常用供水工藝：
水箱/水塔供水：重力供水。
特色：供水壓力份額穩(wěn)定，有儲(chǔ)水；
缺陷：要建水塔或水箱，面積大，不美觀等。
氣壓供水：管道加壓。
特色：靈活，建造快，無(wú)污染，改動(dòng)壓力罐，壓力來(lái)改動(dòng)供水壓力；
缺陷：需求壓力罐，出資大，壓力改動(dòng)大，運(yùn)轉(zhuǎn)功率低，能耗大。
壓力水罐供水：
潛水泵打水到水罐，加壓，進(jìn)行供水。
變頻恒壓供水：
恒壓要求：隨供用水量等參數(shù)改動(dòng)，保持供水壓力不變；恒壓供水操控體系構(gòu)成：變頻器，PLC，電控器件。
首要運(yùn)用場(chǎng)合：高層建筑，居民小區(qū)，企事業(yè)等用水，工業(yè)需求恒壓供水，冷卻水循環(huán)，熱力水循環(huán)，鍋爐補(bǔ)水等。
中央空調(diào)體系，自來(lái)水廠增壓體系，農(nóng)田灌溉，污水處理，人造噴泉，各種流體恒壓操控體系。
水泵機(jī)械特性：
水泵供水根本模型及參數(shù)：
流量，m3/S；揚(yáng)程，M；全揚(yáng)程，M；實(shí)踐揚(yáng)程，M；丟失揚(yáng)程，M；管阻；壓力。
供水體系特性：
管阻特性：流量越大，揚(yáng)程越大，曲線1；
揚(yáng)程特性：流量越大，體系揚(yáng)程越小，曲線2；
體系作業(yè)點(diǎn)：
揚(yáng)程曲線和管阻曲線的交點(diǎn)，供水作業(yè)點(diǎn)，A；
閥門開度100%，轉(zhuǎn)速100%，額外作業(yè)點(diǎn)，自然作業(yè)點(diǎn)；
供水功率：PG=CPHTQ
Cp為份額常數(shù)；
供水體系的額外功率與面積ODAG成正比。
節(jié)能原理：
調(diào)理流量：
閥門操控法：泵供水才能不變，改動(dòng)管阻力來(lái)改動(dòng)供水量；管阻特性隨閥門開度改動(dòng)而改動(dòng)，揚(yáng)程特性不變。流量從QAQB，管阻曲線從23，供水功率與面積OEBF正比。
轉(zhuǎn)速操控法：改動(dòng)泵的揚(yáng)程來(lái)習(xí)慣用戶對(duì)流量的要求；
泵轉(zhuǎn)速改動(dòng)，揚(yáng)程特性改動(dòng)，管阻特性不變。
流量從QAQB，管阻曲線從14，供水功率與面積OECH正比。
節(jié)能理解：供水功率的比較；
節(jié)約的功率與HCBF成正比。
泵的作業(yè)功率的比較：Y=C1(Q/N)-C2(Q/N)
C1、C2為常數(shù)。
電動(dòng)機(jī)功率的比較：裕量大，功率和功率低；低頻低壓，進(jìn)步功率。
依據(jù)水泵流量Q，揚(yáng)程H，功率P和轉(zhuǎn)速N之間的聯(lián)系：
Q1/Q2＝n1/n2；
H1/H2＝(n1/n2)2；
P1/P2＝(n1/n2)3
可知：流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比；揚(yáng)程H與與轉(zhuǎn)速N成平方比；而功率P與轉(zhuǎn)速N成立方比。
若轉(zhuǎn)速下降20%，則軸功率對(duì)應(yīng)下降49%，由此可見，選用變頻調(diào)速能夠大幅降低電機(jī)的電耗。
變頻調(diào)速恒壓供水體系：
恒壓供水的意圖：滿意用戶對(duì)流量的需求。流量為供水體系的根本操控方針；管道供水壓力，作為操控流量巨細(xì)的參變量；運(yùn)用變頻器內(nèi)部PID調(diào)理壓力。
多臺(tái)水泵變頻調(diào)速時(shí)的切換操控：
多臺(tái)水泵一起供水，多用多開，少用少開：1控1；2控3；2控4；3控5；1控X。
1控X切換進(jìn)程分析：
電磁過渡進(jìn)程：發(fā)電狀況。
定子繞組電動(dòng)勢(shì)在不一起刻的核算數(shù)據(jù)，如下表：
拖動(dòng)體系制動(dòng)進(jìn)程：
自由制動(dòng)轉(zhuǎn)速，Nt=NMNe^(-T/tM)，tM機(jī)械時(shí)刻常數(shù)
不同機(jī)械tM不同很大，水泵tM≥0.7~1s。
切換注意事項(xiàng)：
一般，電機(jī)切換時(shí)的轉(zhuǎn)速不低于額外轉(zhuǎn)速的80%；
避免切換沖擊電流；
切換接觸器觸點(diǎn)電流加大，1.5~2.5倍。
水箱水位操控：
水箱水位操控：水面（或液面）的方位限制在必定范圍內(nèi)的操控。
運(yùn)用場(chǎng)合：水塔供水；鍋爐或其他水位或液面操控；
水塔供水：水面（或液面）的方位限制在必定范圍內(nèi)的操控。
當(dāng)水位低于下限時(shí)LL時(shí)，發(fā)動(dòng)水泵；當(dāng)水位高于LH時(shí)，停水泵，每次發(fā)動(dòng)都是供給必定容積的水。
水箱水位操控節(jié)能分析：
分析依據(jù)：
不同轉(zhuǎn)速下，供給相同容積的水作為比較的基礎(chǔ)；
轉(zhuǎn)速N1,流量Q1,供給容積V所需時(shí)刻t1；
轉(zhuǎn)速N2,流量Q2,供給容積V所需時(shí)刻t2；
那么，V=Q1*t1=Q2*t2
節(jié)能舉例：
額外轉(zhuǎn)速n1=nN下，以額外流量供容積V所需時(shí)刻t1=1h，那么耗費(fèi)電功率為額外功率，耗費(fèi)的電能為W1=P1*1；
轉(zhuǎn)速下降為n2=0.8nN下，那么供水流量Q2=0.8Q1,供容積V所需時(shí)刻t2=t1/0.8=1.25h，那么耗費(fèi)電功率P2=0.8^3*P1=0.512P1，供容積V的水耗費(fèi)的電能為W2=P2*1.25=0.512P1*1.25=0.64W1
那么，兩者比較節(jié)能為36%。
中央空調(diào)體系構(gòu)成：
冷凍水循環(huán)體系；冷卻水循環(huán)體系；
水泵的轉(zhuǎn)速只改動(dòng)流量，與揚(yáng)程無(wú)關(guān)。
流量與轉(zhuǎn)速成正比，水泵功率與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。
冷凍水循環(huán)體系：
壓差操控：以壓差作為操控依據(jù)，確保最高樓層的冷凍水滿意的壓力。
溫度或溫差操控：確保房間的溫度。
歸納操控：
壓差為主，溫度為輔；
溫度為主，壓差為輔。
典型體系結(jié)構(gòu)：
變頻恒壓供水機(jī)組原理：
變頻恒壓供水機(jī)組的原理來(lái)自于水泵份額律，而水泵份額律是由水泵的類似律推導(dǎo)而來(lái)的。
水泵的類似律：
圖中顯示全速作業(yè)n1與變速轉(zhuǎn)速n2時(shí)，水泵的功用曲線。假定咱們將Qb與Hb作為水泵額外參數(shù)，在體系需水量為Qa時(shí)，從上圖n2曲線咱們能夠看出，轉(zhuǎn)速下降為n2時(shí)，仍然能夠確保體系壓力Hb，但從功率曲線能夠看出此刻與n1轉(zhuǎn)速時(shí)的功率差ΔP=Pa-P，即節(jié)約的電能，ΔH可看作是節(jié)約的無(wú)用揚(yáng)程，由此可知，運(yùn)用變頻操控可完成穩(wěn)壓和省電的功用。
變頻恒壓供水通常有兩種作業(yè)形式：
1.變頻泵固定作業(yè)形式：
投入：當(dāng)用水量小于一臺(tái)泵在工頻恒壓條件下的流量，由一臺(tái)變頻泵調(diào)速恒壓供水；當(dāng)用水量增大時(shí)，變頻泵的轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)變頻泵轉(zhuǎn)速上升到工頻轉(zhuǎn)速，而用水量進(jìn)一步增大，由變頻供水操控器主動(dòng)發(fā)動(dòng)一臺(tái)工頻泵投入，該工頻泵供給的流量是穩(wěn)定的(工頻轉(zhuǎn)速恒壓下的流量),其余各并聯(lián)工頻泵按相同的原理投入。
退出：當(dāng)用水量下降，變頻調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)頻率下降 到零流量的時(shí)分，變頻供水操控器發(fā)出一個(gè)指令，主動(dòng)封閉一臺(tái)工頻泵使之超出并聯(lián)供水。為了減少工頻泵主動(dòng)投入或超出時(shí)的沖擊（水力的或電流的沖擊）。在投入時(shí)，變頻泵的轉(zhuǎn)速 主動(dòng)下降，然后漸漸上升以滿意恒壓供水的要求。
2.變頻循環(huán)軟發(fā)動(dòng)作業(yè)形式
投入：在這種供水形式中，當(dāng)供水流量小于變頻泵在恒壓工頻下的流量時(shí)，由變頻泵主動(dòng)調(diào)速供水，當(dāng)用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)變頻泵的轉(zhuǎn)速升高到工頻轉(zhuǎn)速，由變頻供水操控器操控把該臺(tái)水泵切換到由工頻電網(wǎng)直接供電(不經(jīng)過變頻器供電)變頻器則另外發(fā)動(dòng)一臺(tái)并聯(lián)泵投入作業(yè)。跟著用水流量持續(xù)增大，其余各并聯(lián)泵均按上述相同的方法軟發(fā)動(dòng)投入。
退出：當(dāng)用水流量減小，各并聯(lián)工頻泵按次第關(guān)泵退出，并且泵退出的順序按先投入先關(guān)泵退出的原則由變頻操控器單板核算機(jī)操控。
PID操控的根本原理與在恒壓供水中的運(yùn)用：
PID操控算法能夠經(jīng)過核算機(jī)軟件編制，因?yàn)檐浖w系的靈活性，還能夠進(jìn)行修正和完善，從而使數(shù)字PID具有很大的靈活性和習(xí)慣性。
PID調(diào)理是：Proportional(份額)，Integral（積分），Differential（微分）。
PID算法：在連續(xù)操控體系中選用的PID操控規(guī)則為：
P(t)—操控量；Kp—份額增益；e(t)—體系的操控誤差；Ti—積分時(shí)刻常數(shù)；Td—微分時(shí)刻常數(shù)。
恒壓供水體系的構(gòu)成：
由圖可知，變頻器有兩個(gè)操控信號(hào)：方針信號(hào)和反應(yīng)信號(hào)。
（1）方針信號(hào)XT。即給定VRF上得到的信號(hào)，該信號(hào)是一個(gè)與壓力的操控方針相對(duì)應(yīng)的值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。方針信號(hào)也能夠由鍵盤直接給定，而不用經(jīng)過外接電路來(lái)給定。
（2）反應(yīng)信號(hào)XF。是壓力變送器SP反應(yīng)回來(lái)的信號(hào)，該信號(hào)是一個(gè)反映實(shí)踐壓力的信號(hào)。
PID調(diào)理原理方框圖：
下圖所示為變頻恒壓供水體系的操控框圖。
其操控原理是由壓力傳感器測(cè)得供水管網(wǎng)的實(shí)踐壓力，信號(hào)比較結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)化后操控變頻器的輸出頻率，進(jìn)而操控水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以到達(dá)恒壓的意圖。
單泵恒壓供水體系組成：
變頻器有兩個(gè)操控信號(hào)：
1）給定信號(hào)XT：
給定信號(hào)的巨細(xì)除了和所要求的壓力的操控方針有關(guān)外，還和壓力傳感器SP的量程有關(guān)。假定用戶要求的供水壓力為0.3MPa，壓力傳感器SP的量程為0～1MPa，則給定值應(yīng)設(shè)定為30％。
2）反應(yīng)信號(hào)XF是壓力傳感器SP反應(yīng)回來(lái)的信號(hào)，該信號(hào)是一個(gè)反映實(shí)踐壓力的信號(hào)。
操控計(jì)劃的斷定：
依據(jù)規(guī)劃要求可斷定操控計(jì)劃為：通用變頻器+PLC(包括PID)+壓力傳感器。
變頻恒壓操控原理圖:
恒壓供水體系流程
恒壓供水體系組成：
(1)執(zhí)行組織：三臺(tái)大功率主水泵、一臺(tái)小功率輔佐水泵；
(2)信息檢測(cè)組織：壓力傳感器、液位傳感器；
(3)操控組織：PLC(含PID)、變頻器；
(4)報(bào)警裝置。
操控電路：SA為手動(dòng)/主動(dòng)轉(zhuǎn)化開關(guān)。
SA打在1的方位為手動(dòng)操控狀況；打在2的狀況為主動(dòng)操控狀況。
手動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可用按鈕SB1～SB 8操控三臺(tái)泵的啟/停和電磁閥YV2的通/斷；
主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，體系在PLC程序操控下運(yùn)轉(zhuǎn)。
HL10為主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況電源指示燈。
對(duì)變頻器頻率進(jìn)行復(fù)位時(shí)只供給一個(gè)觸點(diǎn)信號(hào)，因?yàn)镻LC為4個(gè)輸出占為一組共用一個(gè)COM端，而本體系又沒有剩下單獨(dú)的COM端輸出組，所以經(jīng)過一個(gè)中心繼電器KA的觸點(diǎn)對(duì)變頻器進(jìn)行復(fù)頻操控。
圖中的Y000～Y005及Y010～Y015為PLC的輸出繼電器的觸點(diǎn)。
恒壓供水操控體系程序中所運(yùn)用的PLC元件及其功用：
PLC體系選型：
如上可知，體系共有開關(guān)量輸入點(diǎn)6個(gè)、開關(guān)量輸出點(diǎn)12個(gè)；模擬量輸入點(diǎn)1個(gè)、模擬量輸出點(diǎn)1個(gè)。
選用三菱FX2N-32MR一臺(tái)、加上一臺(tái)模擬量擴(kuò)展模塊FX2N-4AD、一臺(tái)模擬量擴(kuò)展模塊FX2N-2DA構(gòu)成體系。
整個(gè)PLC體系的裝備如下圖所示。
恒壓供水操控體系
體系的電氣操控總框圖：
其他首要元器件的選型：
水泵機(jī)組的選型：
水泵機(jī)組的選型一是要確保平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)；二是要經(jīng)常處于高效區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，以求取得較好的節(jié)能作用。
離心泵作業(yè)原理：
PLC的選型：PLC是整個(gè)變頻恒壓供水操控體系的核心，它要完成對(duì)體系中所有輸入號(hào)的收集、所有輸出單元的操控、恒壓的完成以及對(duì)外的數(shù)據(jù)交換。
變頻器是依據(jù)其操控的電機(jī)的功率挑選的，這兒依據(jù)要求及便與PLC通訊挑選如下變頻器：
如，三菱FR-A540-55K型變頻器,功率為55Kw。
壓力傳感器的選型：壓力傳感器是用來(lái)收集水壓而構(gòu)成閉環(huán)操控體系必不可少的一環(huán)，依據(jù)要求選：YTZ-150電阻遠(yuǎn)傳壓力表和XMT-1270數(shù)顯儀完成壓力的檢測(cè)、顯示和變送。壓力表丈量范圍0~1Mpa，精度1.0；數(shù)顯儀輸出一路4~20mA電流信號(hào)給PLC的擴(kuò)展模塊。
液位傳感器的挑選：液位傳感器是操控水池水位，防止電機(jī)空轉(zhuǎn)。據(jù)要求可選：浮球式液位計(jì)。
恒壓供水操控體系PLC及擴(kuò)展模塊外圍接線圖：
火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)信號(hào)SA1被觸動(dòng)，X000為1。
水位上下限信號(hào)別離對(duì)應(yīng)為X001、X002，它們被水淹沒時(shí)為0，露出時(shí)為1。
PLC程序規(guī)劃：程序包括三部分：主程序、子程序和中止程序。
體系初始化的一些作業(yè)放在初始化子程序中完成；
守時(shí)中止程序用來(lái)完成PID操控的守時(shí)采樣及輸出操控；主程序包括泵切換信號(hào)的生成、泵組接觸器邏輯操控信號(hào)的歸納及報(bào)警處理等；
生活及消防雙恒壓的兩個(gè)恒壓值是選用數(shù)字方法直接在程序中設(shè)定的。生活供水時(shí)體系設(shè)定值為滿量程的70%，消防供水時(shí)體系設(shè)定值為滿量程的90%；
本體系中PID操控中僅用了份額和積分操控，其回路增益和時(shí)刻常數(shù)可經(jīng)過工程核算開始斷定，還需進(jìn)一步調(diào)整以到達(dá)最優(yōu)操控作用。
變頻恒壓供水體系流程圖：
經(jīng)過壓力傳感器檢測(cè)罐體壓力，壓力電信號(hào)經(jīng)過主動(dòng)操控電路識(shí)別、擴(kuò)大，操控接觸器動(dòng)作，從而使水泵依據(jù)罐體內(nèi)壓力改動(dòng)，主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)和停止，到達(dá)主動(dòng)供水的意圖。
作業(yè)進(jìn)程：水泵發(fā)動(dòng)，將水經(jīng)過止回閥注入罐體，從而使罐體內(nèi)壓力增大，當(dāng)壓力到達(dá)所設(shè)定壓力上限時(shí)，壓力主動(dòng)操控器主動(dòng)封閉水泵，使水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)楣┧摅w內(nèi)壓力高于供水管網(wǎng)壓力，所以能主動(dòng)降壓供水，當(dāng)壓力減小到設(shè)定壓力下限時(shí)，主動(dòng)操控水泵發(fā)動(dòng)，主意向供水罐內(nèi)注水，如此往復(fù)，使設(shè)備不斷供水，全主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
變頻恒壓供水機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖：
變頻恒壓供水機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)裝備：水泵(依據(jù)供水體系所需揚(yáng)程流量挑選水泵類型與臺(tái)數(shù))；電控柜(依據(jù)水泵類型、臺(tái)數(shù)、變頻運(yùn)轉(zhuǎn)方法挑選)；變頻器(包括于電控柜中)；遠(yuǎn)傳壓力表(考慮到外表的匹配性，該項(xiàng)與電控柜一起采購(gòu))；普通壓力表；壓力罐；閥門(止回閥/閘閥/彈性減振接頭等)；管路(出水總管一套)；底座(選用碳鋼焊接整體底座)；其他管路附件。
隔閡壓力罐的選型：
斷定最巨細(xì)時(shí)用水量Q：
Q—最巨細(xì)時(shí)用水量(m3/h)；
m —用水人數(shù)；
qr—用水量標(biāo)準(zhǔn)(升/人·日)；
T—用水時(shí)刻(小時(shí))一般取24小時(shí)；
K—小時(shí)改動(dòng)系數(shù)，一般取1.8-2.5。
2.斷定氣壓給水設(shè)備最低作業(yè)壓力P1和最高作業(yè)壓力P2：
P1—罐內(nèi)氣體最低作業(yè)壓力(MPa)
h1—水池最低水位至建筑物最高點(diǎn)的筆直差(m)
h2—管網(wǎng)沿程丟失(m)
h3—管網(wǎng)部分丟失(m)
h4—最不運(yùn)用水點(diǎn)的流出水頭(m)
h5—消防需加水頭(m)(如需求消防功用時(shí))
102—換算系數(shù)，1 Mpa≈102mH2O
P2—最高作業(yè)壓力(MPa)
α—最低作業(yè)壓力與最高作業(yè)壓力之比，即P1/P2，一般取0.65～0.85。
3.依據(jù)Q和(P1+P2)/2挑選配套水泵
選定水泵的揚(yáng)程為H，流量為qb，當(dāng)H=(P1+P2)/2時(shí)，qb≥1.2Q。
4.依據(jù)水泵的流量，斷定氣壓水罐調(diào)理水容積Vs：
Vs—給水體系所需氣壓罐調(diào)理容積(m3)；
C—安全系數(shù)，一般取1.0～1.3；
qb—作業(yè)水泵核算流量(m3/h)；
即作業(yè)泵組中最大一臺(tái)水泵在H=(P1+P2)/2時(shí)的流量，且該流量應(yīng)在水泵功用曲線的高效區(qū)內(nèi)。
5.斷定氣壓水罐類型：
V總—?dú)鈮核奕莘e(m3)；
β—?dú)鈮核奕莘e系數(shù)取1.05；
α—?dú)鈮核鳂I(yè)壓力之比，取值，與核算P2時(shí)應(yīng)一致。
依據(jù)氣壓水罐的總?cè)莘eV總及最高作業(yè)壓力P2，對(duì)照氣壓罐樣本，斷定氣壓水罐的規(guī)格，使V0≥V總，如一臺(tái)罐不能滿意要求，可用多臺(tái)罐組合，使∑V0 ≥V總，再依據(jù)P2選定氣壓水罐的作業(yè)壓力等級(jí)。
浮球開關(guān)：供水體系中可增設(shè)浮球開關(guān)，當(dāng)進(jìn)水池水位上升或下降到必定值時(shí)(該水位值可設(shè)定)，浮球開關(guān)向操控器發(fā)出信號(hào)，操控水泵的啟停。
選用變頻調(diào)速恒壓供水方法與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方法比較，不論是設(shè)備的出資量，運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性，還是體系的穩(wěn)定性、可靠性、主動(dòng)化程度等方面都具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，并且具有明顯的節(jié)能作用。
