恒壓供水節能方案

一、 供水系統節能分析

    在供水系統中，基本的控制對象是流量，供水系統的基本任務就是要滿足用戶對流量的需求。目前，常見的流量控制方式有閥門控制和轉速控制兩種。 

1. 閥門控制

    即通過調節閥門開度來控制流量。此時，供水系統的管道阻力將隨閥門開度的改變而改變，而揚程特性保持不變。

    在供水系統設計時，其水泵揚程及供水流量都是以滿足用戶的可能需求而選定的，且留有一定余量。而實際應用當中，系統在大部分時間里都是非滿負荷運行的，這就必須要減小閥門開度，調整供水流量。這樣，管道阻力隨之增大，從而產生大量的截流損失。這種控制方式不僅會浪費許多電機輸出功率，而且因為管阻特性的改變，整個系統的供水效率也會大為降低。

2. 轉速控制

    即通過改變水泵的轉速來調節流量，而閥門的開度保持不變（一般保持開度）。當水泵轉速改變時，供水系統的揚程特性隨之改變，而管阻特性不變。

    在這種控制方式下，通過變頻調速技術改變水泵電機的轉速，水泵的供水流量可隨著用水流量的改變而改變，達到真正的供需平衡，在節能的同時，也可使整個系統達到工作效率。隨著變頻調速技術的日趨成熟，這種控制方式得到了越來越多的推廣應用。

3. 節能理論依據

    由流體力學理論可知，大部分流體傳輸設備（如離心式水泵、風機等）的輸出流量Q與其轉速n成正比；輸出壓力或揚程P與其轉速n的平方成正比；輸出功率N與其轉速n的三次方成正比，用數學公式可表示為：

    Q ＝ K1 × n

    P ＝ K2 × n2

    N ＝ Q × P ＝ K3 × n3    （K1、 K2 、K3為比例常數）

    由上述原理可知，降低水泵的轉速，水泵的輸出功率將下降更多。例如，將電機的供電頻率由50Hz降為40Hz，則理論上，頻率改變后與改變前的輸出功率之比為 （40/50）3 = 51.2%。

長期實踐證明，在供水系統中接入變頻節能系統，利用變頻技術改變水泵轉速來調節管道中的流量，以取代閥門調節方式，能取得明顯的節能效果，一般節電率都在30％以上。另外，變頻器的軟啟動功能及平滑調速的特點可實現對流量的平穩調節，同時減少啟動沖擊并延長機組及管組的使用壽命。

二、恒壓供水節能方案

    如上所述，流量是供水系統的基本控制對象，供水流量需要隨時滿足用水流量。在供水系統中，管道中的水壓能夠充分反映供水能力與用水需求之間的關系：

    若   供水流量 > 用水流量   →   管道水壓上升↑

    若   供水流量 < 用水流量   →   管道水壓下降↓

    若   供水流量 = 用水流量   →   管道水壓不變

    所以,保持管道中的水壓恒定，就可保證該處供水能力恰好滿足用水需求，這就是恒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、終調節水泵的輸出流量達到恒壓供水目的，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↑—— 管路水壓趨于穩定

節能系統特點

A. 變頻器界面為LED顯示，設定參數豐富；鍵盤布局簡潔、易于操作。

B. 變頻器有過流、過壓、過熱、缺相等多種電子保護裝置，并具有故障報警輸出功能，可有效保護供水系統的正常運作；

C. 數字PID調節器為LED雙屏顯示，參數設定方便，易于監控； 

D. 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。

E. 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。