设备定义与核心组成
这是一个成套的密闭供水系统, 这个系统里用的是全自动变频恒压供水设备, 它的核心执行部件是变频器, 而控制中枢则是PLC或者微处理器。
在这个过程里头, 系统会用到压力传感器去实时地采集管网的压力情况, 然后在拿到数据之后呢, 通过一种叫做PID的算法来自动调节水泵的转速, 这样一来呢出口的压力就能够一直保持在设定好的那个数值上不变, 整个过程完全不需要人去盯着看或者是进行人工值守操作。
核心的组件包括变频调速水泵, 这里面通常是有2到4台并联起来的, 还包括矢量变频器、PLC控制器、压力变送器、管路阀门、柔性接头以及人机交互界面。跟传统的水塔或者水箱供水模式相比的话, 这种设备在综合节电率方面大概能省下30%到60%的电, 而且在占地面积上可以减少60%以上。
工作原理
在系统工作的期间, 压力变送器会把管网里的实际压力变成四到二十毫安的信号放过去给到PLC。之后, PLC就会把这个实在测出来的值和那个设定好的值拿来比上一比, 然后通过PID运算去输出一个频率指令。这个频率指令要么是零到五十赫兹, 要么就是四百赫兹。
拿到这个指令后, 就去驱动那个变频器来调节一下水泵的转速。如果用水量变多了的话, 管网压力就会降下去, 然后PLC输出的频率就会升高, 水泵的转速也就跟着快快快,结果就是压力重新回到了设定的数值里。那如果是用水量减少了全自动变频恒压供水设备, 整个这个过程正好反过来走就行。
当多台泵采用并联方式来工作时, 需要去使用一种轮换运行的策略, 这样做的目的是让每一台泵的累计运行时间在整体上是自动均衡的, 从而避免出现其中某一台单机设备长期处于高负荷状态这种问题, 而在频率方面而言, 最低的运行频率一般会被设置为在10到15Hz这个区间里面, 如果低于了这个数值, 那么水泵就会停机, 这样做是为了防止气蚀现象发生。
选型核心参数
设计流量的确定需要按照最大小时用水量来计算。推荐的方案是取设计值的一点二倍或一点一倍的数值, 以此留出一个裕量的空间。
设计扬程等于最不利点位置的静压差, 加上管路的沿程损失, 再加上局部阻力损失, 另外还要留出服务余量, 其中服务余量的范围是0.5到1 bar。
在进行水泵选型工作时, 需要在流量与扬程的交汇点处确定实际的工作点位置, 并且要求选出的水泵其运行效率数值必须大于或等于百分之七十。
变频器: 要把它自身的功率, 和电机的额定功率进行匹配。如果是多泵的情况时, 那就采用所谓的“一拖二”或者“一拖三”的拓扑结构。
控制方式是这样的, 根据流量的波动幅度来选择是用单泵、双泵还是三泵并联, 如果波的幅度大于百分之五十, 那就建议用三泵。
这里有一个材质的要求, 泵体和那些和水直接接触的部件,都要用304及以上的不锈钢全自动变频恒压供水设备, 如果是生活饮用水系统的话, 那就必须得符合GB/T 17219这个卫生标准。
保护级别需要达到以下标准: 如果是安装在户外环境, 那么防护能力至少要高于或者等于IP55, 如果是安装室内设备间, 则至少为大于或者等于IP20。
安装与调试要点
在基础与管路方面, 混凝土基础的承载力必须不小于设备总重的一点五倍, 安装面的水平度必须小于或等于每米两毫米；进水口和出水口各需设置蝶阀加上止回阀, 而在泵的出口处还要加装柔性接头, 如果管径大于五十毫米, 就得使用波纹管。
电气连接方面, 变频器与电机电缆的距离应当保持在 <=30 米以内, 这是在 50 Hz 工况下的要求。如果距离超出了这个范围, 就必须加装输出电抗器。同时, 系统的接地电阻必须保持在 <=4 欧姆以下。
首先是单机点动, 确认一下转向是否正确, 接着是在空载的状态下运行三个十分钟来监测温升的情况, 然后再进入带载过程并逐步升压, 随后需要对PID参数的进行调整整定, 这里的经验初值是P等于五到十五之间, I等于零点五到二之间, D等于零, 最后要做的是连续试运行长达四十八个小时。
验收指标的设定需要满足以下条件。第一个条件是关于稳态压力的波动范围, 该范围不能超过正负零点零二兆帕。第二个条件是设备在运行时的噪音水平, 在距离设备一米的位置进行测量时声音强度不得超过六十五分贝A计权。第三个条件则是要求各个泵机的轮换周期必须保持处于正常状态。
常见故障与处理
压力的波动情况出现得非常频繁, 这很有可能是因为Pid控制的参数设定得偏小或者是传感器发生了漂移现象, 所以需要重新进行参数的整定操作并且对压力变送器执行校准的工作。
当水泵无法正常启动的时候, 我们应该查看变频器的故障代码,并且排查相序是否正确, 检查热继电器是否因为跳闸而断开电源, 还要确认电机绕组是否存在短路的情况。
出水压力没有达到设定的那个数值, 很有可能是因为进口阀门没有完全打开, 这样就会引发气蚀现象, 或者是叶轮出现了磨损情况, 也可能是管道被堵塞了, 再者就是系统中存在泄漏的问题。
水泵出现频繁启停的现象, 这个情况的发生是因为设定压力与最小运行压力之间的差值小于0.05 MPa, 或者是变频下限的频率设置得过低。
当变频器提示发生过流故障时, 你需要先去看看电机的绝缘电阻有没有达到规定的最小数值一兆欧, 接着要检查一下负载是不是突然间大幅增加了, 另外还要看一看V加f这个曲线设置的是不是一致对得上。
如果出现漏水情况或者听到异响, 可能是因为柔性接头已经老化了, 也可能是管路支架缺失了, 或者是地脚螺栓松动造成的, 需要定期进行巡检并且进行更换。
