技术干货|恒压供水泵站中的四种应用方案优势对比
矩形科技

目前,恒压供水泵站已在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上得到广泛应用,尤其是在城乡工业用水的各级加压泵站系统以及居民生活用水的恒压供水系统中,变频调速水泵节能效果尤为突出,其优越性表现在:一节能显著;二在开停机时能减小电流对电网的冲击以及供水水压对管网系统的冲击;三能减小水泵、电机自身的机械冲击损耗。


技术干货|恒压供水泵站中的四种应用方案优势对比


根据相关资料显示,恒压供水泵站目前主要采用以下三种变频调速技术:


① 变频固定:固定一台变频泵,每次启动先启动变频泵,流量不够时候,先降频到下限频率,这个时候启动工频泵,优点:避免了工频泵启动造成管网压力波动大的情况。(这个避免只是理论上的,只能减小波动罢了,实际无法避免的)


② 变频循环:先启动第一台泵为变频,当流量不够时候,变频泵切换到工频运行,然后变频启动第二台泵,此项对供水来说要优于变频固定,但也有缺陷,当变频泵运行到50HZ时候,突然停止变频器而将电机转化为工频,变频器本身对突然失去负载的反应能力局限可能会引起变频器故障,同时电机运行在矩形波时瞬间改变成正弦波对电机的影响很大,影响电机寿命。


③ 全变频:每个泵都配置一台变频器,从而可以结合上两种控制方式的优点,不仅避免了管网压力波动,又不至于出现故障,但相应的造价成本也增加了。


一:技术方案的对比


恒压供水设备的变频控制包括2大基本技术环节:闭环调速与逻辑控制,如图所示:


闭环调速:其最基本功能是解决自动调速问题,通常的PID调节器可以完成。但对恒压供水设备来说,还需要解决如下问题:


1) 为了保证供水管网末端压力的稳定,PID应能根据供水流量的变化自动改变设备出口水压,补偿管路损失,即所谓变压变流量控制。


2) 应能适应用户各种变压控制的特殊要求,如根据时间变压控制、根据流量变压控制等。


3) 应能适应传统2次增压和新兴叠压增压设备对调速的不同要求


4) 应能适应部分变频和全变频的调速控制要求


5) 应能为逻辑控制提供所需的基本信号


6) 其他,例如可以作为PLC的参数设置工具等


逻辑控制;解决什么时候启动?启动哪台泵?什么时候加泵?加哪台泵?什么时候减泵?减哪台泵?什么时候停机?停哪台泵?所有这些动作的延时确认判断条件是什么?等等,这一系列逻辑动作由可编程控制器(PLC)完成。


以上2大技术环节的不同处理导致不同的系统技术方案,进而会产生一系列差异,以下为四种方案的简单对比:


控制系统

性能

单片机开发的板卡

程序固定难更改、技术不开放、方案不通用,长期维修完全依赖厂家。

内置PID的变频器加通用PLC

1.依赖于特定型号变频器的功能,检修、改造、更换变频器很不方便;

2.难以提供逻辑控制所需信号,对设备系统控制不利,方案不通用不灵活、难以完善;

3.调试人员需了解各种品牌变频器的参数和操作,增加了应用难度。

内置PID功能的温控仪表加通用PLC

无法满足恒压供水的性能和功能需求。

矩形科技专用内置PID功能PLC

1.可满足最广泛的闭环调速与逻辑控制技术要求,原理清晰,是最通用的技术方案,不同档次不同电器配置的变频柜,其电气原理、线路一致、技术资料统一

2.可换用任意厂商的变频器、PLC、PID(功能减弱)、各种低压电器等,标准化高度高;

3.调试维修特别方便,无须熟悉变频器,降低了售后服务的难度;

4.PLC集成有232、485通讯等,可通过梯形图编程,具有最好的扩展性


二、出口变压控制(末端恒压控制)更节能、更稳定


如图所示:水泵降速运行一方面可以减小轴功率,另一方面还有利于水泵高效运行。


曲线③,是水泵变速运行高效点的连接曲线,高楼供水由于存在最低实际扬程,不可能按曲线③,做变压变流量高效运行。但工作点越接近曲线③,水泵效率越高。


曲线①,是一般恒压供水设备的运行曲线(恒压变流量),为保持出口恒压,流量的100%变化常常仅对应转速20% 左右变化。


曲线②,是出口变压(末端恒压)控制的运行曲线(变压变流量),在中小流量运行时(阻力损失小),可以使运行频率降更低,因而更节能,出口变压的目的是为了终端恒压,因此供水的舒适性更好。


出口恒压控制

Ø 为维持设定的恒压值,即使中小流量运行,也无法降速太多,在很大程度上降低了变频节能效果

Ø 难以适应用户要求的其它各种自动变压控制方式,难以获得更好节能效果

Ø 出口恒压控制方式,难以保证用户终端的恒压,供水的舒适性也不好,碰到临界流量振荡问题也难以解决。

矩形科技变压变流量控制

Ø 特有PID技术实现了无流量传感器的自动变压控制方式(称为变压变流量),节能效果比通常的出口恒压控制提高5%-15%。

Ø 还可方便的选择,按时钟自动变压的控制方式

Ø 还可方便的选择,按流量自动变压的控制方式

Ø 设备出口变压控制,其目的是为了用户终端的恒压,因而具有更好的供水舒适性,同时也是解决临界流量振荡问题的最好办法。


三、全变频控制,更适应水泵的大范围变工况运行、更节能方便


技术干货|恒压供水泵站中的四种应用方案优势对比

图示说明:


(1)图中曲线①,是满足100%额定流量的“最高增压运行曲线”,从0-100%额定流量对应的调速范围约42HZ-50HZ。更高的增压运行不经济。


(2)图中曲线②,是充分利用水泵能力的“最大流量运行曲线”,可实现130%额定流量增压供水(对应约70%额定扬程的增压),从0-130%额定流量对应的调速范围约35HZ-50HZ。更大的流量会导致压力不足70%,导致过载。


(3)自动调速控制水泵最高增压为额定扬程的100%-70%,可满足最大供水流量为额定流量的100%-130%,这时水泵增压是介于曲线①与曲线②之间的曲线族。


(4)图中曲线③,是满足100%额定流量的“最低增压运行曲线”(对应约50%额定扬程),从0-100%额定流量对应的调速范围约25HZ-40HZ(为防止电机过载设备会自动限频),更低的增压不能保证供水流量。


部分变频控制

Ø 多数厂家选配的PID性能单一,对小范围变工况运行可以适应,但对大范围变工况运行不能适应,全变频控制适应性差、不能实现经济调度。

矩形科技全变频控制

Ø N80的PID综合性能完备,可自动限频运行防止水泵过载运行、自动改变加减泵判断条件实现经济调度

四、矩形科技PLC的优势

PID调节器


普通PID调节器

Ø 只能做最基本的恒压调速控制;

Ø 许多变频器内置PID不能完善的提供逻辑控制所需的基本信号;

Ø 难以适应更广泛变频泵控需求、难以适应多种附加控制要求。

矩形PID调节器

Ø 可实现多种类型的自动变压控制功能;

Ø 可提供逻辑控制所需的全部基本信号;

Ø 可以为PLC设置系统运行参数;

Ø 具有多路模拟量输入,可以适应更广泛的泵控需求、适应多种附加控制要求。

PLC


普通PLC

Ø 许多厂家选配低价2流品牌PLC;

Ø 一般均未考虑PLC的参数设计,必须要连接电脑,通过编程才能设置修改参数。

矩形PLC

Ø 矩形公司N80系列PLC是国内军方指定的军标级PLC,性能和可靠性超过大多数进口品牌;

Ø 已考虑PLC的参数设置,不用连接电脑,通过显示屏即可方便地修改PLC运行参数。

五、其他优势

项目

普通方案

矩形科技的方案

低压电器选配差异

许多厂家只是部分关键选配国际名牌产品

所有关键元件包括继电器均选配国际名牌产品,具有百万次动作寿命。

压力传感器选配差异

多数厂家选配廉价的远传压力表,由随指针滑动的电位器输出电阻信号,精度低、寿命短。

支持各种标准信号输出的压力传感器,精度高、寿命长。

操作方式差异

Ø 部分厂家的手动操作实际也是通过系统控制器实现,这并非真正的手动,当控制系统瘫痪时,这种手动操作也会失效。

Ø 许多厂家控制系统不易增设现场或远程操作控制

Ø 提供真正的手动操作,直接通过接触器线圈的操作,即使控制系统瘫痪,仍可手动操作起停各泵。

Ø 由于采用PLC,可方便增设现场或远程操作控制,可方便计算机联网监控。

运行方式差异

Ø 部分厂家采用采用变频器内置泵控板,运行方式单一

Ø 部分厂家采用一体化微机控制器(单片机控制器)运行方式单一

Ø 采用PLC控制,但不能设置参数,必须更改程序才能改变运行方式

Ø 由于采用PLC作为逻辑控制器,可满足客户任意的运行方式需求(涉及主电路时需事先确认),常见运行方式包括:BG、BJ、BX、QB、包括互为备用、连续运行间歇运行、小泵稳压运行与辅泵运行等等。

Ø 由于N80 PLC参数可设置,对于有些运行方式可简单地现场修改。

经济型变频柜差异

许多厂家经济型变频柜会牺牲一些技术性能为代价。

矩形科技有高中低三个档次,可满足不同层次的客户需求。

灵活、扩展能力

Ø 多数厂家的PID性能单一,难以提高闭环调速技术性能,难以灵活扩展功能。

Ø 多数厂家选配的PLC,在系统设计时未能考虑参数设置,无法现场修改参数,缺乏必要的灵活性。

Ø N80系列小型PLC的PID不仅技术性能优越,而且有针对水泵行业的积分饱和抑制,资源丰富、应用灵活(可编程)、可最大程度满足客户需求

Ø PLC可现场设定参数,也是灵活扩展功能的基础。


总结:在恒压供水泵站的应用技术方案中,矩形科技的方案在硬件配置、变频控制、操作方式、运行方式、拓展能力等各方面都独具优势,可以很好地解决客户问题,提高效率。


如您有相关需求或感兴趣,可咨询矩形科技手机:13380797552(微信同号)   电话:0755-27440378进行了解。矩形科技提供24小时不间断服务。

相关推荐

12-01
2022
相关背景随着我国的快速发展,能源需求正逐年上涨,节能工作也更为严峻。为了避免能源上的浪费,必须对能源管理采取一个合理的方式。在此背景下,能源管理系统应运而生。能...
11-28
2022
  远程Plc配电箱有哪些功能作用  1、远程接收报警信息,当系统监测到异常,会向用户以设定的报警方式如微信、短息等发送报警信息。  2、远程对受控设备进行维护...
11-28
2022
  PLC作为工业自动化的常见控制器之一,它的工作过程无外乎三个,即:  1、信息采集  2、程序执行  3、指令输出  其中,信息采集和指令输出都是通过设备上...
11-28
2022
  很多行业都会极为的关注各类型系统的使用,因为确实可以给很多行业,展现出很多方面的支持,特别是物联网的使用,也确实可以提供效率、安全、稳定的管理支持,这个很值...