無負壓給水系統變頻器調速基本工作原理技術分析
無負壓給水系統變頻器調速基本工作原理技術分析
無負壓給水系統變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系：n=60f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。
（一）無負壓給水系統變頻調速傳動的目的
我國能源利用效率低下，主要原因是粗放型經濟增長方式，結構不合理、技術裝備落后、管理水平低。采用變頻器對機械設備進行轉速控制，對節約能源、提高經濟效益具有重要意義。變頻器在省力化、自動化、提高產品質量、提高生產率、提高產品合格率方面的應用與在節能領域同樣重要。機械設備采用變頻調速傳動，可以增加設備的使用壽命，減小機械設備的噪音，使設備小型化，工作環境、生活環境更具有舒適性。
從調速時的能耗觀點來看，有高效調速方法與低效調速方法兩種：高效調速指時轉差率不變，因此無轉差損耗，如多速電動機、無負壓給水系統變頻調速以及能將轉差損耗回收的調速方法（如串級調速等）。有轉差損耗的調速方法屬低效調速，如轉子串電阻調速方法，能量就損耗在轉子回路中；電磁離合器的調速方法，能量損耗在離合器線圈中；液力偶合器調速，能量損耗在液力偶合器的油中。一般來說轉差損耗隨調速范圍擴大而增加，如果調速范圍不大，能量損耗是很小的。
（二）無負壓給水系統變頻調速應用的行業生產范圍
變頻調速技術經過多年的發展日趨成熟，變頻技術在鋼鐵、扎制銅線、化學、纖維、汽車、電氣機械、機床、食品、造紙、水泥、礦業、煤氣、交通、裝卸搬運、工廠建筑、農業、生活服務、電力、實驗研究、石油等行業得到了廣泛的發展與應用。變頻技術已經與我們的生產、生活息息相關。目前，冰箱、空調、電動車等家用電器已經采用相關的變頻技術。
（三）變頻調速傳動的特點
無負壓給水系統采用變頻器對機械設備進行轉速控制，變頻調速傳動的特點是可以使標準電動機調速，可以連續調速，電動機啟動電流小，較高速度不受電源影響，電動機可以高速化、小型化、防爆容易，低速時定轉矩輸出，可以調節加減速的大小，可以使用籠型電動機不需要維護電動機。
（四）無負壓給水系統變頻器的工作原理
無負壓給水系統變頻器電路方式有交一交變頻和交一直一交變頻兩種電路。基本工作原理為整流器將交流變為直流，平滑波電路將直流電平滑，逆變器將直流電逆變為頻率可調的交流電，變頻器的基本構成。
1.交－交變頻器是指無直流中間環節，直接將電網頻率的電壓變換為頻率比電網頻率低而可變的輸出電壓的變換器。
2.交－直－交變頻器的工作原理。目前應用較廣泛的是交－直－交變頻器。其工作原理是先將三相或單相不可調工頻電源經過整流橋整流成直流電，再經過逆變橋把直流電逆變成頻率任意可調的交流電，以實現無級調速。交－直－交變頻器的主電路有電壓型變頻和電流型變頻。電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器；電流型是指將電流源的直流變換為交流的變頻方式。控制方式也分為電壓控制和電流控制兩種。這兩種方式不管主電路方式是電壓型還是電流型都可以適用。
（五）無負壓給水系統變頻器的質量性能指標
1.在0.5HZ時能輸出多大的起動轉矩?比較優良的變頻器在0.5HZ時、22KW以下能輸出200％高起動轉矩，30KW以上能輸出180％的起動轉矩。
2.速度調節范圍控制精度能達多久，轉矩控制精度能達多大?高性能的變頻器速度控制精度能達±0.005％，轉矩控制精度能達±3％。
3.在低轉速時的脈沖情況。高質量的變頻器在1HZ時轉速脈沖只有1.5r／min。
4.噪聲及諧波干擾。噪聲及諧波干擾是衡量一個變頻器的重要標準，采用IGBT、IPM器件調制頻率較采用GTO、GTR調制頻率高。雖然高次諧波始終存在，但是如果控制方式較好，可以減少一些諧波量。
5.發熱量。變頻器發熱量大，證明功耗大、效率低、通風散熱系統不好，變頻器的壽命相應受到影響。
無負壓供水系統簡介
水是人類的生命的源泉，人類生存不可一日無水。
隨著我國城鎮化水平面的不斷提高，城市人口急劇增加，城市居民住宅的不斷擴建與改造，住宅樓層不斷加高，城市面積不斷擴大，原有市政管網的壓力日顯不足，大部分地區普遍存在著用水高峰期高層供水壓力過低，高層用用戶用水困難。
所以大部分建筑增設二次加壓設備，修建蓄水池和高位水箱，能過水泵二次加壓供水，但這種傳統二次加壓設備存在投資大、水源容易受二次污染等許多缺點。
我公司開發生產的全自動無負壓給水設備是可以串接在市區政管網上給用戶進行二次加壓的一種給水設備不需要建造蓄水池、高位水箱、，直接串接在市政管網上，設備正常運行時不會對市政管網形成負壓（吸水）， 符合我國《城市供水條例》的要求，可以充分利用市政管網原有壓力，采用變頻調速給水方式節能效果極其顯著。推向市場以后深受方大用戶的青睞。
控制系統根據用水量的多少自動調節單臺水泵或多臺水泵的投入或退出運行,實現了較大限度的合理用水,既保證了恒壓供水,又達到了節電的目的.
控制系統工作時,由變頻器控制的水泵以低頻率軟啟動,逐漸加速,安裝在出水管路上的壓力傳感裝置實時檢測管網壓力并把壓力信號轉換為電信號輸出至控制器,控制器進行運算、處理后將指令信號傳遞給變頻器,使變頻器調整輸出功率,進而控制水泵電機轉速,同時改變水泵流量,使之滿足管網設定壓力并保持恒定。停止用水時,水泵電機處于休眠保壓狀態。
無負壓供水系統工作原理
設備正常投入使用時，市政管網的水進入無負壓穩流罐，罐內的空氣從排氣閥大量排出。當空氣排完時，閥內浮球被除水浮起，傳動塞頭至關閉位置，慢慢關閉排氣口，停止排氣，防止出水，當穩流罐內水流正常輸送時，如有少量空氣聚集在閥內到相當程度，閥內水位下降，浮球隨之下降，此時空氣則由排氣孔排出。
無負壓供水系統正常運行過程中，當市政管網供水量不足時，市政進水管管內水流空時，或穩流罐內水壓低于大氣壓時，穩流罐內水位下降，浮球隨之下降，帶動塞頭開啟，吸入空氣，使穩流罐內保持大氣壓力，不至對市政管網產生負壓。
當市政管網中壓力低于用戶所需的設定壓力時，水泵變頻調速運行，保證用戶管網壓力符合用戶用水的要求。市政管網水壓越高。水泵的轉速越低，市政管網水壓越低，水泵的轉速越高。當市政管網供水壓力達到用戶要求時，設備自動停止工作，市政管網的水通過旁通管直接供給用戶使用。
當市政管網停水時，穩流罐內水位逐漸下降，當降至較低水位時，穩流罐上的液位計發出停機信號，設備自動停止運行并顯示缺水保護信號。
當電網停電時，設備停機，市政管網的水直接從設備旁通管供應到用戶。
無負壓供水系統特點
1、無需設置蓄水池和高位水箱
無負壓供水系統直接串接市政管網，不需建造蓄水池和高位水箱，節省工程投資，減少建筑面積的占用。
當市政管網供水量足夠時，無負壓穩流罐體積較小，整套設備占地很小，設備安裝只需接通進出水管道即可，極為方便。
2、無水源的二次污染
無負壓穩流罐及整套設備管路均為密閉式，從市政管網一直到用戶水龍頭，均不會受到空氣中的雜物和污物的二次污染，無負壓穩流源流罐過流部分均采用食品容器內壁涂料防腐處理，涂料和無負壓給水設備整機均符合相關食品衛生標準。
3、節能效果顯著
傳統的二次加壓供水方式采用蓄水池和高位水箱，市政管網供水壓力放入蓄水池時能量損失殆盡，能源浪費嚴重。
采用無負壓穩流罐后，市政管網供水壓力直接疊加在給水泵進口，水泵只需補充市政管網壓力不足部分，整機節能效果顯著。
4、無需設置穩壓泵和大體積氣壓罐
一般變頻給水設備為了保證用戶晚間小流量用水量或零流量進管網的泄漏時避免頻繁啟動給水泵，均設有流量較小的穩壓泵和大容積氣壓罐，既增加了給水設備的一次性投資，也增加了設備的運營費用（晚間穩壓泵的運行電耗）。
晚間等用水低峰期時，市政管網的供水壓力和供水量基本都能滿足用戶的要求，采用無負壓穩流給水設備后，市政管網的原有壓力被充分利用，市政管網的水直接供給用戶使用，設備無需設備穩壓泵和大容積穩壓氣壓罐，投資節省，且顯著提高設備運行時的節能效果。
無負壓供水系統應用范圍
適用于任何自來水壓力不足地區供水
● 高、低層民用、工業建筑的生活用水。
● 低層自來水壓力不能滿足要求的各類用水。
● 改造原有的氣壓供水設備，可以充分利用原有的氣壓罐。
● 已經建好水池的，可以采用無負壓設備與水池共用的供水方式，進一步節能。
● 自來水廠的供水中間加壓泵站。
● 工礦企業的生產、生活用水等。
● 各種循環水系統。
無負壓供水系統工作環境
1、電源電壓波動≤±10%；
2、周圍環境溫度：-10℃—+40℃（不凍結）；
3、空氣相對濕度：20%—90%（無凝露）；
4、 海拔高度：≤1000m；
5、無導電塵埃及能腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體的場所；
6、無爆炸危險的場所；
7、震動：＜5.9m/s2(0.6G),傾斜度：≤5度的場所；
8、有防雨防震設備和無水蒸汽的場所；
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