概述：恆壓供水控制櫃是閉環控制實現使用ABB變頻器實現對水泵的一拖多控制，為實現不間斷供電可使用雙電源控制櫃配合使用。       來源：www.xayks.com。

恆壓供水控制系統產品概述：
西安魯元電氣設備有限公司開發的無負壓供水設備是與市政管網相連在變頻恆壓的基礎上和提升水泵的壓力進行疊加，使生活供水更加節能和環保，是魯元電氣研發的更新換代產品。該設備由變頻控制櫃、無負壓裝置，自動化控制系統及遠程監控系統、水泵機組、穩壓補償器、負壓消除器、壓力傳感器、閥門、儀表和管路系統等組成，無負壓供水設備根據實際情況，通過檢測實際壓力並與設定壓力比較。當市政管網疊壓高于設定壓力時，機組處於停機狀態，自來水可通過市政管線直接對用戶供水。當管網供水壓力低於設定壓力時，設備自動進入疊壓工作狀態，機組通過壓力傳感器，水泵及恆壓變頻控制櫃組成閉環控制系統，隨着用水量的變化，不斷調整水泵轉速及投入運行的水泵台數，以保持供水壓力恆定。

供水設備原理圖及設備技術說明：
1、恆壓供水設備配電櫃系統框圖（略）
2、恆壓控制櫃技術基本說明：
      系統設定一恆定壓力值，如果管網壓力高于設定壓力值時，壓力變送器將管網壓力反饋給變頻控制櫃，自來水可通過直供管路直接到達用戶管網對用戶進行供水。當市政管網壓力變化或用戶管網用水量變化使管壓力低於設定壓力時，壓力變送器將管網壓力反饋給變頻控制櫃中的PlD控制器，通過PlD控制器調整變頻器的輸出頻率，啟動水泵機組並調節水泵轉速保持恆壓供水；如果不能滿足供水要求時，則控制櫃將控制多台工頻泵的啟停和變頻泵的轉速，從而達到恆壓變量供水的要求。
3、恆壓供水控制櫃消除技術基本說明：
     西安魯元電氣系列恆壓供水設備採用微機變頻技術和有效的負壓處理技術實現疊壓供水。具體如下: 該設備通過真空補償系統及全封閉結構實現了與自來水管網的直接串接，並且克服了對管網的不良影響。該設備通過管網壓力表、真空抑制器及穩流補償器中的檢測裝置採集穩流補償器內的真空度及水位信號，實時反饋，通過微機控制真空抑制器及穩流補償器中的特殊裝置動作，抑制負壓產生，保証該設備不對城市管網產生影響。當市政管網停水時，水泵機組仍可工作，直到穩流補償器中的壓力下降至電接點所設定的下限壓力后自動停機，來水后自動開機。停電時，水泵機組停止工作，自來水可通過直通管路進入用戶管網。來電時機組自動開機恢復正常供水。
4、恆壓供水設備抑制系統：
      恆壓供水設備根據負壓生成條件，採用智能化控制技術，根據管網要求，自動控制設備運行工況，當主管網壓力在設定保護壓力以上運行時設備正常供水，當主管網壓力在設定保護壓力以下運行時，供水設備降壓供水，自動調整設備運行工況，當主管網壓力進一步降低到限制使用壓力以下時，供水設備停止運行，使設備在滿足管網制約條件下平滑，穩定地調節水泵出口流量，最大限度滿足用戶要求。
5、小流量停機保壓系統： 
恆壓供水設備可根據用戶設備需要增設小流量停機保壓系統，設備在正常工作時，變頻器可設定工作下限頻率，在小流量狀態可實現設備保壓停機，以保証設備最大限度的節能。較普通停機保壓功能相比，具有停機時間長.系統壓力波動小，可有效的延長水泵的停機時間，避免小用水量時水泵頻繁開停機，有效的延長水泵使用壽命的特點。設備還可以配備氣壓罐，充分利用氣壓體的緩衝能力，有效的對於停機水錘進行緩衝，最大限度的減少了停機水錘對用戶管網的破坏。
6、平滑控制技術:
控制系統擁有壓力平滑控制技術。如果沒有平滑控制技術，設備往往會出現壓力過調的情況。在加減泵或出現水量變化較大的情況下，壓力波動比較大。採用平滑控制技術后，系統可以根據實際反饋壓力自動控制加減速速度，使系統的壓力更加穩定。
7、壓力自動補償技術
恆壓供水設備根據系統阻力特性，當流量越大時，系統的阻力越大。為了滿足系統在最大用水量時有足夠的揚程來克服系統阻力，一般廠家在設定系統壓力時只能按最大流量所需的壓力來設置，當小流量用水時壓力過剩造成能量浪費。長沙華振供水設備有限公司的恆壓控制系統擁有壓力平滑控制技術，可以根據系統用水量的變化自動調節系統的設定壓力，在小流量用水時運行在低壓力值，隨着用水量的增大，系統按照水力特性，逐漸增大系統的使用壓力。從而最大限度地節省了電能。

恆壓供水設備的控制原理以及應用分析：
1.變頻調速的特點及分析
用戶用水的多少是經常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發生。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。保持供水壓力的恆定，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量。
無負壓供水設備對於某些工業或特殊用戶是非常重要的。例如在某些生產過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響產品質量，嚴重時使產品報廢和設備損坏。又如發生火災時，若供水壓力不足或或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經濟損失和人員傷亡。所以，某些用水區採用變頻恆壓供水設備，具有較大的經濟和社會意義。
隨着電力技術的發展，變頻調速技術的日臻完善，以變頻調速為核心的智能變頻恆壓供水設備取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設備，起動平穩，起動電流可限制在額定電流以內，從而避免了起動時對電網的衝擊；由於泵的平均轉速降低了，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。其穩定安全的運行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全週到的功能，將使供水實現節水、節電、節省人力，最終達到高效率的運行目的。
2.恆壓供水設備變頻應用方式
通常在同一路供水系統中，設置多台常用泵，供水量大時多台泵全開，供水量小時開一台或兩台。在採用變頻恆壓供水設備進行恆壓供水時，就用兩種方式，其一是所有水泵配用一台變頻器；其二是每台水泵配用一台變頻器。后種方法根據壓力反饋信號，通過PID運算自動調整變頻器輸出頻率，改變電動機轉速，最終達到管網恆壓的目的，就一個閉環迴路，較簡單，但成本高。前種方法成本低，性能不比后種差，但控製程序較複雜，是未來的發展方向，西安魯元電氣公司開發的YKSP系列變頻恆壓供水設備系統就可實現一變頻器控制任意數水泵的功能。下面講到的原理都是一變頻器拖動多太水泵的系統。
3.恆壓供水設備PID控制原理
恆壓供水設備根據反饋原理：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恆值比較，形成閉環系統。我們要想保持水壓的恆定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環系統。但被控制的系統特點是非線性、大慣性的系統，現在控制和PID相結合的方法，在壓力波動較大時使用模糊控制，以加快響應速度；在壓力範圍較小時採用PID來保持靜態精度。這通過PLC加智能儀表可時現該算法，同時對PLC的編程來時現泵的工頻與變頻之間的切換。實踐証明，使用這種方法是可行的，而且造價也不高。
  恆壓供水設備要想維持供水網的壓力不變，根據反饋定理在管網系統的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由於供水系統管道長、管徑大，管網的充壓都較慢，故系統是一個大滯后系統，不易直接採用PID調節器進行控制，而採用PLC參與控制的方式來實現對控制系統調節作用。
4.恆壓供水設備變頻控制原理
  用變頻調速來實現恆壓供水，與用調節閥門來實現恆壓供水相比，節能效果十分顯著，其優點是：起動平衡，起動電流可限制在額定電流以內，從而避免了起動時對電網的衝擊；由於泵的平均轉速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效應；
通常，當由一台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。當一台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於兩臺電動機的容量之和。但如在高峰負載時的用水量比兩台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，電動機將處於頻繁的升、降速狀態，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。對於這種由於頻繁地升、降速而積累起來的溫升，變頻器內的電子熱保護功能是難以起到保護作用的，所以應採用熱繼電器來進行電動機的熱保護。
在主要功能預置方面，最高頻率應以電動機的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。昇降速時間在採用PID調節器的情況下，昇降速時間應儘量設定得短一些，以免影響由PID調節器決定的動態響應過程。如變頻器本身具有PID調節功能時，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。 

氣壓給水設備類其它方面的應用與調試
密閉式膨脹水箱多並聯于采暖系統的補水干管上，它是利用系統的靜水壓力（（低溫水采暖）或不汽化壓力（高溫水采暖）作為設計的初始壓力，而將系統內最低位置的設備最大工作壓力作為設計終端壓力。在系統正常運行后，系統壓力超過終端壓力 
引水罐是一種水泵吸水設備，也稱為真空罐，它是一具密閉罐體，串聯在泵吸水管上，使水泵吸水口由負壓吸水變為正壓吸水。一定值時，電磁閥自動打開泄壓。 
常用氣壓給水設備的安裝調試,補氣式氣壓給水設備安裝：  
設備在水平的混凝土基礎是固定牢固，控制櫛的安裝要防  
正確連接進出水管路，連接管路密封性要良好，保証水泵進口罐式給水消防系統管網應為閉環方式，即設備兩路出口都要接入管網。   
查看管路上的閥門置開狀態。 
預先充氣  系統在運行前水氣比例不平衡，依靠補氣罐進行補氣，效率很低，同時，為使氣壓水罐內保護水容積盡可能小，就需要使起始壓力接近給水系統的最低工作壓力。一般採用空壓機向罐內充氣。
壓力控制儀表上下限設置正確。  
確定電機電源線接線無誤后，啟動設備，使其自動運行即可。  
起動前查看罐體上壓力表有無顯示值，壓力若為零，則不要啟動設備，應先向罐內充氣至額定壓力的三分之一左右。 
電源線路正確連接后啟動。 
設備應在設置壓力點正常啟停。 

氣壓給水設備的結構原理 
補氣式氣壓給水設備 CFS/QI型  其結構參見CFS/QI型原理圖，設單台泵補氣補水，補氣方式是靠負壓補氣，安裝于氣壓罐上的補氣罐集團應高于水池最高水位300mm。這種形式給水設備屬於氣水接觸式給水設備，該系統運行穩定，能保証整個管網最不利配水點的水壓，並能儲存一定的水量，常用於消防穩壓系統。在系統處開穩定狀態下，由於管網或氣壓罐滲漏，罐內壓力降低，當降到設定壓力下限時，由壓
力控制器發出信號，通過電控箱開啟電磁閥使罐體排水，當水位降到液位下限時，電磁閥關閉，液位控制器發出信號，控制水泵開始工作，給氣壓罐補水補氣。當水位已到下限時，穩壓泵停止，若此時罐體內壓力未達到設定的最高壓力時，電磁閥開啟，罐體再次排水，當水位降到液位下限時，穩壓泵再次啟動，這樣循環多次，直到罐內壓力水位達到預定工作壓力和預定水位時穩壓泵停止工作。 
CFS/QII型  其結構參見CFS/QII型工作原理圖，系統設一台穩壓泵，一台用作補水，一台用作補氣。補氣罐安裝不受高度限制。CFS/QII型穩壓設備可選用規格較大的單罐或雙罐來增大有效水容積，通用於消防流量較大或要求有效水容積較大的場合。設備運行正常后，氣壓罐內的水位和壓力保持在一定範圍內，由於系統滲漏等原因罐內的水位及壓力會逐漸下降，當水位降到液位下限時，補水泵開始向罐內補水，到液位上限停止，當罐內壓力降到壓力下限時，補氣泵開始向罐內補氣，到壓力上限停止，直到達到標準的水位與壓力，整個工作過程是以補水優先為原則。 CFS/QI型與CFS/QII型均為補氣式，其區別主要在於：CFS/QI只有一個補壓泵，既補氣又補水，若罐內水多氣少時，由電磁閥泄水。而CFS/QII型則設有一台補水泵和一台補氣泵，當罐內水位低時補水泵工作，壓力低時補氣泵工作，CFS/QI型要求補氣罐底部應比進水池水位高300mm以上，而CFS/QII型則不受此限制。
隔膜式氣壓給水設備:其結構參見CFX/G型隔膜設備原理圖，該類型對水泵台數無限制，現今隔膜式給水設備常採用囊形隔膜，利用無毒食用橡膠使氣水完全隔離，罐體與隔膜間是密封的，一次充氣，長時間使用，該設備具有防止水受污染、結構簡單、安裝使用方便等特點，現廣氾應用於生活和消防給水等工程上。  啟動設備之前，氣罐內已充入一定壓力的氣體。工作時起動補水，  同時，氣室壓力也升高。達到設定的壓力上限時，補水泵停止。當水壓下降時，氣室氣體膨脹，產生壓力使罐內的水供向輸水管網。這樣周而復始，通過電接點壓力表和電控箱控制水泵運行，達到設定的壓力範圍內連續供水。 
定壓式氣壓給水設備工作原理:氣體定壓設備上限壓力調定在供熱系統所需最低壓力的1.2~1.3倍，壓力由電接點壓力表控制。上限水位由水位控制器控制。系統膨脹階段，當水位超過上限水位，壓力超過上限值時，電磁閥自動排水至上限水位；系統正常運行階段，供回水溫度保持在設計溫度工況，系統水體積不再膨脹，隨着系統水量漏失，罐水位下降，壓力降低，補水泵自動起動補水，當壓力重新達到上限值時補水泵自動停止。若此時水位低於上限值時不補氣，水位超過上限值時則自動補氣，直到水位達到上限、壓力達到上限。從而達到水位、壓力雙控制。當系統因突然停電或其它原因停止運行時，系統水體積開始收縮，定壓設備向系統補水。
CFS/Q系列消防氣壓給水設備:一般一套消防氣壓給水設備包括消防穩壓設備和消防主泵兩部分，消防穩壓設備的作用是在無火警時保持系統壓力，當發生火災時，只要噴淋設備或消火栓打開，罐內的水可及時向消防管網供水。婁罐內壓力降低到一定程度時，發出信號啟動消防主泵，這種穩壓設備要求罐體的有效水容積能滿足消防初期30秒的消防用水量。另外有一種形式的消防氣壓給水設備，不帶消防主泵，發生火災后，由氣壓罐內的貯水來滿足10分鐘的消防用水量，這咱形式就要求氣壓罐的容積較大（或用雙罐、多罐）。  

恆壓供水控制櫃的節能方案研究：
保持管道中的水壓恆定，就可保証該處供水能力恰好滿足用水需求，這就是恆壓供水系統所要達到的目的。供水壓力由用戶在PID調節器上設定，同時壓力傳感器將管路的實際壓力反饋給PID調節器，經過PID算法得出的比較變量將以模擬量的形式接入到變頻器的頻率設定端，再由變頻器控制電機及水泵的轉速、最終調節水泵的輸出流量達到恆壓供水目的，滿足供水及用水平衡。
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↑ —— 變頻器輸出頻率↑ —— 水泵電機轉速↑ —— 供水流量↑—— 管路水壓趨於穩定
因此，變頻控制恆壓供水節能系統的特點為：
1.變頻器界面為LED顯示，設定參數豐富；鍵盤布局簡潔、易於操作。
2.變頻器有過流、過壓、過熱、缺相等多種電子保護裝置，並具有故障報警輸出功能，可有效保護供水系統的正常運作；
3.專用數字PID調節器為LED雙屏顯示，參數設定方便，易於監控； 
4.加裝變頻節能器后，水泵電機具有軟啟動及變頻調速功能，可有效降低系統的機械磨損，同時減輕管路負擔。
5.有“手動”“自動”兩種工作模式，在變頻器出現故障的情況下，仍可按原有工作方式繼續運行。
    
恆壓供水設備新技術研發與應用：
    在原來的的消除負壓技術基礎上，由一台負壓抑制器工作，控制負壓產生，在此基礎上西安魯元電氣公司又增加了一個消除負壓的緊急進氣單向通道；兩種消除負壓功能，當抑制器不能完全消除負壓或者故障時，另外一個消除負壓緊急進氣通道馬上打開，100%完全消除負壓的產生。當市政管網停水時，穩流罐內的水位下降，液位傳感器檢測到無水信號時，馬上給信號給變頻器，讓水泵停止工作，保護水泵，以防電機燒燬，來水時水泵自動恢復供水。第二種保護：當液位傳感器故障時，由無負壓穩流罐下面的電接點壓力表工作；當壓力表檢測到水泵進口壓力下降設定壓力時；壓力信號反饋給變頻器，讓水泵馬上降頻工作，直至停機以防電機燒燬，保護水泵，來水時水泵自動恢復供水。無負壓設備水泵出口流道採用獨家特殊的加長大月彎頭，取消了常規90度彎頭再焊接管道方式，水泵出水口流道更加通暢，減少了揚程損耗，提高了水泵工作性能，不但美觀又非常實用。無負壓設備廠家，罐上的液位傳感器都是採用不鏽鋼304或316材料做成的產品，多年來事實証明，很多用戶都發現安裝在不鏽鋼穩流罐上液位傳感器，在有時會停水的地方用不了多久就有故障了，原因是不鏽鋼和不鏽鋼之間在液體中相互產生化學反應，直接引影響到設備的安全，和用戶的生活用水，祥幫技術人員通過多次的現場檢驗和技術攻關，最終選取衛生級的四佛材料，特製而成的液位傳感器，解決了所有難題，產品性能非常可靠，經濟實用，而且安裝、調試都很方便。

西安魯元電氣設備有限公司
XIAN LUYOE ELECTRICAL EQUIPMENT CO.,LTD

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