恒压变频自动供水系统原理

技术协议

一、总则

1.1本协议书适用于山西柳林王家沟煤业有限公司变频恒压供水系统。它包括了设备的功能设计、结构、性能、供货等方面的技术要求。

1.2如卖方没有以书面形式对技术规范书明确提出异议，那么卖方提供的产品应完全满足技术协议书的要求。若供方所提供的协议书前后有不一致的地方，应以更有利于设备安装运行、工程质量为原则，由买方确定。设备采用的专利涉及到的全部费用均被认为已包含在设备报价中，卖方应保证买方不承担有关设备专利的一切责任。

1.3本技术协议书所使用的标准如与卖方所执行的标准发生矛盾时，按较高标准执行。

二、设备概述

2.1变频恒压供水是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水管网的出口压力值是根据用户需求确定的。

2.2变频恒压供水系统以管网水压 (或用户用水流量)为设定参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节 (PID)，使供水系统自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，这样就保证了供水效率用户对水压和水量的要求。

2.3变频恒压供水系统是一项成熟的技术，我公司已为多家水处理厂进行设计和改造，并取得可观的经济和社会效益。 三、设备规范

3.1设备名称：变频恒压供水系统

3.2型号：HHY-50/72-Q3

3.3设备组成：主泵、副泵、稳压罐、系统机组、智能变频控制柜

3.4主要参数：

序号 名称 规格型号 单位 数量 备注

1 主泵 80SFL50-70，Q=50m3/h,H=70m,

P=18.5kw,n=2900r/min 台 2 主泵二台，一用一备，为立式低噪音单吸离心泵

2 副泵 40SFL9-12x6,

Q=9m3/h,H=72m,

P=4kw, n=2900r/min 台 1 在夜间或少量用水时只用小流量泵工作，主泵处于停机状态，以避免电能浪费。

变频恒压供水系统的构成及原理

一、变频恒压供水系统的构成及原理

变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置PID调节器运算后，调节输出频率，实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知PLC进行变频泵逻辑切换。为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出口阀门。

系统工作原理间图如下所示。假设整个系统由四台水泵，一台变频器，一台PLC和一个压力变送器及若干辅助部件构成。各部分功能如下：安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成1—5伏的电信号；变频调速器用于调节水泵转速以调节流量；PLC用于逻辑切换。

此外，上述系统还配备了外围辅助电路，以保障自动控制系统出现故障时可通过人工调节方式维持系统运行，保证连续生产。

二、设备选型说明

变频恒压供水系统主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成。变频控制柜由断路器、变频器、接触器、中间继电器、PLC等组成。

1. 供水系统选用原则

（1）蓄水池容量应大于每小时最大供水量。

（2）水泵扬程应大于实际供水高度。

（3）水泵流量总和应大于实际最大供水量。

（4）变频控制柜选型：

用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数，然后对控制柜进行选型。

2. 变频器

根据工艺要求，建议配用ABB ACS600系列变频器。ACS 600系列变频器是ABB公司采用直接转矩控制（DTC）技术，结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器。它具有很宽的功率范围，优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力，较高的可靠性和较小的体积。

主要技术数据：

功率范围：2.2-3000kW

电源电压：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；

电源频率：48-63Hz

控制连接：2个可编程的模拟输入（AI）；1个可编程的模拟输出（AO）；5个可编程的数字输入（DI）；2个可编程的数字输出（DO）。

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变频恒压供水系统设计

昆明电器科学研究所 谢国政

[摘要] 变频调速恒压供水设备是采用变频调速器、可编程控制器（PLC）和PID调节器等构成的新型供水设备，本设备具有给水压力设定方便、显示直观、成本低，调试容易的特点。

[关键词] 变频调速 恒压供水设备 PID

1 概述

生活给水设备，一般可分为匹配式和非匹配式两种形式。非匹配式给水需要配置高位水箱或水塔等蓄水设备，其特点是水泵的给水量总是大于用水量，且存在造价高、二次给水水质易污染、能源消耗大、水锤效应等问题。匹配式给水则是通过调速装置随用水量的大小及时调节水泵的转速，以达到调整给水量的目的。 匹配式给水能维持给水系统给水压力恒定，需要多少水就供多少水。此外，由于水泵的轴功率与转速的三次方成正比，而水泵转速又与水的输送量成正比，如果用水量减少，水泵的轴功率就可以大幅度下降，可以达到节能的目的。在目前的条件下，采用交流变频调速器控制水泵电机的转速，以维持给水的恒定压力的方法是一种较完善的节能给水方式。据测算，变频恒压供水设备与传统给水方式相比，可节约初始投资10％，节能30％以上。所以，自90年代末以来，给水行业贯彻《城市给水行业2000年技术进步发展规划》中提出的"二提高三降低"（即提高给水水质，提高给水安全可靠性，降低能耗、降低漏耗和降低药耗）的要求，住宅小区的给水系统已逐渐取消了高位水箱，而采用变频恒压 2 供水设备给水，既满足给水安全，又避免水质的二次污染，对保证人们生活用水质量有着非常重要的意义。此外,由于采用了PLC控制给水系统，消防给水的可靠性也大大提高，且很容易与生活给水系统统一控制。

2 变频调速恒压供水系统设计方案

2.1 住宅小区给水系统的要求

多层住宅小区已取消屋顶水箱，逐渐采用变频恒压供水设备给水系统，而对于十二层及十二层以下的"小高层"，《民用建筑水灭火系统设计规程》中规定"当采用小区集中给水泵房的生活消防共用给水系统时，可不设高位水箱。但应符合下列规定：①泵房的给水服务半径不宜大于150m；②消防泵和生活泵的电源应不低于按二级负荷的要求供电或自备柴油发电机；③消防泵的流量应满足生活和消防同时给水的流量；④泵房的出水压力平时不应大于0.45MPa，且应保证室内消火栓给水系统充满水；在灭火时应满足室内消防给水系统的压力；⑤室内消火栓给水系统竖管的顶部应设自动排气阀"。

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供水系统方案图

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变频恒压供水系统构成及工作原理

1 系统的构成

图3-1 系统原理图

如图3-1所示，整个系统由三台水泵，一台变频调速器，一台PLC和一个压力传感器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台泵协调工作以满足供水需要；变频供水系统中检测管路压力的压力传感器，标准实用

文案大全 一般采用电阻式传感器(反馈0～5V电压信号)或压力变送器(反馈4～20mA电流)；变频器是供水系统的核心，通过改变电机的频率实现电机的无极调速、无波动稳压的效果和各项功能。

从原理框图，我们可以看出变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系

统、人机界面、以及报警装置等部分组成。

(1)执行机构

执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，图2.3中的3个水泵分为二种类型:

调速泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。

恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定。它们用于在用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。

(2)信号检测

在系统控制过程中，需要检测的信号包括自来水出水水压信号和报警信号:

①水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。

②报警信号:它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常。该信号为开关量信号。

(3)控制系统

供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。

①供水控制器:它是整个变频恒压供水控制系统的核心。供水控制器直接对系统中的工况、压力、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水标准实用