小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)示意圖

2.2供水系統(tǒng)特性
　　
恒壓供水系統(tǒng)中，常用的參數(shù)主要有：
　　
    ·流量（Q）：單位時間流過管道內(nèi)某一截面的水量，單位m/s、m/h；
    ·揚程（H）：單位流量的水被上揚時所獲得的能量，單位m；
    ·全揚程（HT）：總揚程，即水泵可達到的揚程；
    ·實際揚程（HA）：水泵實際提高水位所需的能量；
    ·損失揚程（HL）：全揚程與實際揚程的差，HT=HA+HL；
    ·管阻（R）：管道系統(tǒng)對水流的阻力；
    ·壓力（P）：供水系統(tǒng)中某一位置的水壓。
　　
    供水系統(tǒng)的主要特性有：揚程特性與管阻特性，如圖2所示。

供水系統(tǒng)的主要特性

    當(dāng)用水管道全通時，用水量與揚程之間關(guān)系為揚特性。由圖2-（a）可知，當(dāng)用水流量越大時，揚程越小。管阻特性指供水流量與管網(wǎng)阻力間的關(guān)系，由圖2-（b）可知，供水流量越大時管網(wǎng)阻力也越大。供水系統(tǒng)穩(wěn)定工作點為揚程特性與管阻特性的交點，即圖2-（c）中的A點。
　　
2.3變頻節(jié)能原理
　　
    一般供水系統(tǒng)中，流量調(diào)節(jié)方法一般為閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法兩種。
　　
    閥門調(diào)節(jié)法主要通過調(diào)節(jié)出水管的開度來調(diào)節(jié)流量，實際是通過改變管道的阻力來改變水的流量。閥門調(diào)節(jié)時，管阻特性隨著閥門開度的變化而變化，而電機恒速運行，因此揚程特性并不改變。如圖3所示，當(dāng)流量從QA下降到QB時，穩(wěn)定工作點由A點移到B點，供水功率PA與0EBF區(qū)域的面積成正比。
　　
    轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法是通過改變水泵轉(zhuǎn)速來改變水的流量。管道一般處于全開狀態(tài)，如果水泵轉(zhuǎn)速改變，則全揚程也改變。采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法時，揚程隨著轉(zhuǎn)速改變而改變，但管阻特性則保持不變。如圖3所示，當(dāng)流量從QA下降到QB時穩(wěn)定工作點由A點移到C點，供水功率PB與0ECH區(qū)域的面積成正比。
　　
    從圖3可看出，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法比采用閥門調(diào)節(jié)法節(jié)約的功率△ P與HCBF區(qū)域的面積成正比。由水泵特性得出以下關(guān)系：

　　流量與轉(zhuǎn)速成一次方關(guān)系：Q1/Q2 = n1/n2；
　　揚程與轉(zhuǎn)速成二次方關(guān)系：H1/H2 = （ n1/n2 ） 2
　　電機軸功率與轉(zhuǎn)速成三次方關(guān)系：P1/P2 = （ n1/n2 ） 3
　　
    由上述推導(dǎo)可以知道，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法的節(jié)能效果很明顯。隨著變頻調(diào)速技術(shù)不斷成熟，恒壓供水采用變頻器來控制水泵轉(zhuǎn)速。由電機轉(zhuǎn)速公式：n=60f/p，其中，n為電機同步轉(zhuǎn)速，f為供電頻率，p為電機極對數(shù)，可知電機供電頻率f與轉(zhuǎn)速成正比。這樣，采用變頻器調(diào)速時，變頻器的輸出頻率與流量、揚程及電機軸功率也有上述的n次方（n=1,2,3）比例關(guān)系。

變頻調(diào)速節(jié)能效果比較圖

3、康沃變頻器在恒壓供水中的應(yīng)用
　　
3.1恒壓供水變頻控制工作原理
　　
    圖4為恒壓供水的變頻控制示意圖。

恒壓供水變頻控制示意圖

    變頻器根據(jù)給定壓力指令控制水泵電機，出口檢測傳感將管道壓力信號反饋給變頻器，經(jīng)變頻器內(nèi)置的PID進行控制。當(dāng)實際壓力小于設(shè)定壓力時，變頻器控制電機加速；當(dāng)實際壓力大于給定壓力時，變頻器控制電機減速，從而保持管道壓力恒定。
　　
3.2康沃CVF-P2變頻器的應(yīng)用
　　
    深圳康沃電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的CVF-P1/P2系列風(fēng)機/水泵專用變頻器，選用供水附件可實現(xiàn)一臺變頻器最多控制四臺水泵的恒壓供水系統(tǒng)。目前在生活供水、工業(yè)用水、中央空調(diào)系統(tǒng)、污水處理等行業(yè)都有一定的應(yīng)用。以康沃CVF-P2-4T0075變頻器在深圳南山某住宅小區(qū)生活供水系統(tǒng)的應(yīng)用為例，介紹恒壓供水系統(tǒng)的調(diào)試情況。
　　
3.2.1電氣構(gòu)成
　　
    該住宅小區(qū)生活供水系統(tǒng)由三臺水泵構(gòu)成，每臺水泵的功率為11KW，采用一臺CVF-P2-4T0110及供水附件進行控制。壓力檢測采用電阻式遠傳壓力表，量程為1Mpa。該系統(tǒng)的主要電氣控制框圖如圖5所示，圖6為主電路圖。

恒壓供水系統(tǒng)電氣控制框圖

3.2.2恒壓控制過程
　　
    采用多泵固定順序投切方式，其加泵、退泵過程如下：
　　
    加泵過程：當(dāng)實際壓力小于設(shè)定壓力時，變頻器啟動后拖動1號水泵電機運行，待運行頻率上升至50Hz，并經(jīng)設(shè)定的泵切換判斷時間后，1號泵切換到工頻運行，而變頻器則繼續(xù)起動2號泵運行，同樣的，待變頻器工作頻率上升至50Hz，并經(jīng)設(shè)定的泵切換判斷時間后，2號泵切換到工頻運行，變頻器起動3號泵變頻運行，直到實際壓力等于設(shè)定壓力時，變頻器拖動相應(yīng)的水泵電機運行。
　　
    退泵過程：退泵過程為加泵過程的逆過程。當(dāng)實際壓力大于設(shè)定壓力，1號工頻泵先停止，變頻器驅(qū)動當(dāng)前泵運行，若實際壓力仍大于設(shè)定壓力，再停止2號工頻泵，變頻器驅(qū)動當(dāng)前泵運行，若實際壓力還大于設(shè)壓力，則變頻器降低當(dāng)前頻率，直至實際壓力等于設(shè)定壓力。
　　
3.2.3主要參數(shù)設(shè)定
　　
    表1為該系統(tǒng)中CVF-P2變頻器的主要參數(shù)設(shè)定列表。
　　
    表1康沃變頻器參數(shù)設(shè)定表
　　
　　功能碼　　設(shè)定值　　功能碼意義　　功能碼　　設(shè)定值　　功能碼意義　　 
　　b-0　　2　　          運行參數(shù)選擇　　H-51　　0　　  反饋信號特性
　　b-2　　0.7 Mpa　   設(shè)壓力值  　　H-52       　1   　　反饋通道增益
　　 b-3　　2   　　外部運行命令 　　H-53    　　1  　　PID顯示系數(shù)　　 
　　b-7　　10秒　　加速時間        　　H-54   　　2  　　PID控制器結(jié)構(gòu)
　　 b-8　　10秒　　減速時間      　　H-55   　1     　　比例增益
　　 L-0 　　1  　V/F曲線設(shè)定      　　H-56   　2  　　積分時間常數(shù)
　　 L-4　　L-5　　15 Hz   　　下限頻率　H-61　　3　　PID反饋斷線動作　　 
　　L-5 　　0　　下限頻率運行模式    　　H-62　　1.00 Mpa　　遠傳壓力表量程
　　 
　　L-6
　　2
　　起動方式
　　H-63
　　0.4 Mpa
　　報警下限壓力
　　 
　　L-11
　　1
　　停機方式
　　H-64
　　0.8 Mpa
　　報警下限壓力
　　 
　　L-33
　　2
　　三線控制模式
　　H-65
　　0.3 Mpa
　　下限壓力設(shè)定值
　　 
　　L-63
　　17
　　三線控制定義
　　H-66
　　0.9 Mpa
　　上限壓力設(shè)定值
　　 
　　H-6
　　2
　　故障自恢復(fù)次數(shù)
　　H-67
　　0.5 Mpa
　　蘇醒閥值
　　 
　　H-7
　　3秒
　　故障自恢復(fù)時間
　　H-68
　　0.8 MPa
　　睡眠閥值
　　 
　　H-48
　　4
　　三泵控制模式
　　H-69
　　120秒
　　 泵切換判斷時間
　　 
　　H-49
　　1
　　PID設(shè)定通道
　　H-70
　　0.2秒
　　電磁開關(guān)延遲時間
　　 
　　H-50
　　0
　　PID反饋通道
　　H-71
　　0
　　固定順序切換
　　 
    說明：變頻器的起停采用三線控制模式，采用按鈕開關(guān)以方便客戶操作。壓力表量程為1.00 Mpa，壓力給定通過變頻器面板數(shù)字設(shè)定?？滴諴2系列變頻器在選擇恒壓力供水方式時，d-6和d-7參數(shù)可直接顯示系統(tǒng)的設(shè)定壓力與反饋壓力。另外，還根據(jù)用戶要求設(shè)定睡眠與喚醒功能，即當(dāng)供水壓力達到睡眠設(shè)定值，且變頻器運行降低至下限頻率，如果此時實際壓力還大于設(shè)定壓力，則說明用戶用水量很少，因此變頻器可停止運行；當(dāng)供水壓力小于喚醒設(shè)定值時，變頻器自動啟動。同時，康沃變頻器具備管道阻塞泄露等報警功能，若反饋通道斷線或壓力表損壞時，可按要求（例如按上限頻率的一半）運行。
　　
4、小結(jié)
　　
    目前恒壓變頻控制技術(shù)已經(jīng)比較成熟，應(yīng)用也較普遍。采用變頻控制既達到了節(jié)能效果，同時也實現(xiàn)了小區(qū)供水系統(tǒng)的自動控制。另一方面，采用變頻器控制可簡化電氣控制電路，維護方便，水泵電機實現(xiàn)軟起動亦可延長電機的使用壽命。該小區(qū)自去年采用恒壓變頻控制到目前為止，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，節(jié)能效果也達到了預(yù)期目標(biāo)。