无负压给水系统变频器调速基本工作原理技术分析

      无负压给水系统变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。

 

（一）无负压给水系统变频调速传动的目的

      我国能源利用效率低下，主要原因是粗放型经济增长方式，结构不合理、技术装备落后、管理水平低。采用变频器对机械设备进行转速控制，对节约能源、提高经济效益具有重要意义。变频器在省力化、自动化、提高产品质量、提高生产率、提高产品合格率方面的应用与在节能领域同样重要。机械设备采用变频调速传动，可以增加设备的使用寿命，减小机械设备的噪音，使设备小型化，工作环境、生活环境更具有舒适性。

 

      从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、无负压给水系统变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。

 

（二）无负压给水系统变频调速应用的行业生产范围

      变频调速技术经过多年的发展日趋成熟，变频技术在钢铁、扎制铜线、化学、纤维、汽车、电气机械、机床、食品、造纸、水泥、矿业、煤气、交通、装卸搬运、工厂建筑、农业、生活服务、电力、实验研究、石油等行业得到了广泛的发展与应用。变频技术已经与我们的生产、生活息息相关。目前，冰箱、空调、电动车等家用电器已经采用相关的变频技术。

 

（三）变频调速传动的特点

      无负压给水系统采用变频器对机械设备进行转速控制，变频调速传动的特点是可以使标准电动机调速，可以连续调速，电动机启动电流小，较高速度不受电源影响，电动机可以高速化、小型化、防爆容易，低速时定转矩输出，可以调节加减速的大小，可以使用笼型电动机不需要维护电动机。

 

（四）无负压给水系统变频器的工作原理

      无负压给水系统变频器电路方式有交一交变频和交一直一交变频两种电路。基本工作原理为整流器将交流变为直流，平滑波电路将直流电平滑，逆变器将直流电逆变为频率可调的交流电，变频器的基本构成。

1.交－交变频器是指无直流中间环节，直接将电网频率的电压变换为频率比电网频率低而可变的输出电压的变换器。

2.交－直－交变频器的工作原理。目前应用较广泛的是交－直－交变频器。其工作原理是先将三相或单相不可调工频电源经过整流桥整流成直流电，再经过逆变桥把直流电逆变成频率任意可调的交流电，以实现无级调速。交－直－交变频器的主电路有电压型变频和电流型变频。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器；电流型是指将电流源的直流变换为交流的变频方式。控制方式也分为电压控制和电流控制两种。这两种方式不管主电路方式是电压型还是电流型都可以适用。

 

（五）无负压给水系统变频器的质量性能指标

      1.在0.5HZ时能输出多大的起动转矩?比较优良的变频器在0.5HZ时、22KW以下能输出200％高起动转矩，30KW以上能输出180％的起动转矩。

      2.速度调节范围控制精度能达多久，转矩控制精度能达多大?高性能的变频器速度控制精度能达±0.005％，转矩控制精度能达±3％。

      3.在低转速时的脉冲情况。高质量的变频器在1HZ时转速脉冲只有1.5r／min。

      4.噪声及谐波干扰。噪声及谐波干扰是衡量一个变频器的重要标准，采用IGBT、IPM器件调制频率较采用GTO、GTR调制频率高。虽然高次谐波始终存在，但是如果控制方式较好，可以减少一些谐波量。

      5.发热量。变频器发热量大，证明功耗大、效率低、通风散热系统不好，变频器的寿命相应受到影响。 

 

无负压供水系统简介

     水是人类的生命的源泉，人类生存不可一日无水。

     随着我国城镇化水平面的不断提高，城市人口急剧增加，城市居民住宅的不断扩建与改造，住宅楼层不断加高，城市面积不断扩大，原有市政管网的压力日显不足，大部分地区普遍存在着用水高峰期高层供水压力过低，高层用用户用水困难。

     所以大部分建筑增设二次加压设备，修建蓄水池和高位水箱，能过水泵二次加压供水，但这种传统二次加压设备存在投资大、水源容易受二次污染等许多缺点。

     我公司开发生产的全自动无负压给水设备是可以串接在市区政管网上给用户进行二次加压的一种给水设备不需要建造蓄水池、高位水箱、，直接串接在市政管网上，设备正常运行时不会对市政管网形成负压（吸水）， 符合我国《城市供水条例》的要求，可以充分利用市政管网原有压力，采用变频调速给水方式节能效果极其显著。推向市场以后深受方大用户的青睐。

    控制系统根据用水量的多少自动调节单台水泵或多台水泵的投入或退出运行,实现了较大限度的合理用水,既保证了恒压供水,又达到了节电的目的.

 

    控制系统工作时,由变频器控制的水泵以低频率软启动,逐渐加速,安装在出水管路上的压力传感装置实时检测管网压力并把压力信号转换为电信号输出至控制器,控制器进行运算、处理后将指令信号传递给变频器,使变频器调整输出功率,进而控制水泵电机转速,同时改变水泵流量,使之满足管网设定压力并保持恒定。停止用水时,水泵电机处于休眠保压状态。

 

无负压供水系统工作原理

     设备正常投入使用时，市政管网的水进入无负压稳流罐，罐内的空气从排气阀大量排出。当空气排完时，阀内浮球被除水浮起，传动塞头至关闭位置，慢慢关闭排气口，停止排气，防止出水，当稳流罐内水流正常输送时，如有少量空气聚集在阀内到相当程度，阀内水位下降，浮球随之下降，此时空气则由排气孔排出。

     无负压供水系统正常运行过程中，当市政管网供水量不足时，市政进水管管内水流空时，或稳流罐内水压低于大气压时，稳流罐内水位下降，浮球随之下降，带动塞头开启，吸入空气，使稳流罐内保持大气压力，不至对市政管网产生负压。

     当市政管网中压力低于用户所需的设定压力时，水泵变频调速运行，保证用户管网压力符合用户用水的要求。市政管网水压越高。水泵的转速越低，市政管网水压越低，水泵的转速越高。当市政管网供水压力达到用户要求时，设备自动停止工作，市政管网的水通过旁通管直接供给用户使用。

     当市政管网停水时，稳流罐内水位逐渐下降，当降至较低水位时，稳流罐上的液位计发出停机信号，设备自动停止运行并显示缺水保护信号。

     当电网停电时，设备停机，市政管网的水直接从设备旁通管供应到用户。

 

无负压供水系统特点

     1、无需设置蓄水池和高位水箱

          无负压供水系统直接串接市政管网，不需建造蓄水池和高位水箱，节省工程投资，减少建筑面积的占用。

          当市政管网供水量足够时，无负压稳流罐体积较小，整套设备占地很小，设备安装只需接通进出水管道即可，极为方便。

     2、无水源的二次污染

         无负压稳流罐及整套设备管路均为密闭式，从市政管网一直到用户水龙头，均不会受到空气中的杂物和污物的二次污染，无负压稳流源流罐过流部分均采用食品容器内壁涂料防腐处理，涂料和无负压给水设备整机均符合相关食品卫生标准。

     3、节能效果显著

         传统的二次加压供水方式采用蓄水池和高位水箱，市政管网供水压力放入蓄水池时能量损失殆尽，能源浪费严重。

         采用无负压稳流罐后，市政管网供水压力直接叠加在给水泵进口，水泵只需补充市政管网压力不足部分，整机节能效果显著。

     4、无需设置稳压泵和大体积气压罐

         一般变频给水设备为了保证用户晚间小流量用水量或零流量进管网的泄漏时避免频繁启动给水泵，均设有流量较小的稳压泵和大容积气压罐，既增加了给水设备的一次性投资，也增加了设备的运营费用（晚间稳压泵的运行电耗）。

         晚间等用水低峰期时，市政管网的供水压力和供水量基本都能满足用户的要求，采用无负压稳流给水设备后，市政管网的原有压力被充分利用，市政管网的水直接供给用户使用，设备无需设备稳压泵和大容积稳压气压罐，投资节省，且显著提高设备运行时的节能效果。

 

无负压供水系统应用范围

      适用于任何自来水压力不足地区供水

          ● 高、低层民用、工业建筑的生活用水。

          ● 低层自来水压力不能满足要求的各类用水。

          ● 改造原有的气压供水设备，可以充分利用原有的气压罐。

          ● 已经建好水池的，可以采用无负压设备与水池共用的供水方式，进一步节能。

          ● 自来水厂的供水中间加压泵站。

          ● 工矿企业的生产、生活用水等。

          ● 各种循环水系统。

 

无负压供水系统工作环境

        1、电源电压波动≤±10%；

        2、周围环境温度：-10℃—+40℃（不冻结）；

        3、空气相对湿度：20%—90%（无凝露）；

        4、 海拔高度：≤1000m；

        5、无导电尘埃及能腐蚀金属和破坏绝缘的气体的场所；

        6、无爆炸危险的场所；

        7、震动：＜5.9m/s2(0.6G),倾斜度：≤5度的场所；

        8、有防雨防震设备和无水蒸汽的场所；