專利名稱：最優(yōu)化變壓變量供水系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改進的供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)由大功率晶體管變頻器，工業(yè)可編程控制器和最優(yōu)化變壓變量調節(jié)器構成，是對水泵電機機組進行最優(yōu)化變壓變量閉環(huán)壓力控制的機電一體化成套系統(tǒng)。特別是一種具有顯著節(jié)能效果的供水系統(tǒng)。
在變頻調整恒壓變量供水系統(tǒng)中，恒壓值是建筑物高度與最大用水量時水泵出口至最不利點的管路損耗之和決定的。管路損耗與流量符合H損＝KQ2(也稱管路特性曲線)。在實際工作中，水泵機組在大部分時間工作在中小水量，因此水泵出口壓力僅需H＝H0+KQ2，恒壓變量供水比實際所需壓力高出ΔH＝K(Q2m-Q2)，其中Qm為恒壓供水的最大流量。如

圖1所示，圖中陰影Ⅰ是恒壓供水同恒速泵供水相比的節(jié)能區(qū)域，陰影Ⅱ就是可進一步節(jié)能的區(qū)域，對于簡單的供水管網(如單樓，單一未端)可直接采用末端恒壓即把壓力傳感器裝接在末端，把壓力信號傳給變頻控制柜進行恒壓控制。一般管網有多個末端，最不利點隨用水負載的變化而改變位置，理論上可在幾個末端均裝壓力傳感器，同時采集壓力信號送往變頻控制柜，以選擇最不利點作末端恒壓控制。此種方案或成本高，技術難度大，不適宜大規(guī)模推廣。其它如雙恒壓技術適于生活一消防共用系統(tǒng)使用。在某一流量段會產生二種可能的壓力，且節(jié)能效果不顯著。多段恒壓控制因存在調試和系統(tǒng)工作穩(wěn)定性等問題而難以實現(xiàn)。
若在水泵組出水口安裝流量計檢測流量信號原理上可實現(xiàn)變壓變量之目的，但由于流量計價格高，管路需特殊設計和安裝調試等問題而難于推廣。
本發(fā)明的任務是要提供一種改進的具有顯著節(jié)能效果的變頻調速供水技術及系統(tǒng)。它能夠方便地安裝和調試，具有與現(xiàn)有的恒壓供水系統(tǒng)相同的安裝條件，便于使其升級換代。
本發(fā)明的系統(tǒng)構成是由變頻器，可編程控制器和變壓變量調節(jié)器組成，是對水泵電機進行最優(yōu)化變壓變量閉環(huán)壓力控制的機電一體化成套系統(tǒng)。根據水泵機組出口壓力和流量的瞬時變化來調節(jié)變頻水泵的轉速和投入運行的水泵臺數，使其出口壓力達到最優(yōu)化變壓。在滿足用水前提下顯著提高供水效率和節(jié)能效果。
本發(fā)明控制系統(tǒng)的關鍵是變壓變量樣板信號和產生及如何控制水泵的轉速和投入運行水泵的臺數。對離心水泵而言，揚程H，流量Q與頻率f(轉速)符合H∞f，Q∞f2關系，把Q∞f2代入H＝H0+KQ2得H＝H0+KQ2＝H0+k′f4。在最大流量時揚程最大Hm、H0為供水區(qū)域內最高建筑物高度，這樣就可確定K′＝1/f4m(Hm-H0);fm＝50Hz(或60Hz)。以H＝H0+K′f4作為變壓控制樣板信號，通過PLC和變壓變量調節(jié)器比較和運算，產生一PID轉速控制信號和其它泵的啟停信號，調節(jié)水泵機組使水泵出口壓力與樣板信號相吻合達到最優(yōu)化變壓變量節(jié)能供水之目的。
水泵機組的運行過程用循環(huán)切換軟起動方式。當變頻泵轉速達50Hz且壓力低于樣板信號，啟動信號觸發(fā)此變頻泵(由變頻器所帶)切換到工頻，變頻器脫出后再啟動次臺泵并調節(jié)其轉速達到新的穩(wěn)態(tài)，當流量減小使變頻泵轉速下降到臨界頻率，停泵信號切斷運行時間最長的工頻泵，這樣就可控制2～N臺水泵，按先工作先退出原則實現(xiàn)循環(huán)切換軟起動運行方式。
本發(fā)明與現(xiàn)有恒壓變量供水技術相比，有顯著的節(jié)能優(yōu)點，具有大規(guī)模推廣的潛力?，F(xiàn)作一例，當管路損耗為最大揚程50%時，且在一時間周期(24小時)內每一流量的運行時間均等(ΔQ/Δt＝常數)的前提下本發(fā)明與恒壓技術相比有25%的節(jié)能潛力。若在24小時中12小時按夜間小流量或零流量計算可望有約50%的節(jié)能潛力。因此本發(fā)明具有25-50%顯著的節(jié)能潛力。
權利要求
1.一個最優(yōu)化變壓變量供水控制方法。該法關鍵是根據變頻器輸出頻率產生一變壓樣板信號，并以此計算出-PID轉速控制信號。
2.按權利要求1規(guī)定的由變頻器、可編程控制器和最優(yōu)化變壓變量調節(jié)器構成的對水泵電機進行最優(yōu)化變壓變量控制的機電一體化供水系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有顯著節(jié)能效果的最優(yōu)化變壓變量供水技術和系統(tǒng)。該系統(tǒng)由變頻器，可編程控制器和最優(yōu)化變壓變量調節(jié)器構成，并以該系統(tǒng)產生的變壓變量樣板信號去控制水泵機組的出口壓力達到最優(yōu)化變壓變量之目的。
文檔編號E03B11/16GK1098463SQ9310920
公開日1995年2月8日 申請日期1993年8月3日 優(yōu)先權日1993年8月3日
發(fā)明者金弘 申請人:金弘