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小区变频恒压供水系统

介绍了变频调速技术节能分析，阐述了小区变频恒压供水系统基本构成和控制参数选择、变频器运行参数设置的要点，并就小区变频恒压供水系统的优点进行了分析。

一、 概述

交流电机变频调速技术是一项业已广泛应用的节能技术。由于电子技术的飞速发展，变频器的性能有了极大提高，它可以实现控制设备软启软停，不仅可以降低设备故障率，还可以大幅减少电耗，确保系统安全、稳定、长周期运行。

长期以来区域的供水系统都是由市政管经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。在小区供水系统中加压泵通常是用最不利用水点的水压要求来确定相应的扬程设计，然后泵组根据流量变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。由于小区用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量因消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题。变频调速技术在给水泵站上应用，成功地解决了能耗和污染的两大难题。

二、 变频节能理论

１、交流电机变频调速原理

交流电机转速特性：n=60f(1-s)/p，其中n 为电机转速，f为交流电频率，s 为转差率，p为极对数。

电机选定之后s 、p则为定值，电机转速n和交流电频率f 成正比，使用变频器来改变交流电频率，即可实现对电机变频无级调速。

２、根据离心泵的负载工作原理可知：

流量与转速成正比：Ｑ∝Ｎ

转矩与转速的平方成正比：Ｔ∝Ｎ展览会还将举行ICAMEM2014先进材料与工程材料国际会议、2014中国(宁波)汽车创新材料技术高峰论坛、2014年中国海铜杆洋防腐防污技术发展论坛、第3届国际先进材料与粉末冶金学术会议、2014高端新型军民两用材料需求利用交换会、2014增强体材料及其复合材料开发利用交换会、2014年中国仪器仪表行业协会仪表功能材料分会年会、宁波大学“新材料大课堂”等论坛活动２<调音台/p>

功率与转速的三次方成正比：Ｐ∝Ｎ３

而且变频调速自身的能量损耗极低，在各种转速下变频器输入功率几乎等于电机轴功率，由此可知在使用变频调速技术供水时，系统中流量变化与功率的关系：

Ｐ变＝Ｎ３Ｐ额＝Ｑ３Ｐ额

采用出口阀控制流量的方式，电机在工频运行时，系统中流量变化与功率的关系：Ｐ阀＝（０.４+０.６Ｑ）Ｐ额

其中，Ｐ为功率

Ｎ为转速

Ｑ为流量

例如设定当前流量为水泵额定流量的６０％，则采用变频调速时Ｐ变＝Ｑ３Ｐ额＝０.２１６Ｐ额，而采用阀门控制时Ｐ阀＝（０.４+０.６Ｑ）Ｐ额＝０.７６Ｐ额，节电＝（Ｐ阀-Ｐ变）／Ｐ阀*１００％＝７１.６％。

流量% 100 90 80 70 60 50

节电率% 0 22.5 41.8 61.5 71.6 82.1

由此可见从理论计算结果可以看到节能效果非常显著，而且在实际运行中小区变频恒压供水技术比传统的加压供水系统还有自动控制恒压、无污染等明显优势。

而且新型的小区变频恒压供水系统能自动地控制一至多台主泵和一台休眠泵的运行。在管用水量减少到单台主泵流量的约1//8时，系统自动停止主泵，启动小功率的休眠泵工作，锻压机械保证系统小流量供水，解决小流量甚至零流量供水时大量电能的浪费问题，从运行控制上进一步节能。

三、 变频恒压供水系统及控制参数选择

1、变频恒压供水系统组成

小区变频恒压供水系统Ingeo新配方可以带来更好的耐冲击性和韧性通常是由水池、离心泵（主泵+休眠泵）、压力传感器、PID调节器、帕克表示："新厂配备齐全变频器（主泵+休眠泵）、管组成（如图1）。工作流程是利用设置在管上的压力传感器将管系统内因用水量的变化引起的水压变化，及时将信号（mA或V）反馈PID调节器，PID调节器对比设定控制压力进行运算后给出相应的变频指令，改变水钢化玻璃泵的运行或转速，使得管的水压与控制压力一致。

2、变频恒压供水系统的参数选取

（1）、合理选取压力控制参数，实现系统低能耗恒压供水。这个目的的实现关键就在于压力控制参数的选取，通常管压力控制点的选择有两个：一个就是管最不利点压力恒压控制，另一个就是泵出口压力恒压控制。两者如何选择，我们来简单分析一下（如图2）。

管最不利点压力恒定时，管用水量由QMAX减少到Q1，水泵降低转速，与用水管路特性曲线A（不变）如果位移传感器没有问题相交于点C，水泵特性曲线下移，管最不利点压力H0。而泵出口压力恒压控制时，则Ha不变，用水量由QMAX减少到Q1与Ha交于B点，用水管路特性曲线A上移并通过B点，管最不利点压力变为Hb，Hb - H0的扬程差即为能量浪费，所以选择管最不利点的最小水头为压力控制参数，形成闭环压力自控系统，使得水泵的转速与PID调节器设定压力相匹配，可以达到最大节能效果，而且实现了恒压供水的目的。

（2）、变频器在投入运行后的调试是保证系统达到最佳运行状态的必要手段。变频器根据负载的转动惯量的大小，在启动和停止电机时所需的时间不相同，设定时间过短会导致变频器在加速时过电流、在减速时过电压保护；设定时间过

长会导致变频器在调速运行时使系统变得调节缓慢，反应迟滞，应变能力差，系统易处在短期不稳定状态中。

为了变频器不跳闸保护，现场使用当中的许多变频器加减速时间的设置过长，它所带来的问题很容易被设备外表的正常而掩盖，但是变频器达不到最佳运行状态。所以现场使用时要根据所驱动的负载性质不同，测试出负载的允许最短加减速