采用电子压力传感器的生活小区变频恒压供水方案

发布时间：2015-8-12 发布人：泽天传感点击：

一、概述

本工程为住宅楼工程，供18层2栋，23层3栋，建筑物高度72米，供水分区：1－3层由市政管网直接供给，4－15层由中区变频恒压供水设备加压，服务用户396户，16－23层由高区变频恒压供水设备加压，服务用户162户。工程中生活用水由市政自来水管网供给，给水管为DN150，用水高峰时期水压力约为0.2～0.3MPa左右。

二、设计依据

1、本工程的基本资料；

2、《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003。

三、设计的基本思想

本方案本着节能、环保、安全，高效、降低运行成本，减少维护费用等原则，采用设计技术先进，运行可靠，应用广泛的变频恒压供水方案。

四、工作原理

在供水系统中，恒压供水是指通过检测管网压力，在供水网系中用水量发生变化时，而控制出口压力保持在设定值不变的控制方式。一般使用水泵时，选用的设备额定流量通常都超过实际需要的流量，而实际用水过程中所需的流量会发生变化，如在楼宇供水中，白天和夜晚的用水量变化很大，采用阀门来调节流量的方式使用较为普遍。虽然方法简单，但这种方式实际上是通过人为增加阻力的办法达到调节的目的，这种节流调节方法浪费了大量的电能，同时设备的使用和维护成本较高。

近年来，随着变频调速技术的日益成熟，其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到广泛的应用。变频恒压供水系统对水泵电机实行无级调速，依据用水量及水压变化通过微机检测、运算，自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求，是目前最先进，合理的节能供水系统。与传统的水塔、高位水箱、气压罐等供水方式比较，不论是投资、运行的经济性、还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有优势。变频恒压供水系统一般应用于以下场合：

1、适用于任何自来水压力不足需要加压供水的地区；2、满足新建的住宅小区或办公楼等生活用水；3、原有供水系统（如气压、水塔、高位水箱、自来水厂）供水改造；4、提供低层自来水压力不能满足要求的消防用水；5、自来水厂的大型给水中间加压泵站；6、工矿企业的生产、生活用水等；7、各种循环水系统。

五、总体方案

恒压供水系统框图

上图为恒压供水系统框图，供水压力由用户在PID调节器上设定，同时压力传感器将管路的实际压力反馈给PID调节器，经过PID算法得出的比较变量将以模拟量的形式接入到变频器的频率设定端，再由变频器控制电机及水泵的转速、最终调节水泵的输出流量达到恒压供水目的，满足供水及用水平衡。整个控制过程如下：

用水需求↑ —— 管路水压↓—— 压力设定值与返馈值的差值↑ —— PID输出↑ —— 变频器输出频率↑ —— 水泵电机转速↑ —— 供水流量↑—— 管路水压趋于稳定

该系统的主要特点

（1）高效节能。与传统供水方式相比变频恒压供水能节能30%-60%。（2）占地面积小，投入少，效率高。（3）配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。（4）运行合理，由于一天内的平均转速下降，轴上的平均扭矩和磨损减少，水泵的寿命将大为提高。（5）由于能对水泵实现软停和软起，并可消除水锤效应（水锤效应：直接起动和停机时，液体动能的急剧变人，导致对管网的极大冲击，有很大破坏力）。（6）操作简便，省时省力。

六、主要设备选型

泽天传感设计的变频给水设备控制器采用最新微电脑处理设计制造，应用简单方便，其主要特点有：

1、外部接线简单。控制器已将各种复杂的逻辑控制软件化，用户只需通过菜单设置，可使控制器适用于不同的供水控制系统特别是当要求改变控制方式时在大多数情况下，只需在显示器上改变菜单的设置，即可达到目的，而无需改变外部复杂的外部接线。

2、可靠性高。由于控制器已将各种功能模块集成于内部，外部配件少、使用低压控制电源（+24V）及接口连线简单，进一步降低了整个系统出现故障的机会。

3、调试简单方便。根据使用经验，大多数控制系统在完成外部接线后，在泵组及管网正常的情况下，极短时间内（小于半小时）即可调整完毕。

4、水压设定控制直观、准确、操作方便简单。内置多种水压设置方式（包括分时动态设定及定时启动、停止控制器运行等），以适应于不同的控制系统，同时可采用开关信号自动转换水压控制值，而且水压控制准确、稳定在所需压力范围之内。

5、同步、准确、无误的压力显示。控制器内部采用查表法求取实际压力，就算采用一般误差较大的远程压力表，也能使水压显示值与管网压力表的指针保持一致；使操作者能够准确无误地了解管网的实际压力情况，使系统设备显得更加先进及精密靠。

6、系统功能完善。与目前国内同类设备比较，本设备更显示出其独特的优点。在设备工作现场，工程人员可根据泵组的实际情况在显示屏的提示下，随时改变各种控制参数，由此保证泵组处于最优化的运行状态；而一般的可编程控制器必须通过改变程序，才能达到，对于现场作业，带来很大的麻烦。

7、系统保护功能齐全。除具有一般的电器保护功能外，在系统的技术参数设置方面，对已设定完毕的参数具有二级密码保护，非操作人员无法随意改变，使系统的正常运行更加可靠。

8、控制精度高。本控制程序中所有的模拟量均为数码处理。改良的PID字控制系统能够避免一般PID死区（对水泵控制而言）所带来的控制误差，使系统的供水压力更加稳定。

9、先进的机组睡眠功能应用。可使机组在每天的零流量的区域中自动启、停、间歇型的供水方式，使节电效果更佳，使控制系统更加受直接用户欢迎。

10、维修简单方便。独有的系统故障检测、明确的故障部位提示，使工程人员能够清楚地了解故障所在。

七、软件设计

该系统有“手动”、“自动”两种控制方式：

1手动方式此方式下由变频器的设定频率控制水泵的转速，水泵的启停由对应的手动按钮控制，按启动键该键对应的水泵启动，按停止键对应的水泵停止，水泵的状态由相应的指示灯指示。此方式用于设备调试及检修。

2自动方式供水柜安装一台变频器拖动三台水泵，通过操作面板输入的给定压力与由压力变送器送入的水泵出水压力进行比较，由变频器通过PID调节自动调整变频器的运行频率，使水泵在变频器拖动下实现恒压变量供水，恒压供水压力可在1500-5000kpa间连续调整。为实现流量大范围变化恒压供水，供水控制器还完成水泵拖动中变频/工频运行的上、下行切换。当供水压力降低，变频器输出频率增大，一直增至频率上限，水泵将由变频运行切换到工频运行，同时启动另就一台水泵变频运行；当供水压力增大，变频器输出频率减小，一直减至频率下限，工频运行的水泵将停止运行，变频运行的水泵继续运行在变频状态。

八、投资效益分析

1，直接经济效益节约电能对于泵和风机，流体流量与转速一次方成正比，转矩与转速的二次方成正比，而功率与转速的三次方成正比，转速降低，电机功耗将以三次方下降，因此变频调速的节电效果非常显著。如果流量由100%降到70%，则转速降到70%，压头降到49%，而电机的功耗降到34.3%，理论上节能65.7%。如果原本采用风门、阀门调节，流量降低、压头增加，电机功率减少5%，这样，变频调速比风门、阀门类调节节能60%左右。

2，间接经济效益减轻了主送电变压器的负担、增大了变压器的宽裕度，因而增加了用户的负荷使用容量；延长设备的使用寿命20%—30%；提高使用的安全保障，可减少设备维护支出25%—50%；可节约工时25%—50%。

3、改造后其它各方面优越性

1）. 可以大量节约电能；2）. 采用独特的空间矢量（SVPWM）调制方式；3）. 操作简单，具有键盘锁定功能，防止误操作；4）. 电机运行噪声大大降低；5）. 供水压力平稳，提高了压力控制精度；6）. 具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能；7）.对机械方面也是大有益处，在低于原设计转速的情况下运行，各转动部件的磨损大降低，水泵的使用寿命延长减少维修与维护费用，提高生产效益与生产效率。

九、系统报价

十、售后服务

1）、产品保修：12个月免费维修、因质量问题三个月免费更换产品。

2）、产品更换 a、属于产品质量问题，由我司承担维修费用。b、不属于产品质量问题导致的维修及产品更换做到，方便客户，仅收成本费用。c、非保修期发生的维护、维修及产品的更换仅收回成本费（含材料、人工及费用）。

3）、品质保证，用心服务

本产品品质保证按如下条款办理：产品出货后因产品质量问题，12个月内保修。设备交付使用后电话回访，指导检查机器，发现问题于未然，不让设备出现故障。设备一旦发生故障，会受到系统旁路功能的保护，不会影响设备的正常使用。本公司接到客户保修电话后，24小时赶到现场进行维修。无论从何处购买泽天传感产品，均享受终身有偿服务。上门维修，纪律严明，用心服务，客户至尊。

由于地震、火灾、雷击、风水灾害、异常电压或其他自然灾害的原因所引起的故障属有偿维修；不正确的操作和未经允许自行修理所引起的问题属有偿维修；

4）技术培训

a．培训相关操作人员，教授控制技术；b．提供节能控制系统电气控制原理图；c．提供变频器使用说明书、供水专用控制器使用说明。

十一、结论