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恒压供水系统及其设计选型
发布: 2018-12-8 21:31:03

常用供水工艺:

水箱/水塔供水:重力供水。

特点:供水压力比例恒定,有储水;

缺点:要建水塔或水箱,面积大,不美观等。

气压供水:管道加压。

特点:灵活,建设快,无污染,改变压力罐,压力来改变供水压力;

缺点:需要压力罐,投资大,压力变化大,运行效率低,能耗大。

压力水罐供水:潜水泵打水到水罐,加压,进行供水。

变频恒压供水:

恒压要求:随供用水量等参数变化,保持供水压力不变;恒压供水控制系统构成:变频器,PLC,电控器件。

主要应用场合:高层建筑,居民小区,企事业等用水,工业需要恒压供水,冷却水循环,热力水循环,锅炉补水等。

中央空调系统,自来水厂增压系统,农田灌溉,污水处理,人造喷泉,各种流体恒压控制系统。

水泵机械特性:

水泵供水基本模型及参数:

流量,m3/S;扬程,M;全扬程,M;实际扬程,M;损失扬程,M;管阻;压力。

恒压供水系统及其设计选型


供水系统特性:

管阻特性:流量越大,扬程越大,曲线1;

扬程特性:流量越大,系统扬程越小,曲线2;

系统工作点:

扬程曲线和管阻曲线的交点,供水工作点,A;

阀门开度100%,转速100%,额定工作点,自然工作点;

供水功率:PG=CPHTQ

Cp为比例常数;

供水系统的额定功率与面积ODAG成正比。

恒压供水系统及其设计选型


节能原理:

调节流量:

阀门控制法:泵供水能力不变,改变管阻力来改变供水量;管阻特性随阀门开度改变而改变,扬程特性不变。流量从QA→QB,管阻曲线从2→3,供水功率与面积OEBF正比。

转速控制法:改变泵的扬程来适应用户对流量的要求;

泵转速改变,扬程特性改变,管阻特性不变。

流量从QA→QB,管阻曲线从1→4,供水功率与面积OECH正比。

节能理解:供水功率的比较;

节约的功率与HCBF成正比。

泵的工作效率的比较:

Y=C1(Q/N)-C2(Q/N)

C1、C2为常数。

电动机效率的比较:裕量大,效率和功率低;低频低压,提高效率。

恒压供水系统及其设计选型


根据水泵流量Q,扬程H,功率P和转速N之间的关系:

Q1/Q2=n1/n2;

H1/H2=(n1/n2)2;

P1/P2=(n1/n2)3

可知:流量Q与转速N的一次方成正比;扬程H与与转速N成平方比;而功率P与转速N成立方比。

若转速下降20%,则轴功率对应下降49%,由此可见,采用变频调速可以大幅降低电机的电耗。

变频调速恒压供水系统:

恒压供水的目的:满足用户对流量的需求。流量为供水系统的基本控制对象;管道供水压力,作为控制流量大小的参变量;利用变频器内部PID调节压力。

恒压供水系统及其设计选型


多台水泵变频调速时的切换控制:

多台水泵同时供水,多用多开,少用少开:1控1;2控3;2控4;3控5;1控X。

恒压供水系统及其设计选型


1控X切换过程分析:

电磁过渡过程:发电状态。

定子绕组电动势在不同时刻的计算数据,如下表:

恒压供水系统及其设计选型


拖动系统制动过程:

自由制动转速,Nt=NMNe^(-T/tM),tM机械时间常数

不同机械tM差别很大,水泵tM≥0.7~1s。

切换注意事项:

一般,电机切换时的转速不低于额定转速的80%;

避免切换冲击电流;

切换接触器触点电流加大,1。5~2。5倍。

水箱水位控制:

水箱水位控制:水面(或液面)的位置限制在一定范围内的控制。

应用场合:水塔供水;锅炉或其他水位或液面控制;

水塔供水:水面(或液面)的位置限制在一定范围内的控制。

当水位低于下限时LL时,启动水泵;当水位高于LH时,停水泵,每次启动都是提供一定容积的水。

恒压供水系统及其设计选型


水箱水位控制节能分析:

分析依据:

不同转速下,提供相同容积的水作为比较的基础;

转速N1,流量Q1,提供容积V所需时间t1;

转速N2,流量Q2,提供容积V所需时间t2;

那么,V=Q1*t1=Q2*t2

节能举例:

额定转速n1=nN下,以额定流量供容积V所需时间t1=1h,那么消耗电功率为额定功率,消耗的电能为W1=P1*1;

转速下降为n2=0.8nN下,那么供水流量Q2=0.8Q1,供容积V所需时间t2=t1/0.8=1.25h,那么消耗电功率P2=0.8^3*P1=0.512P1,供容积V的水消耗的电能为W2=P2*1.25=0.512P1*1.25=0.64W1

那么,两者比较节能为36%。

中央空调系统构成:

冷冻水循环系统;冷却水循环系统;

水泵的转速只改变流量,与扬程无关。

流量与转速成正比,水泵功率与转速的二次方成正比。

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冷冻水循环系统:

压差控制:以压差作为控制依据,保证最高楼层的冷冻水足够的压力。

温度或温差控制:保证房间的温度。

综合控制:

压差为主,温度为辅;

温度为主,压差为辅。




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