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恒压供水方案

2019-10-1923

一、变频控制系统技术简介(特点原理)

主要特点:

1) 节省电能,降低能源消耗,节约生产成本。

2) 提高电网功率因数,节省就地补偿装置,电网侧功率因数达到0.95以上。

3) 平滑启动,消除启动时的大电流冲击,启动时电机负载电流可限制在其额

定电流的150%以内。

4) 减轻电机负载轴承等运动部件的磨损程度,延长其使用寿命。

5) 具有完善的保护和自保护功能,保证设备安全运行。

6) 设备故障率下降,可靠性提高,减少了备品备件消耗,降低了维修成本。

7) 通过内置的PID调节器或外加智能变送器配置不同工作状态下的传感器,        

可以达到自动跟踪、适时动态调节的目的。

8) 水泵变频控制系统一经安装调试完成,通电后它就会自动运行,无需人工

调节控制,节省了人工支出。

9) 完善的运行指示和故障查询功能,方便设备管理人员的日常维护工作。

工作原理:

1) 轻载降压节电

任何利用交流感应电动机作为电力传动方式的生产机械,电动机的功率是按最大负荷期额定负荷选择的。而工作时绝大部分不能满载运行,电动机工作于满电压、满速度而负载很小,也会有很多时间空载运行,由电机负载设计和运行特性可以知道,电动机只有运行在满载时才是效率最高、功率因数COS¢最佳状况,轻载时降低,空载时甚至降到0.3以下,造成许多不必要的电能损耗。现在采用检测负载大小的方法,根据负载的减少,适当降低定子电压可以提高效率,这是因为当轻载、空载时定子电流有功分量很小,而主要是励磁的无功电流,因此COS¢很低,而空载损耗中占主要成份的是定子满电压的铁损耗,一点没有减少,所以效率很低。如果适当降低定子电压,见电机负载定子感应电势公式:

U1≈E1=4.44F1N1KN1¢m

其中: U1—定子每相绕组串联匝数;KN1由于轻载、空载时定子电流很小,可以忽略定子绕组的漏阻抗压降,所以U1≈E1,当其它条件不变时,降低定子电压U1,则¢m比例下降,也即励磁无功电流IM也成比例下降,这样定子电流中的无功分量减少了,COS¢就提高了,适当控制可以接近最佳值。另外,其它条件不变,定子铁耗:PFel= pFeIN ×(U1/ UIN)2。

其中:PFel—定子铁耗;PFeIN —定子额定铁耗;UIN —定子额定端电压。

可以看出,随着U1下降,PFel以平方比例迅速下降,这样轻载、空载时占主要损耗的铁耗大量减少,使电机负载运行效率大大提高,这就是轻载降压节电的道理。

2) 调速节能

根据风机及泵类机械的相似定理:

Q∝n;M∝n2;P∝n3;

其中:Q—流体的流量;n—风机、水泵的轴转速;M—轴转矩;P—轴功率

通常需要改变负载流量时,是用档板或阀门调节,这时输入功率变化不大,大量能量以压差的形式损耗在档板、阀门上了,不仅能耗大而且档板、阀门磨损易坏,噪声也大。由上面公式可见,只要改变n,测流量Q成比例变化,达到调节Q的目的,而轴功率可大大减少,如Q'=1/2,则P'=1/8×P,轴上功率仅为额定时的12.5%,还能节能(节电)80%以上,当然这是理想的,考其它因素,节能率要小些。另外,即使对于许多“恒转速”性质的机械,如活塞式空压机等,用调速改变负载,也有明显的节能效果,这是因为降速后(如用变频调速)电机负载和生产机械的多种损耗都随转速风速下降,效率都比机械方法有很大提高。

3) 软起动节能

通常感应电动机采用直接接入电网起动的方法,电动机的起动电流为额定时的5~7倍不仅损耗大,对电网冲击也大,机械磨损,振动都大,如果用变频调速起动,可以将起动电流限制到很小,如果满载起动,也只要比额定电流稍大就可以了,这样起动损耗大大降低,既不冲击电网,又不冲击机械。

4) 功率因数

COS¢改善的好处-采用变频调速,由于变频节能系统中有直流电容器的隔离作用,使输入的功率因数接近于电动机的励磁无功电流由电容器提供,这样可以节省很大的一块电网容量,一般可节省30%左右,所以很多大型企业中大容量设备进行变频调速改造后,可以增加不少新设备而不需扩容。以上所述的这些节电功能利用微电脑技术全集于通用型一体的节电控制器,即:

XJX矢量变频节能系统 = 变频器 + 动态调功器 + 动态COS¢补偿器 + 软起动

节电控制器以每秒5000次监测负载电流,并用脉宽调制调压调频技术,以最新IGBT高频功率模块组成,具有67条操作主程序,50多条子程序,24种故障报警,9种保护功能,能在0.1秒内,在20~100%范围内迅速调节U值,以适应负载的快速变化,可以远程操作,安装和使用都很方便,根据不同负载及其变化量节能效果可达20~50%。

 

二、变频恒压供水系统概况及技术要求

(一)系统概况

变频调速自动供水设备,是多年来在国内广泛应用且成熟可靠的新一代供水方式的专用设备,其采用了具有国际先进水平的交流电机变频调速技术,实现对水泵的自动调速,再配之以自动控制电路,形成了一套完整的自动供水设备,其机电一体化程度高,节能效益显著,是目前其他供水方式无法比拟的。

Ø 设备性能:基本供水压力:0.3-0.9MPa

Ø 压力波动:±0.05Mpa

Ø 设备特点:

a.设备精简,便于运输安装;操作方便,运行可靠。

b.占地面积小,完全取代水塔、气压罐,建筑投资省工、省料、省钢材。

c.水压稳定,节水、节电,节约率均可达30%左右(对单泵而言)。

d.大型供水系统,所有泵均可实行软启动,节省大量设备费,减少对供

电电网的冲击。

e.自动控制、自动报警,主泵和备用泵可人工互相切换。

f.可及时实现过压、过载、过流、过热等多种保护。

(二)技术要求

恒压供水系统配备变频器,以压力作为反馈信号作闭环调频调速运行,保持供水压力恒定,由于恒压供水必须要有一个最低频率下限保护。

三、恒压供水控制系统节能原理

在供水系统中,最基本的控制对象是管网压力。因此,要讨论节能问题,必须从考察调节流量的方法入手。常见的方法有阀门控制法和转速控制法两种。

(1)阀门控制法  即通过关小或开大阀门来调节管网压力,而转速则保持不变(通常为额定转速)。

供水能力不变,而是通过改变水路中的阻力大小来“强行”改变流量,以适应用户对流量的需求。这时,管阻特性将随阀门开度的改变而改变,但扬程特性则不变。

(2)转速控制法 即通过改变水泵的转速成来调节管网压力,而阀门开度则保持不变(通常为最大开度)。转速控制法的实质是通过改变水泵的供水能力来适应用户对压力的需求。当水泵的转速改变时,扬程式特性将随之改变,而管阻则不变。

(3)两种方法的比较   比较上述两种调节流量的方法,可以看出:在所需流量小于额定流量的情况下,转速控制时的扬程比阀门控制时小得多,所以转速控制方式所需的供水功率也比阀门控制方式小得多。

四、施工方案及电气原理图

1、变频运行方案

根据上述恒压供水系统运行控制要求,我司拟选用凯迪华能变频器来完成。变频器的功能强大,内置PID和各种电机功能功能,一台变频器就能完成供水,保证供水压力恒定,同时控制控制柜具有:变频/工频运行及切换

2、供水示意图


图片1.jpg

原理分析:

当供水管网压力出现变化时,远传压力表检测到的信号送至变频器与压力设定值比较,进行PID运算从而自动变频输出频率,调节水泵供水量。当检测到的压力小于设定值时,变频器将自动增加频率,增加水泵转速以达到恒压的目的。

当变频器出现故障可以报警以便通知值班人员及时地到现场解决问题。

压力传感器选用远传压力传感器可以满足要求,远传压力传感器一般应安装在离水泵出水口的距离大于管道口直径10倍为宜。

五、综合效益

1、直观的节电效果

在进行全面的节电改造之后,用户可以从实际的电费开支减少中直接地得到实惠,降低了用户的经营成本。

2、隐含的经济效益

根据变频器原理可知,除了具有直观的节电效益之外,其对用电设备及线路的保护作用而使用电设备延长使用寿命,维护费用相应减少;同时亦减轻了主送电变压器的负担,增大了变压器的宽裕度,并增加了用户的负荷使用容量。

n 节能系统特点

A.变频器界面为LED显示,设定参数丰富;键盘布局简洁、易于操作。

B.变频器有过流、过压、过热、缺相等多种电子保护装置,并具有故障报警

输出功能,可有效保护风机系统的正常运作;

C.加装变频节能器后,风机电机负载具有软启动及变频调速功能,可有效降低系统的机械磨损,同时减轻管路负担。

六、售后服务说明

n 技术培训

1.培训相关操作人员,教授控制技术;

2.提供节能控制系统电气控制原理图;

3.提供变频器使用说明书、数字PID调节器使用说明;

n 售后服务

1.我公司产品货物的保质期为一年,从设备验收合格之日起计算;

2.在保质期内,若出现设计、材料或制造缺陷而造成产品及其附件的故障或损坏,我公司实行“三包”(保修、包换、包退)服务费用由我方承担;

3.在保质期内采购货物若因本身质量问题,我公司给予免费更换,并承担更换货物的运输费及其他相关费用。若因买方没有根据我公司的操作要求而造成操作失误事故,我公司负责排除,但一切费用由买方负责;

4.如故障发生,买方应通知我公司,在收到通知后我公司维修人员将到达现场检测维修;

5.如产品出现故障不能正常运行,即使在故障原因和责任未能分析确定的情况下,保证以最快的时间进行更换以确保最大限度降低对贵方的影响。


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