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概述：恒压供水控制柜是闭环控制实现使用ABB变频器实现对水泵的一拖多控制，为实现不间断供电可使用双电源控制柜配合使用。       来源：www.xayks.com。

恒压供水控制系统产品概述：
西安鲁元电气设备有限公司开发的无负压供水设备是与市政管网相连在变频恒压的基础上和提升水泵的压力进行叠加，使生活供水更加节能和环保，是鲁元电气研发的更新换代产品。该设备由变频控制柜、无负压装置，自动化控制系统及远程监控系统、水泵机组、稳压补偿器、负压消除器、压力传感器、阀门、仪表和管路系统等组成，无负压供水设备根据实际情况，通过检测实际压力并与设定压力比较。当市政管网叠压高于设定压力时，机组处于停机状态，自来水可通过市政管线直接对用户供水。当管网供水压力低于设定压力时，设备自动进入叠压工作状态，机组通过压力传感器，水泵及恒压变频控制柜组成闭环控制系统，随着用水量的变化，不断调整水泵转速及投入运行的水泵台数，以保持供水压力恒定。

供水设备原理图及设备技术说明：
1、恒压供水设备配电柜系统框图（略）
2、恒压控制柜技术基本说明：
      系统设定一恒定压力值，如果管网压力高于设定压力值时，压力变送器将管网压力反馈给变频控制柜，自来水可通过直供管路直接到达用户管网对用户进行供水。当市政管网压力变化或用户管网用水量变化使管压力低于设定压力时，压力变送器将管网压力反馈给变频控制柜中的PlD控制器，通过PlD控制器调整变频器的输出频率，启动水泵机组并调节水泵转速保持恒压供水；如果不能满足供水要求时，则控制柜将控制多台工频泵的启停和变频泵的转速，从而达到恒压变量供水的要求。
3、恒压供水控制柜消除技术基本说明：
     西安鲁元电气系列恒压供水设备采用微机变频技术和有效的负压处理技术实现叠压供水。具体如下: 该设备通过真空补偿系统及全封闭结构实现了与自来水管网的直接串接，并且克服了对管网的不良影响。该设备通过管网压力表、真空抑制器及稳流补偿器中的检测装置采集稳流补偿器内的真空度及水位信号，实时反馈，通过微机控制真空抑制器及稳流补偿器中的特殊装置动作，抑制负压产生，保证该设备不对城市管网产生影响。当市政管网停水时，水泵机组仍可工作，直到稳流补偿器中的压力下降至电接点所设定的下限压力后自动停机，来水后自动开机。停电时，水泵机组停止工作，自来水可通过直通管路进入用户管网。来电时机组自动开机恢复正常供水。
4、恒压供水设备抑制系统：
      恒压供水设备根据负压生成条件，采用智能化控制技术，根据管网要求，自动控制设备运行工况，当主管网压力在设定保护压力以上运行时设备正常供水，当主管网压力在设定保护压力以下运行时，供水设备降压供水，自动调整设备运行工况，当主管网压力进一步降低到限制使用压力以下时，供水设备停止运行，使设备在满足管网制约条件下平滑，稳定地调节水泵出口流量，最大限度满足用户要求。
5、小流量停机保压系统： 
恒压供水设备可根据用户设备需要增设小流量停机保压系统，设备在正常工作时，变频器可设定工作下限频率，在小流量状态可实现设备保压停机，以保证设备最大限度的节能。较普通停机保压功能相比，具有停机时间长.系统压力波动小，可有效的延长水泵的停机时间，避免小用水量时水泵频繁开停机，有效的延长水泵使用寿命的特点。设备还可以配备气压罐，充分利用气压体的缓冲能力，有效的对于停机水锤进行缓冲，最大限度的减少了停机水锤对用户管网的破坏。
6、平滑控制技术:
控制系统拥有压力平滑控制技术。如果没有平滑控制技术，设备往往会出现压力过调的情况。在加减泵或出现水量变化较大的情况下，压力波动比较大。采用平滑控制技术后，系统可以根据实际反馈压力自动控制加减速速度，使系统的压力更加稳定。
7、压力自动补偿技术
恒压供水设备根据系统阻力特性，当流量越大时，系统的阻力越大。为了满足系统在最大用水量时有足够的扬程来克服系统阻力，一般厂家在设定系统压力时只能按最大流量所需的压力来设置，当小流量用水时压力过剩造成能量浪费。长沙华振供水设备有限公司的恒压控制系统拥有压力平滑控制技术，可以根据系统用水量的变化自动调节系统的设定压力，在小流量用水时运行在低压力值，随着用水量的增大，系统按照水力特性，逐渐增大系统的使用压力。从而最大限度地节省了电能。

恒压供水设备的控制原理以及应用分析：
1.变频调速的特点及分析
用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。
无负压供水设备对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时，若供水压力不足或或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，某些用水区采用变频恒压供水设备，具有较大的经济和社会意义。
随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能变频恒压供水设备取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。
2.恒压供水设备变频应用方式
通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。在采用变频恒压供水设备进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单，但成本高。前种方法成本低，性能不比后种差，但控制程序较复杂，是未来的发展方向，西安鲁元电气公司开发的YKSP系列变频恒压供水设备系统就可实现一变频器控制任意数水泵的功能。下面讲到的原理都是一变频器拖动多太水泵的系统。
3.恒压供水设备PID控制原理
恒压供水设备根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，现在控制和PID相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可时现该算法，同时对PLC的编程来时现泵的工频与变频之间的切换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。
  恒压供水设备要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。
4.恒压供水设备变频控制原理
  用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比，节能效果十分显著，其优点是：起动平衡，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应；
通常，当由一台变频器控制一台电动机时，只需使变频器的配用电动机容量与实际电动机容量相符即可。当一台变频器同时控制两台电动机时，原则上变频器的配用电动机容量应等于两台电动机的容量之和。但如在高峰负载时的用水量比两台水泵全速供水量相差很多时，可考虑适当减小变频器的容量，但应注意留有足够的容量。虽然水泵在低速运行时，电动机的工作电流较小。但是，当用户的用水量变化频繁时，电动机将处于频繁的升、降速状态，而升、降速的电流可略超过电动机的额定电流，导致电动机过热。因此，电动机的热保护是必需的。对于这种由于频繁地升、降速而积累起来的温升，变频器内的电子热保护功能是难以起到保护作用的，所以应采用热继电器来进行电动机的热保护。
在主要功能预置方面，最高频率应以电动机的额定频率为变频器的最高工作频率。升降速时间在采用PID调节器的情况下，升降速时间应尽量设定得短一些，以免影响由PID调节器决定的动态响应过程。如变频器本身具有PID调节功能时，只要在预置时设定PID功能有效，则所设定的升速和降速时间将自动失效。 

气压给水设备类其它方面的应用与调试
密闭式膨胀水箱多并联于采暖系统的补水干管上，它是利用系统的静水压力（（低温水采暖）或不汽化压力（高温水采暖）作为设计的初始压力，而将系统内最低位置的设备最大工作压力作为设计终端压力。在系统正常运行后，系统压力超过终端压力 
引水罐是一种水泵吸水设备，也称为真空罐，它是一具密闭罐体，串联在泵吸水管上，使水泵吸水口由负压吸水变为正压吸水。一定值时，电磁阀自动打开泄压。 
常用气压给水设备的安装调试,补气式气压给水设备安装：  
设备在水平的混凝土基础是固定牢固，控制栉的安装要防  
正确连接进出水管路，连接管路密封性要良好，保证水泵进口罐式给水消防系统管网应为闭环方式，即设备两路出口都要接入管网。   
查看管路上的阀门置开状态。 
预先充气  系统在运行前水气比例不平衡，依靠补气罐进行补气，效率很低，同时，为使气压水罐内保护水容积尽可能小，就需要使起始压力接近给水系统的最低工作压力。一般采用空压机向罐内充气。
压力控制仪表上下限设置正确。  
确定电机电源线接线无误后，启动设备，使其自动运行即可。  
起动前查看罐体上压力表有无显示值，压力若为零，则不要启动设备，应先向罐内充气至额定压力的三分之一左右。 
电源线路正确连接后启动。 
设备应在设置压力点正常启停。 

气压给水设备的结构原理 
补气式气压给水设备 CFS/QI型  其结构参见CFS/QI型原理图，设单台泵补气补水，补气方式是靠负压补气，安装于气压罐上的补气罐集团应高于水池最高水位300mm。这种形式给水设备属于气水接触式给水设备，该系统运行稳定，能保证整个管网最不利配水点的水压，并能储存一定的水量，常用于消防稳压系统。在系统处开稳定状态下，由于管网或气压罐渗漏，罐内压力降低，当降到设定压力下限时，由压
力控制器发出信号，通过电控箱开启电磁阀使罐体排水，当水位降到液位下限时，电磁阀关闭，液位控制器发出信号，控制水泵开始工作，给气压罐补水补气。当水位已到下限时，稳压泵停止，若此时罐体内压力未达到设定的最高压力时，电磁阀开启，罐体再次排水，当水位降到液位下限时，稳压泵再次启动，这样循环多次，直到罐内压力水位达到预定工作压力和预定水位时稳压泵停止工作。 
CFS/QII型  其结构参见CFS/QII型工作原理图，系统设一台稳压泵，一台用作补水，一台用作补气。补气罐安装不受高度限制。CFS/QII型稳压设备可选用规格较大的单罐或双罐来增大有效水容积，通用于消防流量较大或要求有效水容积较大的场合。设备运行正常后，气压罐内的水位和压力保持在一定范围内，由于系统渗漏等原因罐内的水位及压力会逐渐下降，当水位降到液位下限时，补水泵开始向罐内补水，到液位上限停止，当罐内压力降到压力下限时，补气泵开始向罐内补气，到压力上限停止，直到达到标准的水位与压力，整个工作过程是以补水优先为原则。 CFS/QI型与CFS/QII型均为补气式，其区别主要在于：CFS/QI只有一个补压泵，既补气又补水，若罐内水多气少时，由电磁阀泄水。而CFS/QII型则设有一台补水泵和一台补气泵，当罐内水位低时补水泵工作，压力低时补气泵工作，CFS/QI型要求补气罐底部应比进水池水位高300mm以上，而CFS/QII型则不受此限制。
隔膜式气压给水设备:其结构参见CFX/G型隔膜设备原理图，该类型对水泵台数无限制，现今隔膜式给水设备常采用囊形隔膜，利用无毒食用橡胶使气水完全隔离，罐体与隔膜间是密封的，一次充气，长时间使用，该设备具有防止水受污染、结构简单、安装使用方便等特点，现广泛应用于生活和消防给水等工程上。  启动设备之前，气罐内已充入一定压力的气体。工作时起动补水，  同时，气室压力也升高。达到设定的压力上限时，补水泵停止。当水压下降时，气室气体膨胀，产生压力使罐内的水供向输水管网。这样周而复始，通过电接点压力表和电控箱控制水泵运行，达到设定的压力范围内连续供水。 
定压式气压给水设备工作原理:气体定压设备上限压力调定在供热系统所需最低压力的1.2~1.3倍，压力由电接点压力表控制。上限水位由水位控制器控制。系统膨胀阶段，当水位超过上限水位，压力超过上限值时，电磁阀自动排水至上限水位；系统正常运行阶段，供回水温度保持在设计温度工况，系统水体积不再膨胀，随着系统水量漏失，罐水位下降，压力降低，补水泵自动起动补水，当压力重新达到上限值时补水泵自动停止。若此时水位低于上限值时不补气，水位超过上限值时则自动补气，直到水位达到上限、压力达到上限。从而达到水位、压力双控制。当系统因突然停电或其它原因停止运行时，系统水体积开始收缩，定压设备向系统补水。
CFS/Q系列消防气压给水设备:一般一套消防气压给水设备包括消防稳压设备和消防主泵两部分，消防稳压设备的作用是在无火警时保持系统压力，当发生火灾时，只要喷淋设备或消火栓打开，罐内的水可及时向消防管网供水。娄罐内压力降低到一定程度时，发出信号启动消防主泵，这种稳压设备要求罐体的有效水容积能满足消防初期30秒的消防用水量。另外有一种形式的消防气压给水设备，不带消防主泵，发生火灾后，由气压罐内的贮水来满足10分钟的消防用水量，这咱形式就要求气压罐的容积较大（或用双罐、多罐）。  

恒压供水控制柜的节能方案研究：
保持管道中的水压恒定，就可保证该处供水能力恰好满足用水需求，这就是恒压供水系统所要达到的目的。供水压力由用户在PID调节器上设定，同时压力传感器将管路的实际压力反馈给PID调节器，经过PID算法得出的比较变量将以模拟量的形式接入到变频器的频率设定端，再由变频器控制电机及水泵的转速、最终调节水泵的输出流量达到恒压供水目的，满足供水及用水平衡。
整个控制过程如下：
用水需求↑ —— 管路水压↓—— 压力设定值与返馈值的差值↑ —— PID输出↑ —— 变频器输出频率↑ —— 水泵电机转速↑ —— 供水流量↑—— 管路水压趋于稳定
因此，变频控制恒压供水节能系统的特点为：
1.变频器界面为LED显示，设定参数丰富；键盘布局简洁、易于操作。
2.变频器有过流、过压、过热、缺相等多种电子保护装置，并具有故障报警输出功能，可有效保护供水系统的正常运作；
3.专用数字PID调节器为LED双屏显示，参数设定方便，易于监控； 
4.加装变频节能器后，水泵电机具有软启动及变频调速功能，可有效降低系统的机械磨损，同时减轻管路负担。
5.有“手动”“自动”两种工作模式，在变频器出现故障的情况下，仍可按原有工作方式继续运行。
    
恒压供水设备新技术研发与应用：
    在原来的的消除负压技术基础上，由一台负压抑制器工作，控制负压产生，在此基础上西安鲁元电气公司又增加了一个消除负压的紧急进气单向通道；两种消除负压功能，当抑制器不能完全消除负压或者故障时，另外一个消除负压紧急进气通道马上打开，100%完全消除负压的产生。当市政管网停水时，稳流罐内的水位下降，液位传感器检测到无水信号时，马上给信号给变频器，让水泵停止工作，保护水泵，以防电机烧毁，来水时水泵自动恢复供水。第二种保护：当液位传感器故障时，由无负压稳流罐下面的电接点压力表工作；当压力表检测到水泵进口压力下降设定压力时；压力信号反馈给变频器，让水泵马上降频工作，直至停机以防电机烧毁，保护水泵，来水时水泵自动恢复供水。无负压设备水泵出口流道采用独家特殊的加长大月弯头，取消了常规90度弯头再焊接管道方式，水泵出水口流道更加通畅，减少了扬程损耗，提高了水泵工作性能，不但美观又非常实用。无负压设备厂家，罐上的液位传感器都是采用不锈钢304或316材料做成的产品，多年来事实证明，很多用户都发现安装在不锈钢稳流罐上液位传感器，在有时会停水的地方用不了多久就有故障了，原因是不锈钢和不锈钢之间在液体中相互产生化学反应，直接引影响到设备的安全，和用户的生活用水，祥帮技术人员通过多次的现场检验和技术攻关，最终选取卫生级的四佛材料，特制而成的液位传感器，解决了所有难题，产品性能非常可靠，经济实用，而且安装、调试都很方便。

西安鲁元电气设备有限公司
XIAN LUYOE ELECTRICAL EQUIPMENT CO.,LTD

厂址:西安市北关自强西路十八号厂房。
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