量Q计算(m3/h):对居住小区或建筑群可按最大小时用水量公式计算,其他情况由设计人员另行确定。
确定所需水泵扬程H(m):H计算 = h1 + h2 + h3式中:h1—水池最低水位至系统供水管网最不利点的几何高差(m)h2—管网沿程阻力与局部阻力之和(m)h3—卫生设备的流出水头2、选择主泵2.1一般主泵采用的组合有:三泵组合(其中一台备用)、四泵组合(其中一台备用)等,用于泵组组合的各单泵的流量、扬程一般均相同,有利于单泵间具有互换性。
供水设备文昌水协恒压变频供水设备有限公司(长沙水协集团)2015-5-29目录一、公司简介 (3)二、浅谈变频调速恒压供水技术 (3)1.前言 (3)2.定义 (3)3.变频调速恒压供水系统的主要特点 (4)4.工作原理 (4)5.工程概况 (5)6.生活给水系统 (5)7.变频调速后的节能效果分析 (6)8.结语 (7)三、设备案例展示 (7)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,下设文昌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。
文昌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、浅谈变频调速恒压供水技术1.前言随着经济的高速发展,供水技术、工艺及设备也在不断提高,从过去的老式的水泵加屋顶水箱到现在的变频恒压供水,不仅大大节省了能源,而且能很好地解决二次污染及水压不够的问题,极大地改善了居民的用水条件。
2.定义变频调速供水系统,该系统由压力传感器、电控设备、电动机和水泵等组成,由水泵从水池、水箱或水井等调节装置中取水,通过变频器改变供电频率,控制水泵电机转速,使水泵转速和流量可调节。
恒压供水,按出水I3设定的压力值行,使出水口压力值不随流量而变化,始终保持在允许波动范围内的供水方式。
3.变频调速恒压供水系统的主要特点有如下几个主要特点:①高效节能,水泵轴功率与转数的三次方成正比,转矩与速度的平方成正比,传统的调节供水量是靠出入口阀门进行的,当负荷量小时,电机的转速不变,电流降低并不显著,而采用变频器,通过减小输出功率,使负荷转矩减小,达到节能的目的;②占地面积小,投入少,效率高;③配置灵活,自动化程度高,功能齐全可靠;④由于一天内的平均转速下降,轴上的平均扭矩和磨损减少,大大提高了水泵的使用寿命;⑤能对水泵实现软停和软起,可消除水锤效应(水锤效应:直接起动和停机时,由于液体动能的急剧变化,导致对管网的极大冲击,有很大的破坏力);⑥操作简便,省时省力。
4.工作原理当前变频调速恒压供水系统的产品很多,采用的控制单元不统一,控制电路比较繁杂,但基本思路是一致的。
下面介绍PID和PLC这两种最常用控制方式。
PID就是比例(P)、积分(I)、微分(D)控制。
比例控制(P)是一种最简单的控制方法,控制器的输出与输入误差信号成比例关系;积分控制(I)中,控制器的输出与入误差信号的积分成正比关系;微分控制(D)中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。
通过变频器实现PID控制有两种情况:一是变频器内置的PID控制功能,给定信号通过变频器的端子输入,反馈信号也反馈给变频器的控制端,在变频器内部进行PID调节以改变输出频率;二是外部的PID调节器实现PID功能,将给定量与反馈量比较后产生一个输出信号加到变频器制端子作为控制信号以改变输出频率。
变频器的PID控制是与传感器器构成的一个闭环控制系统,实现对被控制量的自动调节。
PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
通常PLC可以通过以下3种途径来控制变频器:①利用PLC的模拟量输出模块控制变频器,模拟量输出模块输出0V一5V电压或4mA 20mA 电流,将其送给变频器的模拟电压或电流输入端,控制变频器的输出频率,这种控制方式的硬件接线简单,但是PLC的模拟量输出模块价格相当高,有的用户难以接受;②PLc通过RS--485通信接口控制变频器,这种控制方式的硬件接线简单,但是需要增加通信用的接口模块,这种模块的价格可能较高,熟悉通信模块的使用方法和设计通信程序可能要花较多的时间;③利用PLC的开关量输入、输出模块控制变频器,PLC的开关量输入、输出端一般可以与变频器的开关量输入、输出端直接相连,这种控制方式的接线很简单,抗干扰能力强,用PLC的开关量输出模块可以控制变频器的正反转、转速和加减速时间,能实现较复杂的控制要求,虽然只能有级调速,但对于大多数系统,这已经足够了。
5.工程概况安提瓜和巴布达板球场位于安提瓜和巴布达(位于加勒比海小安的列斯群岛北部的一个国家)首都圣约翰市,是中国政府援建的项目。
总建筑面积21936mz,总座位数9832个。
建筑物为南北两个看台,南看台共5层,其中一层为半地下室,包括看台、VIP包厢、政府官员包厢和为比赛双方运动员、教练员使用的功能用房、板球协会、俱乐部会员、球场行政管理人员及配套的设备、后勤用房等几大部分,变配电房、消防水池、水泵房等设在南看台一层的中部,建筑高度为2O.85m;北看台共3层,主要为普通观众看台,新闻媒体采访、拍摄和转播技术用房及配套设备用房,建筑高度为17.92m。
因当地市政水压不足,生活给水系统采用变频供水,自来水为海水淡化水。
6.生活给水系统有赛事时的最高用水量为26.7m3/h,无赛事时为8.5 m3/h。
生活给水系统采用变频供水,水源-生活蓄水池-变频泵-供水。
生活蓄水池为方形不锈钢水箱,尺寸为8m(长)×8m(宽)×3m(高),总容量为160m 。
水箱分一大一小两仓,小仓容量为40 in。
,供平时无赛事的时候用;大仓容量为120 in 。
为防止二次污染,采用SUS304食品级不锈钢板焊接而成。
采用3台变频泵,平时无赛事时是1用2备,有赛事时是2用1备,配气压罐供夜间小流量时使用。
水泵采用国内南方泵业生产的南方牌不锈钢水泵:CDL非自吸立式多级离心泵,型号为CDLI2—4,扬程40m,流量12 m ,电机功率 w,转速2900r/min。
共3台。
设计采用3 kW富士变频器,压力传感器,欧姆龙PLC可编程控制器组成恒压控制系统(见图1)。
欧姆龙PLC可编程控制器的原理是利用PLC的模拟量输出模块控制变频器,通过检测安装在水泵出口的压力传感器,把出口压力变成0V一5V的电压信号或者4mA~20mA的电流信号,进而控制变频器的输出频率,调节水泵电机转速,自动实现水量变化,稳定供水压力。
压力传感器时刻检测管网压力,并反馈至PLC控制器,PLC控制器根据反馈压力与给定压力的差值,控制变频器的输出频率,实现电机的速度调节,改变水泵流量,保证供水管网压力值始终稳定在给定值附近,实现了变频调速恒压供水系统的闭环调节。
3台泵在控制器控制下,均由变频器实现软起动(见图2)。
该系统可控制3台及以上性能相同的水泵,其中总有1台(任意1台)处于变频调速状态,其它为工频恒速或停机等待状态。
水泵切换程序是根据设定的压力与压力传感器测定的现场压力之差AP来控制的,当Ap>0时,增加输出电流,提高变频器的输出频率,从而使变频泵转速加快,实际水压得以提高;如果AP<0时,则降低转速,使实际压力减少。
这种调速要经过多次,直到aP=0。
如果实际压力太小,本台调速泵调整到最大供水量仍不足以使AP=0,则将本台变频泵(假设为1泵)切换到工频,l 泵由电网全速运行,增加下1台水泵(假设为2泵)为变频工作,由变频器供电,如果泵电机满转速时仍不能满足供水要求,则自动将2 泵切换到工频运行,3 泵由变频器供电投入运行;反之,如果实际压力过大,本台调速泵调整到最小供水量仍不足以使AP=0,则关闭上次转换成工频的水泵,再进行调整。
这样,使每台水泵在工频和变频之间切换,做到先开先停,后开后停,循环调频,合理利用资源。
7.变频调速后的节能效果分析直接经济效益。
如果不采用变频调速恒压供水,3台泵平均输入功率为5.5 kW,年耗电48180 kWh;采用变频调速恒压供水后,3台泵平均输入功率为4.4 kW,年耗电38544kWh。
每年节省9636kWh,节电率为2O%。
间接经济效益。
按用水实际需要定压供水,可以自动保证球场的正常用水需要,既不会发生因瞬间用水量增加而引起的供水不足,也不会因瞬间用水量减少而使管网出现超压现象,导致设备损坏。
电机循环软启动,避免了在频繁启动时,较大的启动电流对供电系统、配电设备和电机的冲击,延长了电气设备、水泵及管网的使用寿命,减少了检修维护费用及工作量,提高了供水安全。
采用变频器后,电动机和泵共同组合为一体,它既是动力源,又是供水调节执行机构,改变了传统的控制方法,实现了生产过程自动化,减少了工人的劳动强度。
闭环控制系统适应水量变化,实现在线调整,保证管网末端压力恒定,不存在人为调整的滞后现象。
8.结语与过去传统的水塔、高位水箱或气压供水方式相比,变频调速恒压供水无论是设备的投资,运行的经济性,还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势,而且有显著的节能效果。
这几年也出现了一种新型的供水方式——管网叠压供水,与变频调速恒压供水相比,叠压供水的最大优势在于可以消除二次污染,但它与变频调速恒压供水相比,有故障率高、供水稳定性差、易出现瞬间断水、水表空转、计量不准,而且它由于缺少蓄水池,万一市政供水有故障,用户就无水可用。
本文的变频调速恒压供水工程实例中,由于采用了不锈钢水箱,几乎彻底解决了水的二次污染问题,在这种情况下,与叠压供水相比,变频调速恒压供水的优势明显,相信随着经济、技术的发展,变频调速恒压供水技术会得到更广泛的发展及应用。
三、设备案例展示。