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自來水管道加壓供水設備控制原理圖
時間：2012-12-3 來源：揚子江泵業 瀏覽數：6088
自來水管道加壓供水設備廣泛應用于新建、擴建和改造的住宅樓、住宅小區、辦公樓、賓館、飯店生活用水，各種循環水系統。
自來水管道加壓供水設備主要配件：
1）主工作泵：常用單級或多級臥式或立式清水離心泵。
2）氣壓罐：在小流量甚至零流量持續時間較長，為更節電時設置。
3）變頻控制柜：變頻控制柜是變頻給水設備 的核心部分，一般由供貨廠家按水泵功率配套供應。
4）無負壓罐:與市政管網一體疊壓消除負壓，消除二次污染，智能補償用水流量。
5）附件：主要包括連接管道，以及閥門、止回閥、安全閥（有小氣壓罐時）、壓力表、壓力繼電器和底座等。一般組裝式設備由廠家組裝好供貨。
深井無塔變頻供水設備控制原理圖
說明：無負壓設備采用微機變頻技術和有效的負壓處理技術實現疊壓供水。具體如下：該設備通過真空補償系統及全封閉結構實現了與自來水管網的直接串接，并且克服了對管網的不良影響。該設備通過管網壓力表、真空抑制器及穩流補償器中的檢測裝置采集穩流補償器內的真空度及水位信號，實時反饋，通過微機控制真空抑制器及穩流補償器中的特殊裝置動作，抑制負壓產生，保證該設備不對城市管網產生影響。
當市政管網停水時，水泵機組仍可工作，直到穩流補償器中的壓力下降至電接點所設定的下限壓力后自動停機，來水后自動開機。停電時，水泵機組停止工作，自來水可通過直通管路進入用戶管網。來電時機組自動開機恢復正常供水。
第一章 自來水管道加壓供水設備變頻性能特點:
１．自來水管道加壓供水設備配套的水泵、閥門等均為國產優質名牌產品，能保證設備的可靠運行。
２．控制元件選擇檔次高。
變頻控制系統的核心部件變頻調速器、可編程控制器、人機界面、空氣開關、交流接觸器、熱繼電器均采用國際品牌產品，確保各元件之間具有佳的配合，使得整個系統的穩定性和可靠性進一步提高。可根據用戶的不同需要或不同的應用場合而選擇不同的品牌，如西門子、三菱、富士、ABB、施耐德、梅蘭日蘭等。控制系統豐富的管理及過程控制軟件，由本公司專業工程師精心編制，實現了真正的人機對話以及參數設置窗口化、提問化，使得用戶使用起來簡單明了，即使初用者也只需通過人機界面的中文幫助功能進行正確的操作，所有的故障都將由系統進行監測、監控，并能準確指導用戶進行排除。高品質的電氣元件保證了控制系統具有更高的可靠性，大大降低了設備的故障率，提高了使用壽命。
３．自來水管道加壓供水設備技術先進，自動化程度高，控制核心可編程控制器（ＰＬＣ）采用日本富士公司或ＳＩＥＭＥＮＳ公司產品,其響應極快、精度極高,穩定性極好,可靠性極高,能確保系統在復雜的工況下，長期無故障運行，并具有強大的通訊功能和豐富的擴展功能。
４．自來水管道加壓供水設備高效節能。采用進口變頻器，按需要設定供水壓力，根據管網用水量來變頻調節水泵轉速，使水泵始終在高效率工況下運行，該設備同普通的無塔供水設備相比，節能效果達２０％。
５．自來水管道加壓供水設備對電網沖擊小，保護功能完善。
由于采用了ＰＬＣ控制多臺水泵循環軟啟動方式，消除了水泵電機直接起動時對電網的沖擊和干擾，并且設備控制系統具有短路、過流、過壓、過載、欠壓、缺相、過熱等多種保護功能，大大提高了工作效率，延長了水泵的使用壽命。
６．自來水管道加壓供水設備采用觸摸式按鈕操作。
自來水管道加壓供水設備手動部分均采用集成電路制成的觸摸式按鍵操作，不僅比采用傳統的按鈕、指示燈、轉換開關操作使用方便，而且美觀大方，使用壽命長。
７．人機界面觸摸面板操作，設定參數靈活方便。
控制柜操作面板設有人機界面顯示(觸摸顯示屏)，在人機界面上可通過觸摸式按鍵靈活設定工作壓力、頻率下限、加速時間、減速時間、換泵時間、壓力傳感器量程等各種工作參數，能夠
顯示系統時間、系統壓力、設定壓力，各泵工作狀態等參數，并能在人機界面內查閱各種故障原因及處理方法。
８．自來水管道加壓供水設備采用多臺泵進行循環工作,系統根據供水量要求啟動一臺或多臺主工作水泵,全部水泵的啟動均用變頻器進行軟啟動,系統電氣及機械沖擊很小;
對于幾臺主泵的運行系統遵循先開先停、后開后停、循環變頻啟停、工作機會均等的原則進行選擇工作,能有效延長每臺水泵使用壽命.
９．自來水管道加壓供水設備壓力控制精度為0.01Mpa。
１０．水泵切換壓力誤差設定。設定了壓力誤差后，可避免水泵在設定值附近頻繁啟停。
１１．定時換泵功能。
由于自來水管道加壓供水設備是根據管網用水量的多少來決定投入運行水泵的臺數，所以當用水量長期在某一小范圍內變化時就會使得某臺水泵長期運行而磨損嚴重，而其他水泵長期不使用造成生銹，設定本功能后則可方便的解決該問題。
對于同流量的多臺水泵，為使各泵平均工作時間相同，須設置定時換泵功能。在設定了定時換泵功能后，當一臺變量泵連續工作時間超過設定值后，且有變量泵處于“休息”狀態，則變頻器自動切換啟動“休息”時間長的變量泵，并停止原變量泵，以保證各臺水泵運行時間均等，延長水泵使用壽命。換泵時間可任意設定。
１２．定時開關機控制。（可選功能）
系統內設有實時時鐘，數據可掉電保護。如果用戶只需要在一天中的某段時間內運行，則可設定每天
的開機、關機時間，進行定時控制。
１３．當變頻器發生故障時，能夠自動轉換至工頻運行，確保供水不間斷。
１４．爆管保護功能。當外管網發生爆管后，設備可自動停止運行。
１５．突然停電后再來電，設備能夠自動啟動運行。
１６．可編程控制器具有RS485通訊接口，便于將各種參數傳至上位計算機。(附加功能)。
１７．設備符合JG/T3009－93標準。
１８．可適用于生活消防合用系統。
對于生活和消防合用供水系統,則設備可設定兩個工作壓力,一個為消防供水壓力,一個為消防供水壓力。平時設備按生活設定壓力運行，消防泵參與依次循環軟啟動，同時向消防管網補壓，維持消防管網壓力。當有火警發生時，由消火栓破玻按鈕、濕式報警閥上的壓力開關、消防控制中心、控制柜上的消防強起按鈕等發出消防信號，則PLC受到此信號并自動控制系統將供水壓力提供到消防設定壓力按消防所需水量，增加啟動多臺工作泵，供給生活和消防的全部用水量。如果生活供水管網上裝設有電動閥門，則設備在接到消防啟動信號后，先關閉生活供水管網上的電動蝶閥，再將供水壓力提高至消防設定壓力，供給消防所需的全部用水量。消防結束后，需手動恢復平時生活工作狀態。
第二章 器件選擇
1.1水泵的選擇：
1.1.1用戶供水量的確定：
設計流量應按生活用水的設計秒流量計算。新建筑或生活小區已經由專業設計人員算出，不用單獨計算，對于改造類型需重新計算。
本設計小區人數：m＝150000/12＝12500人
小區戶數：f＝12500/3.5＝3571戶 （每戶平均3.5人）
高日生活用水量QD＝mqd/1000=rfqd/1000
其中：qd—用水定額（Ⅲ類住宅，qd＝190L/人）
M—設計小區內的人數
r—平均居住人數（通常r=3.5人/戶）
f—居民區的戶數
QD＝3.5×3571×190/1000=2375m3/d
則大小時流量QH＝KH×QD/T
=2.3*2375/24
=227.6 m3/h
=63.2L/S
其中：T＝24h為每日用水時間
KH—時間常數（Ⅲ類住宅，KH＝2.3）
秒流量計算公式：
Ⅲ類：Qq＝1.02×0.2×＋0.0045Nq
其中Nq為用水當量
Nq＝n×f＝4×3571＝14284
（nⅢ類＝4，每戶平均用水量）
Qq＝1.02×0.2× ＋0.0045Nq
＝1.02×0.2× ＋0.0045×14284
＝24.378＋71.42
＝95.8L/S
由于f＝3571戶》3000戶，所以取QH與Qq中較大者作為供水標準，流量取Qq。
考慮選泵時留有裕度10％～15％，所以Qq按Qq×（1＋10％）＝Qq×110％＝105.4L/S選泵。
消防用水量根據規范，人類小于2.5萬人時，一次滅火用水量為15L/S，本小區人 數為12500人，消防用水量選為15L/S,選泵時留有裕度10％，所以Qq消防＝Qq×110％＝15×110％＝16.5L/S。
1.1.2供水的揚程計算：
在供水系統中，一般把遠高層作為計算依據。如果小區遠點的建筑不是高的建筑，則必須選擇兩個不利點分別計算供水揚程，并以供水揚程較大的建筑遠點供水揚程。
理論上，若0.1Pa的壓力可以獲得10m揚程，因此，供水揚程可計算如下：
H＝P/0.01
H—供水揚程
P—供水壓力
0.01MPa揚程為1M，此設計給定水壓為0.28Mpa，所以揚程H為28M。
1.1.3泵的選擇：
在水泵并聯時，多臺水泵的流量并不等于多臺水泵每臺水泵出水量之和。根據公式，兩臺水泵并聯時流量為單臺的190％，三臺水泵并聯時，流量為單臺的 251％，四臺水泵并聯流量為單臺的320％。
本設計流量為Qq×3.6＝105.4×3.6＝379.44M3/h。
選四臺水泵每臺水泵流量為379.44/3.2=118.575M3/h
IS型單級單吸清水離心泵：適用于工業制藥，飲料，化工等工礦和城市給水，排水，亦可用于農業排灌，結構簡單，單級單吸軸向吸入。
根據流量與揚程，生活泵選用IS100—80—160型水泵四臺。
IS100—80—160型水泵參數如下：流量為120M3/h，揚程為30M，轉速為2900r/min，效率為78％，氣蝕余量4.0，軸功率為11.2KW，電動機功率為15KW，重量為195Kg。
小區消防用水Qq＝16.5L/S，查規范有：六層不利配水點，消火栓剩余壓力為0.23Mpa，所以選水泵揚程為28＋23＝51M。
消防泵選用自吸水泵XFZ100—50型水泵一臺。
XFZ100—50型水泵適用工廠，礦山，城市生活給排水，消防水，農用排灌，加熱冷卻，增壓系統等，自吸水泵性能穩定，允許調速，斷水自負水壓穩定。
消防泵參數：流量60M3/h,揚程54M，轉速2940r/min，效率61％，軸功率14.1KW，電動機功率22KW。
1.2電動機的選擇：
1.2.1電動機容量的選擇：
電動機的容量可以根據水泵的軸功率和電動機與水泵轉速一致來選擇
1.2.3電動機的選擇：
生活供水水泵電動機選Y系列（IP23）三相異步電動機，Y160M—2型電動機四 臺。
電機參數：額定功率15KW，滿載時：定子電流為29A，轉速為2910r/min，效率為88％，功率因數為0.88，啟動電流為額定電流的7倍，啟動轉矩為額定轉矩的1.7倍，大轉矩為額定轉矩的2.2倍。
消防泵電機選用Y系列（IP23）三相異步電動機。
Y360M—2型三相異步電動機額定功率為22KW，額定電壓為380V，滿載時，電流為43A，轉速為2940r/min，效率為88％，功率因數為0.89，大轉矩為額定轉矩的2倍。
1.3變頻器的選擇：
1.3.1變頻器介紹：
近年來，許多變頻器生產廠家都推出了專用于風機，水泵類負載的變頻器，ABB公司的ACF601系列等，均可選用。變頻器容量只需與說明書上表明的配用電動機容量相符即可。
1.3.2變頻器選擇：
SBG+/P+系列變頻器由高性能數字處理器DSP控制，功能齊全，操作簡單，并嚴格按照GB/T12668.2—2002標準研制開發。生活泵電動機功率15KW，電壓380V，定子電流29A，容量為S＝U×I＝380×29＝11.02KVA
根據電動機功率，容量與定子電流值選森蘭SB60P＋型變頻器。
參數如下：電動機功率15KW，額定容量20KVA，額定電流30A，電壓0～380V，0.1～400HZ，過載能力120％，1分鐘，輸入電源三相380/60HZ。
元器件目錄表
|
代號
|
名稱
|
數量
|
規格型號
|
備注
|
|
PLC
|
可編程控制器
|
1
|
FX2N-48M
|
繼電器輸出型
|
|
MF
|
變頻器
|
1
|
SB60P+
|
內帶有輸出程序
|
|
HR1～HR20
|
指示燈
|
15
|
AD16-22
|
LED顯示，220VAC,(其中4個紅色，其余為綠色)
|
|
KT
|
時間繼電器
|
1
|
JZ7-80
|
線圈電壓220VAC
|
|
KA
|
中間繼電器
|
1
|
JS7-14
|
線圈電壓220VAC
|
|
KM1,1～4KM2,1～4KM3,
1～4KM4,1～4KM5,1～4KM6,
1～4KM8,KM11
|
交流繼電器
|
26
|
CJ10-40
|
線圈電壓220VAC
|
|
KM9,KM10
|
交流接觸器
|
2
|
CJ10-5
|
線圈電壓220VAC
|
|
KM12,KM16
|
交流接觸器
|
2
|
CJ10-150
|
線圈電壓220VAC
|
|
KM13,KM14,KM15
|
交流接觸器
|
3
|
CJ10-60
|
線圈電壓220VAC
|
|
SB5,SB6,SB7,SB9,SB11,
SB13,SB15,SB17
|
啟動按鈕
|
8
|
LAY37
|
綠色
|
|
SB1,SB4,SB8,SB10,SB12,
SB14,SB16,SB18,SB19
|
停止按鈕
|
9
|
LAY37
|
紅色
|
|
SB2,SB3
|
停止按鈕
|
2
|
LA25-11
|
紅色聯動按鈕
|
|
QF
|
低壓斷路器
|
1
|
DZ10-200/33
|
脫扣電流值為170A
|
|
1～3FU1
|
熔斷器
|
3
|
RC1A-200
|
熔體150A
|
|
1～3FU2
|
熔斷器
|
3
|
RC1A-150
|
熔體100A
|
|
FU3
|
熔斷器
|
1
|
RC1A-5
|
熔體2A（控制電路）
|
|
1～4FR1
|
熱繼電器
|
4
|
JR16-30/3
|
根據電機額定電流整定
|
|
FR2
|
熱繼電器
|
1
|
JR16-45/3
|
根據電機額定電流整定
|
|
續表4－3
|
||||
|
M1～M4
|
電動機
|
4
|
Y160M-2
|
三相交流異步電動機（生活泵用）
|
|
M5
|
電動機
|
1
|
Y360M—2
|
三相交流異步電動機（消防泵用）
|
|
SL
|
液位繼電器
|
1
|
HHY11PG
|
適用于排水供水，220VAC
|
|
SP
|
遠傳壓力表
|
1
|
YST－150型
|
|
|
A
|
電流表
|
1
|
42L6-A
|
|
|
HZ
|
頻率表
|
1
|
HB962型
|
|
|
HBA
|
電鈴
|
1
|
|
AC220V,d=75mm
|
|
A1～A8
|
三相電線
|
24
|
BBLX-3*50
|
IC=101A
|
|
B0～B2
|
三相電線
|
9
|
BBLX-3*150
|
IC=208A
|
|
C
|
三相電線
|
3
|
BBLX-3*95
|
IC=163A
|
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