精確控制,高效節能 | 步科智能恒壓供水解決方案

文:文/上海步科自動化股份有限公司2024年第二期

導語:在現代城市建設中,次高層和高層建筑在城市發展中越來越多,這也帶來了為高樓層供水的挑戰。常規自來水 廠通過城市輸、配水管供水時,可以直接為低樓層的用戶供水,在直接供水時,低樓層用戶的水量及水壓都能 得到保證,但市政管網直接供水限底層建筑,而且壓力不穩定,高層建筑供水就更難! 如何保證高層的供水呢?這就需要新的解決方案。而變頻調速技術的恒壓供水系統為此提供了創新解決方案, 方案通過無級調速和PID調節,確保了供水壓力的恒定性,從而保證供水的質量和安全。

1 常規供水方式分析

一般來說,常規的供水方式有兩種:

第一種:以前的單幢次高層和高層建筑的高壓供水區較多采用該種方案,首先在地下設置一個水池,然后使用兩臺水泵(一臺運行,一臺備用)從水池中抽水送至位于建筑頂部的水塔,之后水自水塔流向各個用水點。

然而,這種傳統的供水方案存在以下缺陷:只適用于底層建筑,這種方案在高層建筑中的應用受到限制,而且承重負荷大,需要定期清理,耗能大。

第二種:在這種方案中,設計有一個地下生活水池,集中實現恒壓變頻供水。與傳統的水塔相比,這一系統取消了屋頂水箱的設置。主水泵一般配備3至4臺,實現3用一備的自動切換。此外,還設有一臺小流量輔助泵,用于夜間用水量減少時,以維持系統壓力的基本穩定。

恒壓供水的特點有:

?壓力穩定:通過恒壓變頻技術,保證了供水系統中的壓力穩定性;

?無二次污染:取消了屋頂水箱,降低了二次污染的風險;

?無建筑承重要求:去除了水塔的設計,減輕了建筑結構的承重要求;

?節能:恒壓變頻技術的應用提高了能效,減少了能源消耗。

這種供水方案的應用不僅提高了供水效率,也符合現代城市住宅小區的供水需求,同時解決了傳統供水方式的多項缺陷。

壓力設定信號和壓力反饋信號直接接入主泵變頻器,PID運算由變頻器內部完成。當輸入壓力信號低于設定的壓力時,增大變頻器輸出頻率,當輸入壓力大于設定壓力時,減少變頻器輸出頻率。

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2 市場常見供水解決方案

目前市場上常見的供水解決方案主要采用的是5臺泵方式:1臺變速泵+4臺定速泵,一帶多(多臺電機共用一個變頻器),如圖4所示。泵的組合方式一般采用最為常見的多泵并聯的供水模式,提高供水系統運行調度的靈活性而且供水的可靠性也會進一步得到保障;水泵選擇一定要設有備用泵,保證可靠供水;主泵電機采用變頻PID變速控制、其他輔助泵采用變頻定速運行,混合的配置方式更為經濟和實用。

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這種方案的優點是:節省成本,減少設備占地面積,簡化系統維護。缺點是:一旦變頻器故障,可能影響所有的電機,同時需要確保系統中各電機的負載特性相似,以保持穩定運行。

3 步科恒壓供水解決方案

步科自動化開發的恒壓供水解決方案采用的是一帶一電機方式(每臺電機配備一個獨立的變頻器)。步科恒壓供水解決方案采用了新推出的KC100通用精易型高性能矢量變頻器與GREEN系列人機界面。KC100系列變頻器內置恒壓供水PID算法,支持主從模式,最多可1主5從。GREEN系列人機界面,支持機器物聯網功能,可將供水系統運行狀態傳送至云端(圖5)。

在一對一的控制方案中,雖然每個電機都需要一個獨立的變頻器,但由于系統規模較小,在總體成本上并不會比一帶多的方式更昂貴。此外,一對一方案線路簡單,易于安裝和維護,方案在成本和線路復雜性上更為經濟和簡

單。一對一的控制方案減少系統中的電氣元件數量,簡化布線結構,并降低維護和故障排除的難度,且各電機獨立控制,能夠更靈活地調整每個電機的運行參數,提高系統的可靠性和穩定性。

4 客戶價值

采用步科自動化開發的一帶一電機恒壓供水解決方案,可以為客戶帶來更高的應用價值:

? 精確控制和恒壓運行:    通過精確的調速實現對水壓的精準控制。這確保系統在各種工況下都能保持穩定的恒壓運行,適應不同的用水需求;

?能效提升:根據實際需求動態調整水泵的運行速度,避免了傳統的閥門調節方式中常見的過流、過壓等問題。這有助于提高系統的能效,降低能耗,特別是在低負荷條件下更為明顯;

?系統可靠性提高:獨立的變頻器和水泵系統可以降低單點故障對整個系統的影響。如果一個水泵或變頻器故障,其他水泵仍然可以繼續運行,確保系統的可靠性;

?靈活性和擴展性:由于每個水泵獨立工作,系統更具靈活性。在系統需求發生變化或擴展時,可以相對容易地增加或減少水泵的數量,而不影響整體系統的穩定性。

5 步科方案特點

步科自動化開發的一帶一電機恒壓供水解決方案的特點如下:

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?變頻內置恒壓供水算法,壓力傳感器直接接入,簡單設置即可,性價比高,易維護;

?支持主從模式,最多可實現1主5從級聯控制,當一主一從情況下,更有一主一備一用的靈活配置。主機穩定工作,備機隨時待命,為供水系統提供雙重保障;

?支持從泵自動輪換控制,確保每臺泵都能輪換到,避免長期停機引起故障損壞;

?支持防凍功能,缺水檢測,超壓欠壓保護等,安全可靠;

?定時功能,精確掌控水泵運行時間,同時智能休眠,節約能源。實現高效節能的智慧供水體驗;

?可結合步科物聯網HMI,物聯網一體機MK系列等產品靈活組成各類解決方案,滿足不同場景應用。

6產品介紹:步科暖通供水專用變頻器KC100-W1

步科KC100-W1暖通供水專用變頻器使用高性能交流電機矢量控制算法,性能卓越、功能豐富,可靠易用,內置AVR、過調制、瞬停不停等功能設計,適應復雜電網環境,確保供水系統始終穩定運行;系統采用業內領先的高性能VF控制算法和SVC控制,實現額定頻率全速范圍內帶150%負載的穩定運行,確保水壓始終如一;4路DI,1路模擬量輸入;1路繼電器輸出,1路模擬量輸出,1路0-50KHz脈沖輸出;1路RS485, 提供全面掌控供水系統的智能解決方案。

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