恒压供水案例

深圳市英威腾电气有限公司是以变频器及相关电力电子产品为主导, 集研发、制造与销售为一体的高科技企业。公司依托近十年在技术和市场方面的积累，于2002年4月整合后取得迅猛发展，年平均增长超过100%，跻身国内行业十强，被深圳市政府评为“高新技术企业”和“软件企业”。

“众诚德厚，业精志远”是英威腾人信守的经营理念；以诚立业，以德立人是我们的价值取向；团结合作，宽以待人是我们处事的准则；精益求精，不断创新是我们对产品永恒的追求；立足传动领域，将“INVT”打造成为国际化品牌是我们的目标和使命。

英威腾公司始终以“提供最优化的产品”作为对顾客的承诺,诚信互利，共同发展作为与合作伙伴达成双赢的基础。

在供水系统中，最基本的控制对象是流量，供水系统的基本任务就是要满足用户对流量的需求。目前，常见的流量控制方式有阀门控制和转速控制两种。

即通过调节阀门开度来控制流量。此时，供水系统的管道阻力将随阀门开度的改变而改变，而扬程特性保持不变。

在供水系统设计时，其水泵扬程及供水流量都是以满足用户的最大可能需求而选定的，且留有一定余量。而实际应用当中，系统在大部分时间里都是非满负荷运行的，这就必须要减小阀门开度，调整供水流量。这样，管道阻力随之增大，从而产生大量的截流损失。这种控制方式不仅会浪费许多电机输出功率，而且因为管阻特性的改变，整个系统的供水效率也会大为降低。

即通过改变水泵的转速来调节流量，而阀门的开度保持不变（一般保持最大开度）。当水泵转速改变时，供水系统的扬程特性随之改变，而管阻特性不变。

在这种控制方式下，通过变频调速技术改变水泵电机的转速，水泵的供水流量可随着用水流量的改变而改变，达到真正的供需平衡，在节能的同时，也可使整个系统达到最佳工作效率。随着变频调速技术的日趋成熟，这种控制方式得到了越来越多的推广应用。

由流体力学理论可知，大部分流体传输设备（如离心式水泵、风机等）的输出流量Q与其转速n成正比；输出压力或扬程P与其转速n的平方成正比；输出功率N与其转速n的三次方成正比，用数学公式可表示为：

N ＝ Q × P ＝ K₃ × n³ (K₁、 K₂ 、K₃为比例常数)

由上述原理可知，降低水泵的转速，水泵的输出功率将下降更多。例如，将电机的供电频率由50Hz降为40Hz，则理论上，频率改变后与改变前的输出功率之比为 (40/50)³ = 51.2%。

敝司长期实践证明，在供水系统中接入变频节能系统，利用变频技术改变水泵转速来调节管道中的流量，以取代阀门调节方式，能取得明显的节能效果，一般节电率都在30％以上。另外，变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对流量的平稳调节，同时减少启动冲击并延长机组及管组的使用寿命。

如上所述，流量是供水系统的基本控制对象，供水流量需要随时满足用水流量。在供水系统中，管道中的水压能够充分反映供水能力与用水需求之间的关系：

所以,保持管道中的水压恒定，就可保证该处供水能力恰好满足用水需求，这就是恒压供水系统所要达到的目的。

n 恒压供水系统框图

左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：

n 电器控制方案

贵司水泵电机清单如下：

以上数据表明，贵司供水系统都为多泵供水系统，用水需求有一定变化，因每组水泵的数量不多，所以水泵的起停切换频率不会太高，从投资效益方面考虑，建议贵司采用“一拖二”节能控制模式：

即每两台水泵为一组安装一台变频器，可选择其中任意一台水泵做主泵、由变频器直接拖动进行变频运行；另一台水泵做辅泵、根据用水需求由变频器多功能输出端子自动控制其起停，辅泵只做工频运行。

因此2台22KW电机需配1台22KW变频器；4台55KW电机需配2台55KW变频器；对于3台45KW电机，为了均衡设备的机械磨损，建议其中2台为一组配1台45KW变频器，剩余1台电机单独配1台变频器，平时可同时启动两台水泵做变频节能运行，充分挖掘节能空间。以3台45KW水泵为例，其电路控制示意图如下：

每台电机的电路上都加安装了“市电”、“节电”接触器，这样可以有“自动”、“手动”两种工作模式选择：手动模式下，变频器不工作，整套系统按原有方式手动起停、工频运行；自动模式下，主泵（1#或2#任选）由变频器直接拖动，辅泵则由变频器多功能端子控制，原有启动按钮无效。

该方案的特点是投入设备少，操作简单，故障率低，非常适合水泵数量较少的恒压供水系统。

n 节能系统特点

A. 变频器界面为LED显示，设定参数丰富；键盘布局简洁、易于操作。

B. 变频器有过流、过压、过热、缺相等多种电子保护装置，并具有故障报警输出功能，可有效保护供水系统的正常运作；

C. 专用数字PID调节器为LED双屏显示，参数设定方便，易于监控；

D. 加装变频节能器后，水泵电机具有软启动及变频调速功能，可有效降低系统的机械磨损，同时减轻管路负担。

E. 有“手动”“自动”两种工作模式，在变频器出现故障的情况下，仍可按原有工作方式继续运行。

n 工程投资分析

根据贵司供水系统的工况，建议该工程使用敝司G9系列通用型变频器，其特点是适用范围广，运行稳定，过载能力强，操作维护简便，由此可得出下表：（表中的工程单价已包含变频器、PID调节器、工控柜、安装调试费等工程费用）

n 工程效益预测

根据贵司所提供的供水系统参数及敝司以往工程改造经验，每月平均节电率预设为30％，可推出下表：

n 技术培训

1．培训相关操作人员，教授控制技术；

2．提供节能控制系统电气控制原理图；

3．提供变频器使用说明书、数字PID调节器使用说明；

n 售后服务

1．售出设备壹年半内免费保修；

2．设备发生故障，接报后工作日24小时内到现场，及时处理维修。

江西商协实业有限公司

电话:13517008535