第一篇：高效集成式全變頻泵組在恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用及品牌原理

高效集成式全變頻泵組在恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用及品牌原理

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，集成式全變頻泵越來越受到用戶的關(guān)注。本文通過集成式全變頻泵組與傳統(tǒng)單變頻、多變頻恒壓供水設(shè)備進行對比分析，闡述了集成式全變頻控制技術(shù)在建筑二次供水領(lǐng)域中顯現(xiàn)出的高效、節(jié)能、智能化以及集成化等顯著特點。

一、前言

變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備從二十世紀九十年代開始在我國推廣使用，是我國近二十幾年來應(yīng)用最為廣泛的二次增壓供水系統(tǒng)。但圍繞采用變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備的用戶是否普遍都有較好的節(jié)能效果，業(yè)內(nèi)卻又一直存有較大爭議。采用高效集成式全變頻控制技術(shù)研發(fā)成功的水泵專用集成式變頻器并將其成功應(yīng)用于建筑二次供水領(lǐng)域，是變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備控制技術(shù)研發(fā)進程中的關(guān)鍵突破和重大創(chuàng)舉。高效集成式全變頻恒壓供水設(shè)備的最顯著特點是高效、節(jié)能、集成化，它的推廣應(yīng)用將引領(lǐng)未來建筑二次供水設(shè)備發(fā)展的主導(dǎo)潮流。

二、高效集成式全變頻泵節(jié)能原理分析

1、變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理

我們知道，在變頻調(diào)速供水設(shè)備中，影響變頻調(diào)速供水設(shè)備節(jié)能效果的關(guān)鍵因素取決于系統(tǒng)中所選的工作水泵是否在整個供水過程中都能連續(xù)穩(wěn)定運行在高效區(qū)。根據(jù)水泵的相似定律，對同一臺水泵輸出功率和轉(zhuǎn)速、揚程及流量有如下關(guān)系：

從以上公式可知，當揚程不變，水泵出水量減少，轉(zhuǎn)速可同比例下降，其水泵功率也會快速下降，能耗大幅度降低。

變頻恒壓供水設(shè)備的實現(xiàn)節(jié)能的原理就是：當工作泵出水小于額定流量時，通過一個變頻器(單變頻)及相關(guān)的電氣元器件組成的控制回路，根據(jù)系統(tǒng)的流量變化實現(xiàn)加泵或減泵，再通過工頻、變頻切換的方式控制一套泵組的目的。即使是為設(shè)備的每臺工作水泵分別配置有變頻器(多變頻)，它的運行模式還是這種方式，只是解決了在每臺水泵啟動、停止時實現(xiàn)軟啟動，有利于消除水錘現(xiàn)象，但整套設(shè)備還只是一套控制系統(tǒng)。

這一技術(shù)的缺點是：它因受水泵的高效范圍較窄制約，使變頻泵轉(zhuǎn)速在30Hz～50Hz范圍內(nèi)變化(即水泵出水量在100﹪～60﹪范圍內(nèi)變化)，節(jié)能效果相對明顯;當水泵轉(zhuǎn)速低于60﹪時，水泵和電機的效率將顯著降低，不節(jié)能或節(jié)能有限;當頻率降至25Hz以下時，水泵不出水，電機不做有效功，能量浪費依然存在。

2、高效集成式全變頻泵節(jié)能原理

在民用建筑二次增壓給水設(shè)備中，設(shè)備的實際運行時系統(tǒng)供水流量是一個動態(tài)變化的過程?？梢哉f大多數(shù)時間用水需求均處于低峰狀態(tài)下，目前國內(nèi)常見的PLC組成的單(多)變頻給水系統(tǒng)中，當一臺泵水泵不能滿足正常供水時，第二臺泵因效率的原因即最低運行頻率的制約，在60﹪以下流量下需要用60﹪以

上的啟動頻率來運行第二臺水泵，勢必造成電能的浪費。為了解決上述系統(tǒng)運行能耗問題，我們用高效集成式全變頻技術(shù)可以實現(xiàn)兩臺或兩臺以上水泵的同步變頻運行問題，即實現(xiàn)泵組內(nèi)多臺水泵效率平均分攤，同時變頻運行，使得每一臺水泵均處于高效段運行，同時又能克服因變頻給水系統(tǒng)中最低運行頻率制約問題。

三、高效集成式全變頻泵組

應(yīng)用集成式全變頻控制技術(shù)，每一臺水泵均獨立配置一臺變頻控制器，各泵機上的變頻控制器通過內(nèi)部CAN總線技術(shù)，實現(xiàn)多臺泵機之間的相互通信，使整套設(shè)備具有多個與水泵一對一互相匹配的變頻和控制大腦，設(shè)備中所有水泵共享系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)信息，聯(lián)動均衡運行，克服水泵不在高效區(qū)運行現(xiàn)象，實現(xiàn)真正意義上的全變頻控制運行。

1.產(chǎn)品組成

系統(tǒng)主要由高效不銹鋼多級離心泵、集成式變頻器、控制柜、底板、不銹鋼管路、閥門以及氣壓罐等組成。

2.產(chǎn)品特點

a)配置集成式變頻器

智能的變頻高效電機，內(nèi)置PID和先進的節(jié)能軟件，精確控制性能 輸出滿足水力要求。

b)分散型控制

每臺變頻器內(nèi)置主板控制器，且均具有獨立的控制運行功能，泵與泵之間通過CAN總線互相聯(lián)動運行。當一臺泵控制器故障時其它泵可正常運行給用戶供水。

c)節(jié)能型系統(tǒng)

在同一工作泵組中，能夠?qū)崿F(xiàn)所有工作水泵同步變頻運行，能夠根據(jù)用水總需求量自動平均分攤運行效率(如圖1)，較傳統(tǒng)恒壓變頻給水設(shè)備(如圖2)節(jié)約電能 13﹪以上。

d)高效的水利部件

獲得專利的3D葉輪設(shè)計使每級高壓葉輪保持在同樣高的效率水平。下圖3是用傳統(tǒng)的水利部件和3D高效水利部件進行的性能比較，從圖3中可知，配置3D高效水利部件的泵效率提升高達10﹪以上。

e)維修方便

根據(jù)EN 2006/42/CE標準而設(shè)計的聯(lián)軸器保護裝置，如圖4，獨特的聯(lián)軸器Spacer設(shè)計如圖5，同時可配置集裝式機械密封，如圖6。所有以上設(shè)計保證了最短的維護時間。

f)系統(tǒng)安全可靠

系統(tǒng)通過半導(dǎo)體數(shù)字芯片無觸點切換實現(xiàn)水泵的啟停，不需要繼電器電路，減少了繼電器電路中觸點的頻繁吸合斷開，降低故障發(fā)生率，提供系統(tǒng)的安全性、可靠性。

g)噪聲低

變頻降噪技術(shù)，能大幅度的消除降解變頻電流聲。比普通變頻技術(shù)噪聲降低10-20dB。變頻輸出交接自保持技術(shù)，最大限度的降低控制柜元器件動作聲音。

h)全不銹鋼結(jié)構(gòu)

水泵、管路、閥門及配件使用食品級不銹鋼，保證水質(zhì)清潔。i)控制系統(tǒng)自身能耗少

把變頻器和控制器集成一體的水泵專用變頻器，將不再需要體積龐大的控制柜(如圖

7、圖8)，減少了因控制系統(tǒng)中元器件及電氣線路自身發(fā)熱產(chǎn)生能耗約占水泵能耗3～5﹪左右。

3.系統(tǒng)功能

a)恒壓控制功能：保持供水壓力的穩(wěn)定，并可根據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)各水泵在變頻和工頻狀態(tài)下配合工作，并遵循“先開先?！痹瓌t。

b)超越故障泵運行功能：采用CAN通信水泵發(fā)生故障時，系統(tǒng)能自動啟動下一個正常水泵運行。

c)效率平均分攤功能：每臺泵變頻運行工作效率相同，此功能能夠克服因電機最低啟動變頻的制約而造成的電能的浪費。

d)節(jié)能：系統(tǒng)采用先進的高效集成全變頻控制技術(shù)，與傳統(tǒng)的PLC變頻控制技術(shù)相比，系統(tǒng)平均節(jié)能約13﹪以上。

e)保護功能：泵組采用“先啟先?！钡倪\行方式，循環(huán)運行，不分主用、備用泵，所有水泵均勻運轉(zhuǎn)，避免備用泵長期不啟動所造成的銹蝕損壞，在夜間用水低峰期則用穩(wěn)壓泵低頻運轉(zhuǎn)來穩(wěn)壓。這樣，既延長了泵組的使用壽命，又降低了泵組的維護費用。

f)自動定時切換功能：控制系統(tǒng)中設(shè)有定時器，可記錄每臺水泵的累計工作時間，當某泵累計工作時間達到設(shè)定值時，控制系統(tǒng)將根據(jù)數(shù)據(jù)對比中斷該泵的運行，該泵即自動轉(zhuǎn)為備用并重新計時，下臺水泵自動切換運行，依次循環(huán)，達到定時切換目的。

g)無水自動停機功能：無水時能自動停機保護并報警，有水時能自動啟動。h)小流量停泵保壓：系統(tǒng)在用水低谷，能自動切換到小流量自動停泵保壓狀態(tài)。i)瞬時斷電自恢復(fù)功能：因電網(wǎng)變化發(fā)生瞬時停電，來電后自動恢復(fù)運行狀態(tài)。

四、結(jié)束語

在中國隨著城市化進程的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)自來水用水需求也隨之不斷增加，各類二次增壓變頻恒壓供水設(shè)備隨著城市化進程蓬勃發(fā)展，而變頻恒壓供水設(shè)備是實現(xiàn)二次增壓設(shè)備可靠運行的核心部分。在國內(nèi)，以集成技術(shù)為平臺的系列變頻控制技術(shù)得到了廣大用戶的歡迎，因其具有安全可靠、低能耗、功能強大、智能化程度高、操作維修便捷等特點。它可應(yīng)用到包括老舊二次供水泵房的節(jié)能改造，新建項目的二次增壓供水以及空調(diào)暖通循環(huán)供水系統(tǒng)、工業(yè)、家用供水等領(lǐng)域，特別是隨著全球氣候變暖及能量匱乏，國家可續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求，節(jié)能減排任務(wù)更加緊迫，可以預(yù)見，采用高效集成全變頻控制技術(shù)的恒壓供水設(shè)備的需求和應(yīng)用將會越來越多。