水泵恒压供水设备实施方案及供水工况分析

一. 泵房供水电机一般以恒定速度运行,用大小泵切换或调节进出水阀的方法调节水压及流量,以满足各种不同的需求.这种低效率控制流量的方法,不能满足实际工作要求,由于工作中水量变化,可能使平均水压升高,一方面造成不 的能量消耗还会使管网因较大的压力冲击,使管网破裂;另一方面使水压不稳,影响供水品质.
 
二. 采用变频恒压供水自动化控制的特点:
1.  节省电能,降低能源消耗,能24小时维持恒定压力,并根据压力信号自动启动备用泵,无级调整压力,供水质量好,与传统供水相比,不会造成管网破裂及水龙头共振现象.
2.  启动平滑,减少电机水泵的冲激,延长了电机及水泵的使用寿命,降低了维修成本,避免了传统供水中的水锤现象.
3.  变频恒压供水保护功能齐全,运行可靠,具有欠压,过压,过流,过热等保护功能.可根据用户需要,选择各种附加功能.
 
三. 水泵恒压供水设备供水工况
   目前通过二台45KW,二台15KW的水泵(一用一备),工艺要求水压为5Mpa。主要考虑节能及自动化的要求,内置自动节能,PID,简易PLC及通讯接口等功能,可以方便与PLC,现场总线进行通讯,方便操作及监控,同时可以方便地与压力传感器连用。
 
四、水泵恒压供水设备供水原理
  当供水系统阻力 一订时,水泵转速的变化,将会改变供水系统的压力和流量。如图1所示,当水泵转速由N1提升到N2时,由于阻力曲线R不变,水泵工况由A点移到B点。则流量由Q1提升到Q2,同时扬程也由H1提升到H2。系统阻力不变时,只需调节电动机的转速,即可改变流量与扬程。
  H R
H2     N2                         P=QⅹHⅹr/102ⅹn       (1)
H1     N1       B                 P:水泵工况点的轴动功率(KW)
H0               A                  Q:水泵工况点的水压或流量(m3/s )
Q1     Q2      Q                  H:水泵工况点的扬程(m)
                            r:输出介质单位体积重量(Kg/m
  H0                              ( 图1 )                            n:水泵工况点的泵效率(%)
根据离心泵的公式
(1)和水阻力特性曲线,我们可以知道,在水阻特性 一订时,调速N与流量Q、扬程H、轴功率P之间的关系式为:
Q2/Q1=N2/N1 (2)             
 H2/H1=(N2/N1)2
P2/P1=(N2/N1)3
   公式(2)中,流量Q与转速N成正比,扬程H与转速N的平方成正比;轴功率P与转速N的立方成正比。由此可见当流量Q的需求量降低时,只需降低转速N,同时功率P的消耗量成立方关系下降。这也就是水泵调速节能的依据。
变频调速是根据交流异步电动机的工作原理,其转速公式为:
    N=60f(1-s)/P     (3)式中
    N:水泵电机的转速(r/min)
    f:水泵电机的频率(ＨZ)
    S:水泵电机的转差率
  P:水泵电机的极对数
由于(3)可知,仅改变交流异步电机定子绕组的电磁频率ｆ,即可以改变
定子绕组旋转磁场的频率,从而改变交流异步电机的转速N。
 
四、水泵恒压供水设备的系统组成
考虑到水量随着不同时间段波动大的特点,我们选用变频器闭环控制系统。
水泵恒压供水设备工作原理:
   系统投入运行时,通过变频器控制电机高速运行,并同时检测压力传感器反馈回来的出口,当检测压力达到设定压力时,变频器控制电机以某一速度运行,当检测压力高于设定压力时,变频器控制电机减速运行,当检测压力低于设定压力时,变频器控制电机加速运行,从而达到出口压力和设定相同,达到恒压供水的目的。
 
五、水泵恒压供水设备投资分析
水泵恒压供水设备系统主要由以下几部分组成:
(1)控制对象2台45KW,2台15KW的水泵电机(一备一用);
(2)变频智能控制器:为了节省投资,采用一台变频器控制一台电机的方案,水泵及变频主机的智能保护,时间可调的软启,软停等先进功能, 能保护设备处于平稳,高度有效,安，，全,低耗运行状态;
(3)工频控制器,即原有电机启动系统;
(4)压力变送器,用于控制水泵水的压力,并将压力信号变换成对4—20MA的标准电信号,供变频器智能控制用;
(5)工频/变频切换器:选用进口品牌低压电器,确保二套系统互不影响,且切换可靠。
        一 整个恒压供水系统2套: 45KW变频器2台、30KW变频1台(控制两台15KW的水泵),压力变送器2个,工频/变频切换器、滤波器、节能芯片2个、低压控制柜1套。
      二 节能效益测算:每天工作24小时,每月30天,电价0.6元/Knb
原每当月电量(预估)30*24*45*0.6=19440
假设投资4台3万元,每天工作24小时,每月30天,电价0.6元/Knb,功率因数只按提高95%,节能只按较低20%来计算.
月节电19440-(45*95%*24*30*0.6)+19440*20%=4868
月节省电费:14572*0.6=8743.2元
按投资成本,回报期不到一年
 
六  水泵恒压供水设备系统特点
1、 水压稳定
2 、无人值班
３、节电明显
４、对设备磨损小