無(wú)負(fù)壓給水系統(tǒng)變頻器調(diào)速基本工作原理技術(shù)分析
無(wú)負(fù)壓給水系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：n=60f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)）；通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
（一）無(wú)負(fù)壓給水系統(tǒng)變頻調(diào)速傳動(dòng)的目的
我國(guó)能源利用效率低下，主要原因是粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，結(jié)構(gòu)不合理、技術(shù)裝備落后、管理水平低。采用變頻器對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，對(duì)節(jié)約能源、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。變頻器在省力化、自動(dòng)化、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品合格率方面的應(yīng)用與在節(jié)能領(lǐng)域同樣重要。機(jī)械設(shè)備采用變頻調(diào)速傳動(dòng)，可以增加設(shè)備的使用壽命，減小機(jī)械設(shè)備的噪音，使設(shè)備小型化，工作環(huán)境、生活環(huán)境更具有舒適性。
從調(diào)速時(shí)的能耗觀點(diǎn)來(lái)看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速指時(shí)轉(zhuǎn)差率不變，因此無(wú)轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動(dòng)機(jī)、無(wú)負(fù)壓給水系統(tǒng)變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法（如串級(jí)調(diào)速等）。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速，如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中；電磁離合器的調(diào)速方法，能量損耗在離合器線圈中；液力偶合器調(diào)速，能量損耗在液力偶合器的油中。一般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴(kuò)大而增加，如果調(diào)速范圍不大，能量損耗是很小的。
（二）無(wú)負(fù)壓給水系統(tǒng)變頻調(diào)速應(yīng)用的行業(yè)生產(chǎn)范圍
變頻調(diào)速技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展日趨成熟，變頻技術(shù)在鋼鐵、扎制銅線、化學(xué)、纖維、汽車、電氣機(jī)械、機(jī)床、食品、造紙、水泥、礦業(yè)、煤氣、交通、裝卸搬運(yùn)、工廠建筑、農(nóng)業(yè)、生活服務(wù)、電力、實(shí)驗(yàn)研究、石油等行業(yè)得到了廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。變頻技術(shù)已經(jīng)與我們的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)。目前，冰箱、空調(diào)、電動(dòng)車等家用電器已經(jīng)采用相關(guān)的變頻技術(shù)。
（三）變頻調(diào)速傳動(dòng)的特點(diǎn)
無(wú)負(fù)壓給水系統(tǒng)采用變頻器對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，變頻調(diào)速傳動(dòng)的特點(diǎn)是可以使標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速，可以連續(xù)調(diào)速，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流小，較高速度不受電源影響，電動(dòng)機(jī)可以高速化、小型化、防爆容易，低速時(shí)定轉(zhuǎn)矩輸出，可以調(diào)節(jié)加減速的大小，可以使用籠型電動(dòng)機(jī)不需要維護(hù)電動(dòng)機(jī)。
（四）無(wú)負(fù)壓給水系統(tǒng)變頻器的工作原理
無(wú)負(fù)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(diào)的交流電，變頻器的基本構(gòu)成。
1.交－交變頻器是指無(wú)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(yīng)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(diào)工頻電源經(jīng)過(guò)整流橋整流成直流電，再經(jīng)過(guò)逆變橋把直流電逆變成頻率任意可調(diào)的交流電，以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)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?？刂品绞揭卜譃殡妷嚎刂坪碗娏骺刂苾煞N。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(wú)負(fù)壓給水系統(tǒng)變頻器的質(zhì)量性能指標(biāo)
1.在0.5HZ時(shí)能輸出多大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?比較優(yōu)良的變頻器在0.5HZ時(shí)、22KW以下能輸出200％高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，30KW以上能輸出180％的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
2.速度調(diào)節(jié)范圍控制精度能達(dá)多久，轉(zhuǎn)矩控制精度能達(dá)多大?高性能的變頻器速度控制精度能達(dá)±0.005％，轉(zhuǎn)矩控制精度能達(dá)±3％。
3.在低轉(zhuǎn)速時(shí)的脈沖情況。高質(zhì)量的變頻器在1HZ時(shí)轉(zhuǎn)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(gè)變頻器的重要標(biāo)準(zhǔn)，采用IGBT、IPM器件調(diào)制頻率較采用GTO、GTR調(diào)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(fēng)散熱系統(tǒng)不好，變頻器的壽命相應(yīng)受到影響。
無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)簡(jiǎn)介
水是人類的生命的源泉，人類生存不可一日無(wú)水。
隨著我國(guó)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(kuò)建與改造，住宅樓層不斷加高，城市面積不斷擴(kuò)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(guò)低，高層用用戶用水困難。
所以大部分建筑增設(shè)二次加壓設(shè)備，修建蓄水池和高位水箱，能過(guò)水泵二次加壓供水，但這種傳統(tǒng)二次加壓設(shè)備存在投資大、水源容易受二次污染等許多缺點(diǎn)。
我公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的全自動(dòng)無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備是可以串接在市區(qū)政管網(wǎng)上給用戶進(jìn)行二次加壓的一種給水設(shè)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(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)對(duì)市政管網(wǎng)形成負(fù)壓（吸水）， 符合我國(guó)《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(diào)速給水方式節(jié)能效果極其顯著。推向市場(chǎng)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(dòng)調(diào)節(jié)單臺(tái)水泵或多臺(tái)水泵的投入或退出運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了較大限度的合理用水,既保證了恒壓供水,又達(dá)到了節(jié)電的目的.
控制系統(tǒng)工作時(shí),由變頻器控制的水泵以低頻率軟啟動(dòng),逐漸加速,安裝在出水管路上的壓力傳感裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)管網(wǎng)壓力并把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出至控制器,控制器進(jìn)行運(yùn)算、處理后將指令信號(hào)傳遞給變頻器,使變頻器調(diào)整輸出功率,進(jìn)而控制水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速,同時(shí)改變水泵流量,使之滿足管網(wǎng)設(shè)定壓力并保持恒定。停止用水時(shí),水泵電機(jī)處于休眠保壓狀態(tài)。
無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)工作原理
設(shè)備正常投入使用時(shí)，市政管網(wǎng)的水進(jìn)入無(wú)負(fù)壓穩(wěn)流罐，罐內(nèi)的空氣從排氣閥大量排出。當(dāng)空氣排完時(shí)，閥內(nèi)浮球被除水浮起，傳動(dòng)塞頭至關(guān)閉位置，慢慢關(guān)閉排氣口，停止排氣，防止出水，當(dāng)穩(wěn)流罐內(nèi)水流正常輸送時(shí)，如有少量空氣聚集在閥內(nèi)到相當(dāng)程度，閥內(nèi)水位下降，浮球隨之下降，此時(shí)空氣則由排氣孔排出。
無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)市政管網(wǎng)供水量不足時(shí)，市政進(jìn)水管管內(nèi)水流空時(shí)，或穩(wěn)流罐內(nèi)水壓低于大氣壓時(shí)，穩(wěn)流罐內(nèi)水位下降，浮球隨之下降，帶動(dòng)塞頭開(kāi)啟，吸入空氣，使穩(wěn)流罐內(nèi)保持大氣壓力，不至對(duì)市政管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓。
當(dāng)市政管網(wǎng)中壓力低于用戶所需的設(shè)定壓力時(shí)，水泵變頻調(diào)速運(yùn)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(zhuǎn)速越低，市政管網(wǎng)水壓越低，水泵的轉(zhuǎn)速越高。當(dāng)市政管網(wǎng)供水壓力達(dá)到用戶要求時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停止工作，市政管網(wǎng)的水通過(guò)旁通管直接供給用戶使用。
當(dāng)市政管網(wǎng)停水時(shí)，穩(wěn)流罐內(nèi)水位逐漸下降，當(dāng)降至較低水位時(shí)，穩(wěn)流罐上的液位計(jì)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，設(shè)備自動(dòng)停止運(yùn)行并顯示缺水保護(hù)信號(hào)。
當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，設(shè)備停機(jī)，市政管網(wǎng)的水直接從設(shè)備旁通管供應(yīng)到用戶。
無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)
1、無(wú)需設(shè)置蓄水池和高位水箱
無(wú)負(fù)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(dāng)市政管網(wǎng)供水量足夠時(shí)，無(wú)負(fù)壓穩(wěn)流罐體積較小，整套設(shè)備占地很小，設(shè)備安裝只需接通進(jìn)出水管道即可，極為方便。
2、無(wú)水源的二次污染
無(wú)負(fù)壓穩(wěn)流罐及整套設(shè)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(huì)受到空氣中的雜物和污物的二次污染，無(wú)負(fù)壓穩(wěn)流源流罐過(guò)流部分均采用食品容器內(nèi)壁涂料防腐處理，涂料和無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備整機(jī)均符合相關(guān)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
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(shí)能量損失殆盡，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。
采用無(wú)負(fù)壓穩(wěn)流罐后，市政管網(wǎng)供水壓力直接疊加在給水泵進(jìn)口，水泵只需補(bǔ)充市政管網(wǎng)壓力不足部分，整機(jī)節(jié)能效果顯著。
4、無(wú)需設(shè)置穩(wěn)壓泵和大體積氣壓罐
一般變頻給水設(shè)備為了保證用戶晚間小流量用水量或零流量進(jìn)管網(wǎng)的泄漏時(shí)避免頻繁啟動(dòng)給水泵，均設(shè)有流量較小的穩(wěn)壓泵和大容積氣壓罐，既增加了給水設(shè)備的一次性投資，也增加了設(shè)備的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用（晚間穩(wěn)壓泵的運(yùn)行電耗）。
晚間等用水低峰期時(shí)，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(wú)負(fù)壓穩(wěn)流給水設(shè)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(shè)備無(wú)需設(shè)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(shè)備運(yùn)行時(shí)的節(jié)能效果。
無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)應(yīng)用范圍
適用于任何自來(lái)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(lái)水壓力不能滿足要求的各類用水。
● 改造原有的氣壓供水設(shè)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(wú)負(fù)壓設(shè)備與水池共用的供水方式，進(jìn)一步節(jié)能。
● 自來(lái)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(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)工作環(huán)境
1、電源電壓波動(dòng)≤±10%；
2、周圍環(huán)境溫度：-10℃—+40℃（不凍結(jié)）；
3、空氣相對(duì)濕度：20%—90%（無(wú)凝露）；
4、 海拔高度：≤1000m；
5、無(wú)導(dǎo)電塵埃及能腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體的場(chǎng)所；
6、無(wú)爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所；
7、震動(dòng)：＜5.9m/s2(0.6G),傾斜度：≤5度的場(chǎng)所；
8、有防雨防震設(shè)備和無(wú)水蒸汽的場(chǎng)所；
