一體化給水泵站概述

      一體化給水泵站是近年來公司新研發(fā)出的一種二次加壓供水設備;采取與市政管網(wǎng)直連的取水方式;智能化箱式泵站通過穩(wěn)流補償器*實現(xiàn)了充分利用管網(wǎng)原有壓力并同時不對管網(wǎng)產(chǎn)生負壓避免了對周圍自來水用戶的影響;智能化箱式泵站通過微機控制變頻調(diào)速來實現(xiàn)恒壓供水!當用水量增加時轉(zhuǎn)速提高;當用水量減少時轉(zhuǎn)速降低;時刻保證用戶的用水壓力恒定;首先根據(jù)實際情況設定用水點工作壓力;并時刻監(jiān)測市政管網(wǎng)壓力;當壓力低于用戶所需壓力時;微機自動控制子變頻器啟動;調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速提高;直到管網(wǎng)壓力上升到用戶所需壓力;并控制水泵以一恒定轉(zhuǎn)速運行進行自動化供水!

控制原理
    合上空氣開關(guān)，供水系統(tǒng)投入運行。將手動、自動開關(guān)打到自動上，KM1合上，系統(tǒng)進入全自動運行狀態(tài)，PLC中程序首先接通KM2，并起動變頻器。根據(jù)壓力設定值（根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設定）與壓力實際值（來自于壓力傳感器）的偏差進行PID調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號（IRF）給變頻器。變頻器根據(jù)頻率給定信號及預先設定好的加速時間控制水泵的轉(zhuǎn)速以保證水壓保持在壓力設定值的上、下限范圍之內(nèi)，實現(xiàn)恒壓控制。同時變頻器在運行頻率到達上限（設定為工頻50Hz），會將頻率到達信號送給PLC，PLC則根據(jù)管網(wǎng)壓力的上、下限信號和變頻器的運行頻率是否到達上限的信號，由程序判斷是否要起動第2臺泵（或第3臺泵）。
    當變頻器運行頻率達到頻率上限值，并保持一段時間（程序設定為15s），則PLC會將當前變頻運行泵切換為工頻運行，并迅速（時間設定為5s）起動下1臺泵變頻運行。此時PID會繼續(xù)通過由遠傳壓力表送來的檢測信號進行分析、計算、判斷，進一步控制變頻器的運行頻率，使管壓保持在壓力設定值的上、下限偏差范圍之內(nèi)。3臺泵切換及變頻控制程序框圖如圖3所示。

變頻器在一體化智慧集成泵站的應用

1、變頻調(diào)速的特點及分析

用戶用水的多少是經(jīng)常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。

水箱變頻加壓泵價格對于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的。例如在某些生產(chǎn)過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴重時使產(chǎn)品報廢和設備損壞。又如發(fā)生火災時，若供水壓力不足或或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟損失和人員傷亡。所以，某些用水區(qū)采用水箱變頻加壓泵價格，具有較大的經(jīng)濟和社會意義。

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完善，以變頻調(diào)速為核心的智能水箱變頻加壓泵價格取代了以往高位水箱和壓力罐等水箱變頻加壓泵，起動平穩(wěn)，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等東西的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效應。其穩(wěn)定安全的運行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，將使供水實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，終達到高效率的運行目的。

2、一體化智慧集成泵站變頻應用方式

通常在同一路供水系統(tǒng)中，設置多臺常用泵，供水量大時多臺泵全開，供水量小時開一臺或兩臺。在采用變頻恒壓水箱變頻加壓泵進行恒壓供水時，就用兩種方式，其一是所有水泵配用一臺變頻器；其二是每臺水泵配用一臺變頻器。后種方法根據(jù)壓力反饋信號，通過PID運算自動調(diào)整變頻器輸出頻率，改變電動機轉(zhuǎn)速，終達到管網(wǎng)恒壓的目的，就一個閉環(huán)回路，較簡單，但成本高。前種方法成本低，性能不比后種差，但控制程序較復雜，是未來的發(fā)展方向，我公司開發(fā)NKL-A系列變頻恒壓水箱變頻加壓泵系統(tǒng)就可實現(xiàn)一變頻器控制任意數(shù)馬達的功能。下面講到的原理都是一變頻器拖動多馬達的系統(tǒng)。

3、一體化智慧集成泵站PID控制原理

根據(jù)反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應該引這個物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點是非線性、大慣性的系統(tǒng)，現(xiàn)在控制和PID相結(jié)合的方法，在壓力波動較大時使用模糊控制，以加快響應速度；在壓力范圍較小時采用PID來保持靜態(tài)精度。這通過PLC加智能儀表可時現(xiàn)該算法，同時對PLC的編程來時現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實踐證明，使用這種方法是可行的，而且造價也不高。

水箱變頻加壓泵價格要想維持供水網(wǎng)的壓力不變，根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統(tǒng)管道長、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)，不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進行控制，而采用PLC參與控制的方式來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。

4、一體化智慧集成泵站變頻控制原理

用變頻調(diào)速來實現(xiàn)恒壓供水，與用調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)恒壓供水相比，節(jié)能效果十分顯著（可根據(jù)具體情況計算出來）。其優(yōu)點是：

a、 起動平衡，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；

b、 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命；

c、 可以消除起動和停機時的水錘效應；

一般地說，當由一臺變頻器控制一臺電動機時，只需使變頻器的配用電動機容量與實際電動機容量相符即可。當一臺變頻器同時控制兩臺電動機時，原則上變頻器的配用電動機容量應等于兩臺電動機的容量之和。但如在高峰負載時的用水量比兩臺水泵全速供水量相差很多時，

可考慮適當減小變頻器的容量，但應注意留有足夠的容量。

雖然水泵在低速運行時，電動機的工作電流較小。但是，當用戶的用水量變化頻繁時，電動機將處于頻繁的升、降速狀態(tài)，而升、降速的電流可略超過電動機的額定電流，導致電動機過熱。因此，電動機的熱保護是必需的。對于這種由于頻繁地升、降速而積累起來的溫升，變頻器內(nèi)的電子熱保護功能是難以起到保護作用的，所以應采用熱繼電器來進行電動機的熱保護。

在主要功能預置方面，頻率應以電動機的額定頻率為變頻器的工作頻率。升、降速時間在采用PID調(diào)節(jié)器的情況下，升、降速時間應盡量設定得短一些，以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動態(tài)響應過程。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能時，只要在預置時設定PID功能有效，則所設定的升速和降速時間將自動失效。

系統(tǒng)組成

     智能化箱式節(jié)能供水系統(tǒng)是由食品級不銹鋼水箱、不銹鋼管路、不銹鋼閥門、水泵、節(jié)能系統(tǒng)、智能化變頻控制柜及成套附件融合為一體的智能化節(jié)能增壓供水設備。

     該系列設備結(jié)構(gòu)、技術(shù)、性能可靠、運行平穩(wěn)、操作簡單，用戶使用只需連接一個進水口和一個出水口即可完成智能化自動供水。

     (成套附件包含液位傳感器、液位控制浮球閥、壓力傳感器、穩(wěn)壓罐、減震器、爬梯、檢修孔及法蘭等。)

原理說明

    常規(guī)樓宇供水系統(tǒng)：用戶通過水箱對市政管網(wǎng)水*行儲蓄，然后運用水泵對給水管路進行加壓輸出完成樓宇供水，這種供水方式既浪費原有市政管網(wǎng)水

壓(0.15～0.45MPa)，又對水箱清潔、保養(yǎng)、維護造成很大不便(在水箱清潔保養(yǎng)過程中，通常供水方式水泵無法完成供水，用戶必須停水)。

    智能化箱式節(jié)能供水系統(tǒng)：既能保證在不產(chǎn)生市政管網(wǎng)負壓的前提下充分利用市政管網(wǎng)0.15～0.45MPa的水壓進行疊加增壓供水，缺多少，補多少，節(jié)約電能，又能保證在水箱清潔保養(yǎng)期間不影響用戶正常用水。

    智能化箱式節(jié)能供水系統(tǒng)運轉(zhuǎn)前，首先由裝置于進水管路上的節(jié)能系統(tǒng)檢測市政供水壓力，當市政供水壓力達到樓宇供水要求時，節(jié)能系統(tǒng)開啟，直接將市政壓力提供給給水管路完成樓宇供水，增壓水泵處于休眠狀態(tài)；而當市政供水壓力不足以達到樓宇供水要求時，則節(jié)能系統(tǒng)將供水管路欠壓信號傳送進變頻柜中，由變頻控制系統(tǒng)來控制泵組進行借壓增壓運行，缺多少補多少，從而完成借壓增壓節(jié)能供水。

    一體化給水泵站運行模式為：首先啟動其中一臺泵根據(jù)所需水量和欠缺壓力由系統(tǒng)輸出適當頻率變頻增速運行，疊壓供水，若一臺到達全速運轉(zhuǎn)仍不夠需求時，則追加啟動第二臺泵補充差額，變頻恒壓疊壓節(jié)能供水，依次增泵。當用戶用水量逐步減少直至停止用水時，系統(tǒng)根據(jù)用戶管網(wǎng)反饋信號逐步減泵減速直至轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)，水泵停止運行，在用戶管網(wǎng)因用戶又要用水而在次有壓力下降趨勢時，系統(tǒng)自動喚醒泵組進入自動運行狀態(tài)，且各泵依照運行時間長短而自動輪換啟動運行，以便大限度延長各泵使用壽命。

特點節(jié)能

當市政供水壓力達到樓宇供水要求時，直接完成市政供水，智能系統(tǒng)使增壓水泵處于休眠狀態(tài)。當市政管網(wǎng)壓力不足以達到用水要求時，智能系統(tǒng)在市政管網(wǎng)壓力基礎上通過變頻增壓泵轉(zhuǎn)速及臺數(shù)來增加水壓，缺多少補多少。充分利用管網(wǎng)余壓，達到節(jié)能效果。

● 停電不斷水

供電線路斷電時，由節(jié)能系統(tǒng)完成市政壓力供水，從而達到停電不斷水。

● 定時更新功能

系統(tǒng)設有定時關(guān)閉水箱進水，自動完成貯蓄水更新置換，保持水箱貯水停留時間保證水質(zhì)環(huán)保衛(wèi)生。

● 高度自動安全性

系統(tǒng)具備全自動控制性能，具有手動/自動切換、貯水定時更新、漏電保護、過熱保護、過載保護、缺水保護等各項功能。

● 循環(huán)啟動，互為備用

為了大限度延長各泵使用壽命，系統(tǒng)設計各泵互為備用，根據(jù)各泵運行時間依次循環(huán)啟動運行。

● 節(jié)省投資

系統(tǒng)將泵組及其節(jié)能控制部分與水箱融為一體，可以省去建筑泵房，節(jié)約占地面積，縮短施工周期，從而達到節(jié)省投資，優(yōu)化組合之效果。

● 低噪音

水泵及其節(jié)能控制系統(tǒng)暗藏于水箱之中，噪音與外界*隔斷，滿足安靜環(huán)境標準。

●  貯蓄自給功能

當市政供水不足或短時間停水時，系統(tǒng)則將水箱貯蓄水自動補充到用戶管網(wǎng)中滿足用戶用水，從而保證用戶不受管網(wǎng)壓力波動或短暫市政停水而影響正常生活用水，以達到一定貯蓄自給功能。

一體化給水泵站其特點為:

(1)全觸摸按鍵彈出式菜單,使系統(tǒng)操作、設定極為方便,只要識字的人都可以操作。

(2)可在觸摸屏上監(jiān)視控制現(xiàn)場的各泵工作狀態(tài)。

(3)可在觸摸屏上實時地設置工作壓力、流量;自動顯示實時壓力、流量等系統(tǒng)參數(shù)。

(4)自動記錄故障狀態(tài)、故障原因及故障發(fā)生時刻,消去時刻。

(5)觸摸屏上留有多種接口,以備必要時的升級和打印機接口,可將系統(tǒng)參數(shù)通過打印機打印出來。

(6)采用調(diào)速泵和定速泵相結(jié)合的方法,保證系統(tǒng)始終工作在更佳狀態(tài)中。

(7)可以進行定時切換,以保證水泵均衡使用。

(8)觸摸屏取代可控制面板的功能,節(jié)省了PLC的I/O模組,避免了硬件(控制節(jié)點)接觸不良造成的控制系統(tǒng)錯誤動作及系統(tǒng)故障。

(9)觸摸屏的每一幅畫面都由文字、圖形及相應的PLC參數(shù)組成,系統(tǒng)*與PLC形成了互動式工作站。

一體化給水泵站智能人機界面主要包含以下兩大主要功能(一是數(shù)據(jù)顯示;二是數(shù)據(jù)設定),它能夠使用戶更直接的了解設備的運行、使用等狀態(tài)和各種壓力變化狀態(tài)。

(一): 數(shù)據(jù)顯示

(1)變頻溫度: 顯示變頻器內(nèi)部工作溫度,便于用戶隨時查看及調(diào)整。

(2)總用電量: 顯示設備累計用電量,便于用戶了解設備的運行過程。

(3)運行時間: 顯示設備累計運行時間,可以更準確的維護保養(yǎng)設備

(4)輸出功率: 顯示設備的當前工作狀態(tài),可以更準確的了解設備的運行狀態(tài)。

(5)使用壓力: 顯示用戶管網(wǎng)的出水壓力,便于用戶更準確的調(diào)整使用壓力。

(6)進水壓力: 顯示自來水的進水壓力,能更清楚的了解自來水的壓力變化狀態(tài)。

(7)實際轉(zhuǎn)速: 顯示泵的實際工作轉(zhuǎn)速,便于更準確的了解設備運行狀態(tài)。

(二)數(shù)據(jù)設定

(1)壓力給定值: 設定用戶的使用壓力,用戶操作時更方便直觀和準確。

(2)壓力下限值: 加壓泵的壓力值,根據(jù)客戶實際需要隨時調(diào)整, 用戶操作時更方便直觀和準確。

(3)壓力上限值: 超壓停泵的壓力值, 根據(jù)客戶實際需要隨時調(diào)整, 用戶操作時更方便直觀和準確。

(4)負壓設定值: 根據(jù)用戶當?shù)貙嶋H情況調(diào)整, 用戶操作時更方便直觀和準確。

(5)負壓解除值: 根據(jù)用戶當?shù)貙嶋H情況調(diào)整, 用戶操作時更方便直觀和準確。

(三)一體化給水泵站工作原理介紹

設備開機后,市政水源進入各系統(tǒng)管網(wǎng),控制系統(tǒng)自動檢測水源罐水壓、市政管網(wǎng)水壓和用戶管網(wǎng)水壓,控制系統(tǒng)中央處理器經(jīng)過對各壓力值進行比較、分析,為下一步的設備動作做準備。

當市政進水水源壓力大于或等于用戶管網(wǎng)設定需維持壓力值時,設備處于停機狀態(tài),市政水從緩沖罐(水源罐)進入,經(jīng)水泵機組上的旁通管路直接給用戶供水,從而有效利用了此階段的市政水壓直接供水,進而達到節(jié)能的目的。

當市政進水水源壓力低于用戶管網(wǎng)設定需維持壓力值時,設備啟動,水泵機組變頻運行為用戶供水。設備運行期間,控制系統(tǒng)配套的儀控設備實時采集、監(jiān)控市政水壓及用戶水壓,采集信號經(jīng)變送儀表送至PLC的中央控制器進行PID運算,計算結(jié)果經(jīng)PLC輸出控制指令信號至變頻器,從而控制水泵的工作頻率進而達到維持用戶管網(wǎng)的最終目的?？刂葡到y(tǒng)會依據(jù)用戶管網(wǎng)的壓力需求適當增加或減少工作泵的臺數(shù)以維持用戶的水流量用水;當夜間用水量非常小的時候,供水設備通過出口氣壓罐、配合變頻調(diào)速泵來維持用戶管網(wǎng)壓力值,并能達到夜間停泵要求。

當市政水源進水量小于設備供水量(水源罐出水)時,設備通過自帶的水源罐貯水容積來補償市政水源的不足。水源罐提供補嘗水量期間,靠真空抑制器(自動進、排氣閥)使空氣自動進入罐體,可避免對市政管網(wǎng)造成負壓抽吸作用(既所謂無負壓無吸程)。水源罐底部設有液位開關(guān),當其液位下降以至貯水消耗完時,設備將自動停機(禁止運行)。市政水源正常后設備自動恢復運行。

當市政水源壓力低于當?shù)毓┧块T規(guī)定的管制壓力值或用戶設定的進口壓力值時,設備將強制停機,從而有效避免對市政管網(wǎng)的過度抽取,不影響城市公共供水管網(wǎng)服務壓力。當市政水源壓力恢復正常后,設備自動恢復工作狀態(tài)。

一體化給水泵站整個控制過程如下：

　　用水需求↑——管路水壓↓——壓力設定值與返饋值的差值↑——PID輸出↑——恒壓器輸出頻率↑——水泵電機轉(zhuǎn)速↑——供水流量↑——管路水壓趨于穩(wěn)定節(jié)能系統(tǒng)特點A.恒壓器界面為LED顯示，設定參數(shù)豐富；鍵盤布局簡潔、易于操作。B.恒壓器有過流、過壓、過熱、缺相等多種電子保護裝置，并具有故障報警輸出功能，可有效保護供水系統(tǒng)的正常運作；C.專用數(shù)字PID調(diào)節(jié)器為LED雙屏顯示，參數(shù)設定方便，易于監(jiān)控；D.加裝恒壓節(jié)能器后，水泵電機具有軟啟動及恒壓調(diào)速功能，可有效降低系統(tǒng)的機械磨損，同時減輕管路負擔。E.有“手動"“自動"兩種工作模式，在恒壓器出現(xiàn)故障的情況下，仍可按原有工作方式繼續(xù)運行。

　　傳統(tǒng)的水池供水設備與封閉智能化箱式給水泵站供水方式必須建水池或水箱，自來水全部放入水池或水箱中，再二次加供水。不用建水池或設水箱，與自來水管道直接串接加壓供水，可充分利用自來水原有的壓力。供水質(zhì)量純凈的自來水全部放入水池中，各種雜物極易進入水池，嚴重污染水源，被污染的以經(jīng)過加壓后供給住戶飲用，嚴重影響住戶的身體健康。純凈的自來水經(jīng)過設備加壓后直接供到住戶，穩(wěn)流補償器防腐處理，密封連接，水源沒有任何污染，水質(zhì)好，用戶可以喝到符合衛(wèi)生標準的飲用水。采用微機恒壓軟啟動恒壓控制，供水壓力平衡，水壓質(zhì)量好。

　　節(jié)水情況水池跑、冒、滴、滲比較普普遍，另外每次清潔、清毒、都浪費大量的水資源。全封閉結(jié)構(gòu)，杜絕了跑、冒、滴、漏、滲、清洗等浪費水資源的的現(xiàn)象。

　　節(jié)能情況自來水過來的水全部放入水池，原有的壓力全部變?yōu)榱悖購牧汩_始重新加壓供水，能量白白浪費。一旦停電，住房就停水。這種供水方式耗能大，設備運行費用高，使用不經(jīng)濟。與自來水管道直接串接，可充分利用自來水管道原有的壓力，差多少，補多少，自來水滿足要求時設備就停止工作，節(jié)能效果極其顯著，可達50％～90％以上。在用水低峰期設備就停止工作。停電可恢復自來水常壓供水。這種供水方式耗能小，設備運行費用低，使用經(jīng)濟。

　　裝情況必須修水池或水箱，工程量大，施工，安裝麻煩，工期長，設備占地面積大。不用建水池，不用安裝水箱，成套設備出廠，到現(xiàn)場后，用戶的自來水進水管和出水管直接與設備對接即可，安裝簡單，施工周期短。設備可以直接安裝在地下泵池中，不占地方。

　　投資情況修水池或設水箱，建泵房，設備占地面積大，工程總投資大。因水質(zhì)污染嚴重，需要上凈化水設備，投資增大。自來水原有的壓力不能利用，設備始終從零開始供水，耗能大，天長日久費用大。因使用水池或水箱，需要定期清洗消毒，增加了日常開支。這種供水方式，投資大，使用不經(jīng)濟。不用修水池或設水箱，工程總投資可減少60％以上。不用為該設備專門設置地方，節(jié)省土地投資。使用應該水質(zhì)沒有污染，不需要安裝消毒設備，進一步節(jié)省投資。因該設備可以充分利用自來水管網(wǎng)的壓力，耗能小，節(jié)省日常開支，使用非常經(jīng)濟。因沒有水池或水箱，節(jié)省了定期清洗消毒的費用。這種供水方式，投資小，使用經(jīng)濟。