變頻柜與恒壓供水設(shè)備的應(yīng)用

發(fā)布日期:2012-05-30 15:58  瀏覽次數(shù):

      隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高,變頻供水設(shè)備已廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活及高層建筑生活消防供水系統(tǒng)。變頻調(diào)速供 水設(shè)備一般具有設(shè)備投資少,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,占地面積小,節(jié)電節(jié)水,自動化程度高,操作控制方便等特點(diǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用中若選型及控制不當(dāng),不但達(dá)不到節(jié) 能目的,反而費(fèi)電。以下結(jié)合我們多年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對幾種變頻供水設(shè)備的應(yīng)用及其控制方法進(jìn)行介紹,供同行及用戶在設(shè)計(jì)、改造、選型時參考。

1.普通循環(huán)軟啟動變頻供水設(shè)備

該類型設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中較多,系統(tǒng)由水泵機(jī)組、循環(huán)軟啟動變頻柜、壓力儀表、管路系統(tǒng)等構(gòu)成。變頻柜由變頻調(diào)速器,PLC(或變頻控制器),低壓電器等構(gòu)成。系統(tǒng)一般選擇同型號水泵2~4臺,以3臺泵為例,系統(tǒng)的工作情況如下:

平時1臺泵變頻供水,當(dāng)1臺泵供水不足時,先開的泵轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行,變頻柜再軟啟動第2臺泵,若流量還不夠,第2臺泵轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行,變頻柜再軟啟動第3臺泵。若用水量減少,按啟泵順序依次停止工頻泵,直到較后1臺泵變頻恒壓供水。

另外系統(tǒng)具有定時換泵功能,若某臺泵連續(xù)運(yùn)行超過設(shè)定切換時間(一般設(shè)為1~2天),變頻柜可自動停止該泵切換到下一臺泵繼續(xù)變頻運(yùn)行。換泵時間由程序設(shè)定,可按要求隨時調(diào)整。這樣可均衡各泵的運(yùn)行時間,延長整體泵組的壽命。

為達(dá)到更好的節(jié)能目的,多功能變頻控制器設(shè)有雙恒壓接口,系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)雙恒壓供水功能。

該系統(tǒng)一般適用于規(guī)模較小的多層住宅小區(qū)(如300戶以內(nèi))或其它小規(guī)模用水系統(tǒng),水泵功率一般不超過7.5kW。另外也適用于小流量用水時間很短或用水量變化不大的其它場合,如循環(huán)水系統(tǒng)。

2.帶小流量泵的循環(huán)軟啟動變頻供水設(shè)備

當(dāng) 變頻供水系統(tǒng)在小流量或零流量的情況下,比如在夜間用水低谷時,系統(tǒng)內(nèi)的用水量很小,此時水泵在低流量下運(yùn)行,會造成水泵效率大大降低,不能達(dá)到節(jié)能的目 的,水泵功率越大用電越多。例如對300~1000戶的多層住宅小區(qū)或600戶左右的小高層住宅樓群(12層以內(nèi))的生活用水系統(tǒng),生活主泵功率一般在 15kW左右,系統(tǒng)的零流量頻率f0一般為25~35Hz,故在夜間小流量時,采用主泵變頻供水效率較低。

這 就涉及供水系統(tǒng)在小流量或零流量時的節(jié)電問題,一般可以采取4種方案:①變頻主泵+工頻輔泵;②變頻主泵+工頻輔泵+氣壓罐;③變頻主泵+氣壓罐;④變頻 主泵+變頻輔泵+氣壓罐 [2]。從節(jié)能、投資角度看第4種方案更為適宜,該方案即在原變頻主泵基礎(chǔ)上,再配備1~2臺小泵專用在夜間或平時小流量時變 頻供水,一般選擇小泵流量為3~6m3/h,居民區(qū)戶數(shù)越多,流量可適當(dāng)選擇大些。小泵功率一般為1.5~3kW,小泵的揚(yáng)程按主泵揚(yáng)程或略低于主泵揚(yáng)程 即可。

變頻柜采用PLC控制,程序采用模塊化設(shè)計(jì),系統(tǒng)控制流程見圖1。平時系統(tǒng)運(yùn)行于主泵循環(huán)軟啟動變頻供 水模式,系統(tǒng)用水量減小時,主泵頻率逐漸降低,當(dāng)頻率低于小流量頻率時,PID調(diào)節(jié)器發(fā)出低頻切換信號,延時后,系統(tǒng)自動進(jìn)入小泵變頻供水模式。當(dāng)用水量 增大,小泵流量不能滿足系統(tǒng)需要時,PID調(diào)節(jié)器發(fā)出滿頻信號,延時后,系統(tǒng)自動返回主泵循環(huán)軟啟動變頻供水模式。為達(dá)到更好的節(jié)能效果,系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)雙 恒壓供水功能。

以某單位住宅小區(qū)變頻供水系統(tǒng)為例,生活主泵配QDG30?20×3立式多級泵2臺,單臺 Q=30m3/h,H=60m,N=11kW,小泵配QDL4.8-8×6立式多級泵1臺,Q=4.8m3/h,H=48m,N=1.5kW。在用水非高 峰時,主泵運(yùn)行小流量頻率平均為30Hz,電流為6.5A,采用小泵時小流量頻率平均為35Hz,電流為2.5A,按每天小流量運(yùn)行時間15h計(jì)算,每年 可節(jié)電3800kW·h。

3.全流量高效變頻供水設(shè)備

對比較大的 生活小區(qū)和高層建筑的生活用水,若單配主泵機(jī)組和小流量泵,因小泵流量QL和主泵流量QM差別較大,當(dāng)流量調(diào)節(jié)范圍在QL~1/3Qm時,水泵的運(yùn)行效率 仍很低,導(dǎo)致水泵運(yùn)行不經(jīng)濟(jì),浪費(fèi)電能。并且流量在大于或接近QL時還會出現(xiàn)頻繁的換泵操作。為實(shí)現(xiàn)在全流量范圍內(nèi)水泵始終能高效率運(yùn)行,這就有必要再增 加一種中流量水泵,流量可選為1/3Qm~1/2QM。特殊情況下還可增加2種中流量水泵。這樣整體水泵流量選擇呈階梯狀,從而使得設(shè)備在任何流量段運(yùn)行 時均處于水泵的高效率段,更加節(jié)能。

變頻柜控制核心由PLC和多功能PID調(diào)節(jié)儀構(gòu)成,以三種泵配置為例,系統(tǒng)的控制流程見圖2。系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)雙恒壓供水功能,中泵和小泵變頻時低恒壓供水,主泵變頻時高恒壓供水。

4.深水井變頻供水設(shè)備

目 前深水井潛水泵采用變頻調(diào)速控制的也非常廣泛,主要是因?yàn)椴恍柙俳ㄋO(shè)備占地小,建設(shè)周期短,水質(zhì)無二次污染,水泵軟啟動軟停車,故障率低,大修周期 延長,壽命提高。但對夜間也要求供水的系統(tǒng)(一般居民生活用水都有要求),仍存在夜間小流量費(fèi)電問題。一般潛水泵功率較大,小流量頻率fL一般在 28Hz以上。如30kW的潛水泵,小流量頻率按30Hz計(jì)算,每天夜間近6h內(nèi)約有50kW·h電能浪費(fèi),一年就是18000kW·h!這還未計(jì)入 白天小流量時的用電。

為解決小流量耗電問題,可增配1臺 直徑600~1200的囊式氣壓罐,一般氣壓罐可直 接安裝在泵房。根據(jù)氣壓罐的調(diào)節(jié)容量合理設(shè)置小流量頻率fL。變頻柜控制核心仍為PLC和多功能PID調(diào)節(jié)儀,當(dāng)系統(tǒng)用水量變小,運(yùn)行頻率降至小流量頻率 fL時,系統(tǒng)進(jìn)入小流量變頻穩(wěn)壓狀態(tài),同時PLC自動計(jì)算潛水泵啟動次數(shù),若小時啟動次數(shù)D≥12次,系統(tǒng)則回到潛水泵變頻恒壓供水狀態(tài)。系統(tǒng)的程序見圖 3。

5.生活消防合用變頻供水設(shè)備

對多層建筑,《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī) 范》GBJ16-87第8.1.2條規(guī)定消防給水宜與生產(chǎn)、生活給水管道合用。但對高層建筑,《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95第 7.4.1條規(guī)定室內(nèi)消防給水系統(tǒng)應(yīng)與生活、生產(chǎn)給水系統(tǒng)分開獨(dú)立設(shè)置。而12層以內(nèi)小高層建筑(特別是住宅樓群),生活消防壓力差別不大,若管材選 用適當(dāng)或消防管路采取防倒流措施,在采用變頻設(shè)備及電源可靠條件下,建議高規(guī)適當(dāng)放寬要求應(yīng)允許生活消防合用供水設(shè)備。同時有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)生活消防泵組定時輪換運(yùn)行,不會因消防泵長期不用或管理不善而使水泵銹死,機(jī)組時刻處在工作狀態(tài)。

(2)生活泵組和消防泵組合用,基本節(jié)省一套消防泵組,且便于設(shè)備管理和維護(hù)。

(3)設(shè)備自動化程度高,供水穩(wěn)定可靠,且水質(zhì)無二次污染。

(4)水泵軟啟動軟停車,無沖擊和超壓危害。

 

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