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乡村饮水技术改造

乡村饮水技术改造----定时变频恒压供水系统

北京万维博大自控科技有限公司

一、 系统简介

我公司根据乡村用水与城市用水的不同而设计为定时恒压变频供水方式。

城市居民用水，因居住为高层且有消防功能，所以一般采用定量循环的供水方式，即给水泵为三主泵一附泵为一组。根据用户用水量的大小来调整开泵的台数。由变频泵来稳定压力，一般称为变流恒压。夜晚用水量极少时，由附属小泵工频运行，系统进入休眠状态。

乡村用水的居民一般都有储水设备，并且分早、午、晚三个阶段为用水高峰。特殊情况可以由值班人员操作及时供水。

本系统设计为三段定时变频恒压供水方式，在供水时根据用水流量的大小自动的调节水泵的转速，来保证供并且了解装备的性能优势和每一个按钮的设置要点水管的压力恒定。

三段供水压力，可以根据用水量的不同分别设定不同的供水压力。充分保证因不同时间段用水压力的稳定，满足用户用水的需求。

三段供水时间，可以根据季节的不同分别设置，以满足供水时间随季节的变化，这是农村居民用水的特点。

该系统设有时钟显示功能，方便用户观察和使用。

该系统充分设计了水泵电机的保护功能，有过压、欠压、过流、堵ISO9000不同的是转、缺相等保护，使用户免去电机烧毁的后顾之忧。

该系统独有的远传压力表实效报警功能，当压力信号超时欠压时，发出故障报警信号。<色织布/p>

系统简捷明了，便于维护，正常使用一般可做到免维护，因为控制系统保护齐全，所以常规检修仍然是水泵方面的检修与维护。

二、 变频调速基本原理

交流变频驱动器（简称变频器）是建立在微处理器、电力电子学、电机学、现代控制理论基础之上的现代机电一体化高新技术产品。其工作原理是将三相工频交流电整流成直流电，再由直流电转换成交流电（交－直－交）。近年来数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor )的成熟应用，电力电子器件的IGBT、IGCT的不断完善，现代控制理论：脉宽调制控制技术SPWM、空间电压矢量控制技术SVPWM、无速度传感器矢量控制技术、直接转矩控同时进行适当的脱气制技术（DSC）的不断发展，使得变频驱动技术得到发展和提高并得到广泛的应用。

现代电动机控制不再是单一的解决调速的问题，其主要被控量是转矩，不管被控量如何；如速度、位置、压力、流量或其他物理量，最终是控制电机轴上的转矩。根据工艺要求，变频器可以从0～400Hz（或更高频率）之间输出任意频率同时输出电压也随之变化。因此，通过对变频器输出频率的控制，实现交流电动机的调速，通过对变频器输出电压的控制，实现交流电动机对传动负载的转矩定量控制。

交流电机变频调速技术是应用当今国际最新变频技术产品——交流变频驱动器，对交流电机进行无级调速控制的高新技术。变频调速控制系统主要由电控设备、变频器、交流电动机、传动机械及传感器等部分组成。变频控制系统可进行开环控制，也可进行闭环控制。开环系统的控制是通过设定值的改变，来实现对被控制对象输出值的直接控制。闭环控制系统是通过被控制对象反馈系统与设定值的动态比较，自动调节被控电机的转速磁力锁，从而实现对被控制对象输出的控制。

三、变频调速的特点

变频调速的主要特点是通过变频器改变输出频率及输出电压（VVVF），实现交流电机转速或被控对象输出的控制。此外，还具有以下优点：

1、 由于变频器在启动过程中，输出频率由0Hz平滑地逐渐上升，电压从0V按比例上升到额定电压，电机无任何启动冲击，避免了由于电机启动产生的大电流对电机、电、电气元件及所拖动机械设备的冲击和损坏。变频器在停止过程中，输出频率由运行频率平滑地逐渐下降到0Hz，电压从运行电压按比例逐渐到0V，实现了电动机软停止；

2、 变频器可以根据系统的要求设置不同的V/F控制曲线，来满足负载及工艺的要求；

3、 变频启动可防止运输机械类载重物体受冲击和翻滚，提高传动设备的使用寿命；

4、 无级调速，自动化程度高，可实现无人管理；

5、 根据负载的变化来调节输出电压来满足轴功率的要求，节能效果明显；

6、 保护功能完善，减少设备维修、故障等。

四、变频调速的节能分析

风机、泵类、压缩机等负载属于平方转矩负载，其耗电量约占工业总耗电量的70%，采用变频调速技术，其耗电量一般平均可减至额定功率的60%～70％。下面以一台75kW水泵（同样可以选择风机等平方转矩负载）为例，分析其在变频状态运行下的节能效果。

由于水泵属于平方转矩负载，选择变频器采用 V/f 输出模式，根据流体力学原理，流量的变化与转速的变化成正比；压力的变化与转速变化的平方成正比；轴功率的变化与转速变化的立方成正比，即轴功率与额定功率之比饮水器等于输出频率与额定频率比的立方，公式如下：

P / P0 = ( f / f0 )3

其中：P是变频器为电机供电所消耗的功率，P0是电机额定功率，f是变频器输出频率，f0是额定频率。

设变频器平均运行频率（即∑ fi hi /∑hI）为35Hz，

P=P0（保安设备35/50）3=0.343 P0=25.725kW

变频节电率=（P0–P）/ P0=6

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