什么是变频供水设备?

发布者:广州市浩雄泵业有限公司 时间:2019年08月05日 17:44:32

 

变频供水设备的定义

变频供水设备全称是变频调速恒压供水设备,它是指采用交流变频调速控制器(简称变频器)来驱动水泵电机以达到自动启停或恒压的无塔式全自动供水系统。完整的变频供水设备主要由水泵、阀门、单向阀、稳压罐、管路系统和变频水泵控制柜(由变频器、不可编程恒压供水控制器或PLC、交流接触器、空气开关组合)组成。变频供水设备具有全自动、恒压、低噪音、节能等特点,广泛用于工业给水、民用和商用建筑二次供水、水处理等领域。

供水设备为什么要变频?

如果不用变频器采用压力罐的模式通过压力上下限控制水泵启停是什么结果?我们知道,供水设备在实际使用过程中出水量是在不断变化的,用于供水设备增压的离心泵基本特性就是流量和压力成反比,如果水泵一直工频全载运行,当用水量为零时,系统此时压力为最大值;当用水量瞬间变大,管网系统压力会瞬间变小;当用水量变小时,管网压力又会逐渐升高。如此往复循环,就会造成管网系统的水压不稳定。如果能控制水泵的运行速度,小流量时低速运行,大流量时高速运行,就轻松解决了水压波动的问题。由此,变频调速控制应运而生。

变频调速的理论基础

三相异步电动机的转速与频率的关系公式为n=60f/p,其中

n:电机转速,转/分钟

f:电源频率,在我国为50Hz

p:电机磁极对数

从公式我们可以看出,电机转速与频率高低是成正比的,也就是电源频率越高,电机转速越高;输出频率越低,电机转速越低。如果能改变电机的转速,那么同一个型号的泵,当转速改变的时候,工作点(流量扬程参数点)都会跟着发生变化。即用水量少的时候低转速低载荷运行,用水量大的时候高转速全载输出运行。

PID闭环控制——变频供水设备的速度控制器

我们知道了改变电源频率可以改变水泵运行速度,那么速度如何来变化才符合供水需求呢?PID闭环控制理念可以轻松解决这一问题。PID控制基本原理是维持一个被控制量基本不变,就应该引这个量与目标量的恒值比较,形成一个闭环控制系统。也就是说我们要想保持供水设备水压的恒定,就必须引入水压反馈值与目标给定值来比较,如果目标压力值-反馈压力值的结果较大,则证明压力变化大(根据水泵流量和压力成反比特性,压力变化大证明用水量大了),此时需要增加输出频率以提升水泵运行速度补水;如果目标压力值-反馈压力值的结果较小,则证明压力偏差小(根据水泵流量和压力成反比特性,压力变化小证明用水量小了),此时需要降低输出频率以减速。如果目标压力值=反馈压力值,证明压力无变化或变化极小,此时证明用水量极小或已无人用水,可以考虑休眠待机。如此往复循环,即便实现了变频调速恒压给水的过程。变频供水不仅是压力恒压,还可以实现负载软启动和变功率运行,实现水泵的节能和长寿命运行。

变频供水设备的分类

从定义可以看出,凡是用变频器来驱动水泵的供水装置都可以称为变频供水设备。但一般也会根据不同用途、不同配置有专有名称。主要分为:箱式变频供水设备、罐式无负压供水设备箱式无负压供水设备三种。

箱式变频供水设备:箱式变频供水设备是最原始的变频通水设备,主要由低位蓄水箱(一般放地下室)、增压机组(包括泵阀管系统)、气压罐和变频水泵控制柜组成。使用时,自来水在浮球阀的作用下会自动补水到水池或水箱里,增压机组从水箱抽水增压到管网系统,根据控制系统控制运行速度实现恒压全自动供水。

罐式无负压变频供水设备:罐式无负压变频供水设备简称无负压供水设备,又名管网叠压供水设备。其最大特点是不需要额外的水箱,使用时直接串联到市政管网系统上叠压供水并且还可以不影响市政供水的正常秩序,因为其叠加了市政原有水压,故只需要差压补偿即可,比传统的箱式变频供水设备更节能。主要由稳流罐(小量缓冲蓄水和消除负压)、增压机组(包括泵阀管系统)、气压罐和变频水泵控制柜组成。

箱式无负压供水设备:箱式无负压供水设备结合了箱式变频供水设备的蓄水功能和结合了罐式无负压供水设备的叠压功能,最大特点是既能蓄水又能叠压,解决了罐式无负压供水设备无法蓄水的缺陷又达到叠压供水节能的目的。主要由低位蓄水箱(市政供水不足时补水来源)、稳流罐(叠压时候消除负压)、增压机组(包括泵阀管系统)、变频增压泵(市政供水不足时从水箱抽水补压)、气压罐和变频水泵控制柜组成。