無負壓給水系統(tǒng)變頻器調速基本工作原理技術分析
無負壓給水系統(tǒng)變頻器調速基本工作原理技術分析
無負壓給水系統(tǒng)變頻調速技術的基本原理是根據(jù)電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系：n=60f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數(shù)）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。
（一）無負壓給水系統(tǒng)變頻調速傳動的目的
我國能源利用效率低下，主要原因是粗放型經(jīng)濟增長方式，結構不合理、技術裝備落后、管理水平低。采用變頻器對機械設備進行轉速控制，對節(jié)約能源、提高經(jīng)濟效益具有重要意義。變頻器在省力化、自動化、提高產(chǎn)品質量、提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品合格率方面的應用與在節(jié)能領域同樣重要。機械設備采用變頻調速傳動，可以增加設備的使用壽命，減小機械設備的噪音，使設備小型化，工作環(huán)境、生活環(huán)境更具有舒適性。
從調速時的能耗觀點來看，有高效調速方法與低效調速方法兩種：高效調速指時轉差率不變，因此無轉差損耗，如多速電動機、無負壓給水系統(tǒng)變頻調速以及能將轉差損耗回收的調速方法（如串級調速等）。有轉差損耗的調速方法屬低效調速，如轉子串電阻調速方法，能量就損耗在轉子回路中；電磁離合器的調速方法，能量損耗在離合器線圈中；液力偶合器調速，能量損耗在液力偶合器的油中。一般來說轉差損耗隨調速范圍擴大而增加，如果調速范圍不大，能量損耗是很小的。
（二）無負壓給水系統(tǒng)變頻調速應用的行業(yè)生產(chǎn)范圍
變頻調速技術經(jīng)過多年的發(fā)展日趨成熟，變頻技術在鋼鐵、扎制銅線、化學、纖維、汽車、電氣機械、機床、食品、造紙、水泥、礦業(yè)、煤氣、交通、裝卸搬運、工廠建筑、農(nóng)業(yè)、生活服務、電力、實驗研究、石油等行業(yè)得到了廣泛的發(fā)展與應用。變頻技術已經(jīng)與我們的生產(chǎn)、生活息息相關。目前，冰箱、空調、電動車等家用電器已經(jīng)采用相關的變頻技術。
（三）變頻調速傳動的特點
無負壓給水系統(tǒng)采用變頻器對機械設備進行轉速控制，變頻調速傳動的特點是可以使標準電動機調速，可以連續(xù)調速，電動機啟動電流小，較高速度不受電源影響，電動機可以高速化、小型化、防爆容易，低速時定轉矩輸出，可以調節(jié)加減速的大小，可以使用籠型電動機不需要維護電動機。
（四）無負壓給水系統(tǒng)變頻器的工作原理
無負壓給水系統(tǒng)變頻器電路方式有交一交變頻和交一直一交變頻兩種電路?；竟ぷ髟頌檎髌鲗⒔涣髯?yōu)橹绷鳎交娐穼⒅绷麟娖交?，逆變器將直流電逆變?yōu)轭l率可調的交流電，變頻器的基本構成。
1.交－交變頻器是指無直流中間環(huán)節(jié)，直接將電網(wǎng)頻率的電壓變換為頻率比電網(wǎng)頻率低而可變的輸出電壓的變換器。
2.交－直－交變頻器的工作原理。目前應用較廣泛的是交－直－交變頻器。其工作原理是先將三相或單相不可調工頻電源經(jīng)過整流橋整流成直流電，再經(jīng)過逆變橋把直流電逆變成頻率任意可調的交流電，以實現(xiàn)無級調速。交－直－交變頻器的主電路有電壓型變頻和電流型變頻。電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器；電流型是指將電流源的直流變換為交流的變頻方式。控制方式也分為電壓控制和電流控制兩種。這兩種方式不管主電路方式是電壓型還是電流型都可以適用。
（五）無負壓給水系統(tǒng)變頻器的質量性能指標
1.在0.5HZ時能輸出多大的起動轉矩?比較優(yōu)良的變頻器在0.5HZ時、22KW以下能輸出200％高起動轉矩，30KW以上能輸出180％的起動轉矩。
2.速度調節(jié)范圍控制精度能達多久，轉矩控制精度能達多大?高性能的變頻器速度控制精度能達±0.005％，轉矩控制精度能達±3％。
3.在低轉速時的脈沖情況。高質量的變頻器在1HZ時轉速脈沖只有1.5r／min。
4.噪聲及諧波干擾。噪聲及諧波干擾是衡量一個變頻器的重要標準，采用IGBT、IPM器件調制頻率較采用GTO、GTR調制頻率高。雖然高次諧波始終存在，但是如果控制方式較好，可以減少一些諧波量。
5.發(fā)熱量。變頻器發(fā)熱量大，證明功耗大、效率低、通風散熱系統(tǒng)不好，變頻器的壽命相應受到影響。
無負壓供水系統(tǒng)簡介
水是人類的生命的源泉，人類生存不可一日無水。
隨著我國城鎮(zhèn)化水平面的不斷提高，城市人口急劇增加，城市居民住宅的不斷擴建與改造，住宅樓層不斷加高，城市面積不斷擴大，原有市政管網(wǎng)的壓力日顯不足，大部分地區(qū)普遍存在著用水高峰期高層供水壓力過低，高層用用戶用水困難。
所以大部分建筑增設二次加壓設備，修建蓄水池和高位水箱，能過水泵二次加壓供水，但這種傳統(tǒng)二次加壓設備存在投資大、水源容易受二次污染等許多缺點。
我公司開發(fā)生產(chǎn)的全自動無負壓給水設備是可以串接在市區(qū)政管網(wǎng)上給用戶進行二次加壓的一種給水設備不需要建造蓄水池、高位水箱、，直接串接在市政管網(wǎng)上，設備正常運行時不會對市政管網(wǎng)形成負壓（吸水）， 符合我國《城市供水條例》的要求，可以充分利用市政管網(wǎng)原有壓力，采用變頻調速給水方式節(jié)能效果極其顯著。推向市場以后深受方大用戶的青睞。
控制系統(tǒng)根據(jù)用水量的多少自動調節(jié)單臺水泵或多臺水泵的投入或退出運行,實現(xiàn)了較大限度的合理用水,既保證了恒壓供水,又達到了節(jié)電的目的.
控制系統(tǒng)工作時,由變頻器控制的水泵以低頻率軟啟動,逐漸加速,安裝在出水管路上的壓力傳感裝置實時檢測管網(wǎng)壓力并把壓力信號轉換為電信號輸出至控制器,控制器進行運算、處理后將指令信號傳遞給變頻器,使變頻器調整輸出功率,進而控制水泵電機轉速,同時改變水泵流量,使之滿足管網(wǎng)設定壓力并保持恒定。停止用水時,水泵電機處于休眠保壓狀態(tài)。
無負壓供水系統(tǒng)工作原理
設備正常投入使用時，市政管網(wǎng)的水進入無負壓穩(wěn)流罐，罐內的空氣從排氣閥大量排出。當空氣排完時，閥內浮球被除水浮起，傳動塞頭至關閉位置，慢慢關閉排氣口，停止排氣，防止出水，當穩(wěn)流罐內水流正常輸送時，如有少量空氣聚集在閥內到相當程度，閥內水位下降，浮球隨之下降，此時空氣則由排氣孔排出。
無負壓供水系統(tǒng)正常運行過程中，當市政管網(wǎng)供水量不足時，市政進水管管內水流空時，或穩(wěn)流罐內水壓低于大氣壓時，穩(wěn)流罐內水位下降，浮球隨之下降，帶動塞頭開啟，吸入空氣，使穩(wěn)流罐內保持大氣壓力，不至對市政管網(wǎng)產(chǎn)生負壓。
當市政管網(wǎng)中壓力低于用戶所需的設定壓力時，水泵變頻調速運行，保證用戶管網(wǎng)壓力符合用戶用水的要求。市政管網(wǎng)水壓越高。水泵的轉速越低，市政管網(wǎng)水壓越低，水泵的轉速越高。當市政管網(wǎng)供水壓力達到用戶要求時，設備自動停止工作，市政管網(wǎng)的水通過旁通管直接供給用戶使用。
當市政管網(wǎng)停水時，穩(wěn)流罐內水位逐漸下降，當降至較低水位時，穩(wěn)流罐上的液位計發(fā)出停機信號，設備自動停止運行并顯示缺水保護信號。
當電網(wǎng)停電時，設備停機，市政管網(wǎng)的水直接從設備旁通管供應到用戶。
無負壓供水系統(tǒng)特點
1、無需設置蓄水池和高位水箱
無負壓供水系統(tǒng)直接串接市政管網(wǎng)，不需建造蓄水池和高位水箱，節(jié)省工程投資，減少建筑面積的占用。
當市政管網(wǎng)供水量足夠時，無負壓穩(wěn)流罐體積較小，整套設備占地很小，設備安裝只需接通進出水管道即可，極為方便。
2、無水源的二次污染
無負壓穩(wěn)流罐及整套設備管路均為密閉式，從市政管網(wǎng)一直到用戶水龍頭，均不會受到空氣中的雜物和污物的二次污染，無負壓穩(wěn)流源流罐過流部分均采用食品容器內壁涂料防腐處理，涂料和無負壓給水設備整機均符合相關食品衛(wèi)生標準。
3、節(jié)能效果顯著
傳統(tǒng)的二次加壓供水方式采用蓄水池和高位水箱，市政管網(wǎng)供水壓力放入蓄水池時能量損失殆盡，能源浪費嚴重。
采用無負壓穩(wěn)流罐后，市政管網(wǎng)供水壓力直接疊加在給水泵進口，水泵只需補充市政管網(wǎng)壓力不足部分，整機節(jié)能效果顯著。
4、無需設置穩(wěn)壓泵和大體積氣壓罐
一般變頻給水設備為了保證用戶晚間小流量用水量或零流量進管網(wǎng)的泄漏時避免頻繁啟動給水泵，均設有流量較小的穩(wěn)壓泵和大容積氣壓罐，既增加了給水設備的一次性投資，也增加了設備的運營費用（晚間穩(wěn)壓泵的運行電耗）。
晚間等用水低峰期時，市政管網(wǎng)的供水壓力和供水量基本都能滿足用戶的要求，采用無負壓穩(wěn)流給水設備后，市政管網(wǎng)的原有壓力被充分利用，市政管網(wǎng)的水直接供給用戶使用，設備無需設備穩(wěn)壓泵和大容積穩(wěn)壓氣壓罐，投資節(jié)省，且顯著提高設備運行時的節(jié)能效果。
無負壓供水系統(tǒng)應用范圍
適用于任何自來水壓力不足地區(qū)供水
● 高、低層民用、工業(yè)建筑的生活用水。
● 低層自來水壓力不能滿足要求的各類用水。
● 改造原有的氣壓供水設備，可以充分利用原有的氣壓罐。
● 已經(jīng)建好水池的，可以采用無負壓設備與水池共用的供水方式，進一步節(jié)能。
● 自來水廠的供水中間加壓泵站。
● 工礦企業(yè)的生產(chǎn)、生活用水等。
● 各種循環(huán)水系統(tǒng)。
無負壓供水系統(tǒng)工作環(huán)境
1、電源電壓波動≤±10%；
2、周圍環(huán)境溫度：-10℃—+40℃（不凍結）；
3、空氣相對濕度：20%—90%（無凝露）；
4、 海拔高度：≤1000m；
5、無導電塵埃及能腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體的場所；
6、無爆炸危險的場所；
7、震動：＜5.9m/s2(0.6G),傾斜度：≤5度的場所；
8、有防雨防震設備和無水蒸汽的場所；
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