無(wú)負壓供水方案選型自動(dòng)控制方案說(shuō)明
時(shí)間：2013/10/6 來(lái)源：浙江揚子江泵業(yè)有限公司
第一部分 SCN無(wú)負壓供水方案選型說(shuō)明
一、工程概述
本工程為，總為 棟樓， 戶(hù) 高樓高60米
二、設計依據
1） 建設單位提供的實(shí)際工程資料及參數：見(jiàn)工程概述。
2） 相關(guān)國家及行業(yè)標準規范：
《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收設計規范》（GB50242-2002）
《建筑給水排水設計規范》 （GB50015-2003）
《給水排水管道工程施工及驗收規范》 （GB50268-1997）
《生活飲用水衛生標準》 （GB5749-1985）
《通用用電設備配電設計規范》 （GB50055-93）
《低壓配電設計規范》 （GB50054-95）
《電力裝置的繼電保護和自動(dòng)裝置設計規范》 （GB50062-92）
《泵站設計規范》 (GB/T 50265-97)
《建筑結構荷載規范》 （GB50009-2001）
《動(dòng)力機器基礎設計規范》 （GB50046-96）
三、供水方案
需要加壓的部分采用壹套無(wú)負壓供水設備恒壓變頻供水。
四、選型說(shuō)明
1）生活用水量
依據《建筑給排水設計規范》3.6.1第1條，計算設計流量：
a) 根據住宅配置的衛生器具給水當量、使用人數、用水定額、使用時(shí)數及小時(shí)變化系數，按下列公式計算出大用水時(shí)衛生器具給水當量平均出流概率。
= （%）（1）
式中 U0–大用水時(shí)衛生器具給水當量平均出流概率（%）；
q 0-高用水日的用水定額；本工程取300L/P·d；
m-每戶(hù)用水人數； 本工程取3.5人；
Kh-小時(shí)變化系數； 本工程取2.5；
Ng-每戶(hù)設置的衛生器具給水當量數；本工程取5；
T-用水時(shí)數（h）; 本工程取24h;
0.2- 一個(gè)衛生器具給水當量的額定流量（L/S）；
計算結果：U0=0.0304
b) 計算衛生器具的同時(shí)出流概率：
(%) (2)
式中 U-衛生器具給水當量同時(shí)出流概率（%）；
ac-對應于不同的U0系數；本工程ac值為0.14732；
Ng-衛生器具給水當量總數；
計算結果：U=0.24；
c) 設計秒流量：（3）
經(jīng)以上計算本工程所需大小時(shí)流量計算結果：
2)設備出水壓力
按照 《建筑給排水設計規范》的規定，建筑物所需小服務(wù)水頭按下式進(jìn)行估算：
H≥1.2Hy +
其中： H----不利點(diǎn)所需小服務(wù)水頭；
HY---不利配水點(diǎn)與引入管的標高差；
---不利配水點(diǎn)所需流出水頭；
1.2---給水管網(wǎng)在不利點(diǎn)流量分配情況下，克服水泵出口至不利點(diǎn)用水點(diǎn)間的水頭損失而綜合考慮的系數。
代入數據得：H≥65m;
綜上述計算可得，供水設備系統流量Q＝34m3/h H＝80m
五、 設備選型
根據上述計算所得參數選型如下：
設備型號： SCWG/3DRL12-8 (Q=34m3/h, H=80m,N=5.5kw*3)
水泵型號： CDL12-8 配置3臺 揚子江不銹鋼多級水泵
流量補償器： YQQ-150 （304不銹鋼） 一套
外形尺寸： φ600mm×1300mm
負壓監測系統：NFQ-1 一套
控制柜系統： 一套
管道、 管件、閥門(mén)、配套儀表： 一套
六、 管徑大小
泵房進(jìn)出水管管徑不小于DN150，水表口徑大小為DN150。
第二部分 SCN無(wú)負壓設備自動(dòng)控制方案說(shuō)明
一、 指導原則
一） 安全可靠：
１、水泵的保護：無(wú)水停機；有水開(kāi)機；電源缺相停機；電機過(guò)載停機；變頻器報警停機等。大限度保護水泵的安全。
２、變頻器的保護：過(guò)電壓保護、欠電壓保護、加速時(shí)過(guò)電壓保護、加速時(shí)欠電壓、減速時(shí)過(guò)電壓、減速時(shí)欠電壓、電機溫度過(guò)高保護、電機負載太小保護、變頻器過(guò)載等保護。
３、電源保護：當流過(guò)電流過(guò)大時(shí)，系統自動(dòng)斷電達到安全的目的。當遇有雷擊時(shí)，系統防雷模塊自動(dòng)啟動(dòng)保護系統。
４、信號防雷：在信號系統中，也加入了防雷模塊，達到系統的保護目的。
二） 節能：
我們在自動(dòng)控制中運用了能耗小的并聯(lián)泵組合理運行搭配及調速方式的控制理論對設備進(jìn)行控制，使泵處于佳工作點(diǎn)，從而達到比普通變頻供水更節能的效果。
三） 節約用戶(hù)運行成本：
在實(shí)時(shí)監控系統中，采用互聯(lián)網(wǎng)數據傳輸，這樣就大大節約了用戶(hù)運行的成本。用戶(hù)只要每月交固定的寬帶包月費用就可以，省去了傳統的電話(huà)線(xiàn)、或無(wú)線(xiàn)申請頻點(diǎn)等費用。
二、 控制原理
1、變頻供水行業(yè)存在以下問(wèn)題：
A 在滿(mǎn)足用戶(hù)的需水量及保證供水壓力的情況下，開(kāi)并聯(lián)泵組時(shí)，水泵節電很少甚至不節電；一臺調速泵運行時(shí)，節電很少或不節電。
B當工況點(diǎn)、管網(wǎng)參數等情況發(fā)生變化后，且在泵站系統滿(mǎn)足工況條件下，調速系統經(jīng)常出現運行不穩定現象，從而造成節能效果不能保持低的單位電耗值。
2、在此基礎上，我公司在控制理論上應用了以下理論使能耗�。耗芎男〉牟⒙�(lián)泵組合理運行搭配及調速方式的控制理論：在泵站系統的工藝參數（流量、壓力）、設備參數（水泵、電機、調速裝置）等確定的情況下，采用小二乘法理論找出H-Q之間的函數關(guān)系，運用并聯(lián)泵組特性曲線(xiàn)擬合法，自動(dòng)找出一套耗能小的運行搭配和調速方式，即優(yōu)化泵組合方案（運行搭配合理的泵組工況點(diǎn)穩定運行在高效區間內）。當然，該優(yōu)化泵組合方案并不一定是每臺水泵都能達到優(yōu)，在這里是指一個(gè)泵站內水泵優(yōu)化組合后的總體效果，可以形象的說(shuō)把整個(gè)泵站內已優(yōu)化組合后的每一泵組合方案看作一臺"水泵"，我們把泵組合方案稱(chēng)為"虛擬水泵"，而這一臺"虛擬水泵"在一定壓力和流量下，用小二乘法理論計算出"虛擬水泵"的特性方程和特性曲線(xiàn)為標準，找出"虛擬水泵"高效區的范圍。當“虛擬水泵”的工況點(diǎn)不在高效區內運行時(shí)，控制系統可根據水泵調速的相似定理和等效率原理，通過(guò)設定參數自動(dòng)調整變頻泵的運行工況點(diǎn)，使動(dòng)態(tài)運行"虛擬水泵"的工況點(diǎn)處在高效區內，此時(shí)單位流量耗能�。ǹ刂圃硎疽庖�(jiàn)圖1）。
3、并聯(lián)泵組合理運行搭配的數學(xué)方法
水泵的運行方式一旦確定，其流量(Q)和揚程(H)就存在一定的關(guān)系，即Q-H關(guān)系，通用表達式為：H=a0+ a1Q+a2Q2,利用小二乘法對該 二次曲線(xiàn)進(jìn)行擬合，從而可確定以上關(guān)系式中的a0,a1,a2的參數，畫(huà)出泵組標準的Q-H曲線(xiàn)，找出“虛擬水泵”的高效區。在Q-H曲線(xiàn)上先取若干個(gè)點(diǎn)，查出各點(diǎn)對應的Q、H值，構成X、Y、P三個(gè)矩隈，再利用小二乘法的計算公式(1)，可確定出水泵的特性參數a0, a0, a2:
P=(XXT)-1(XY) (1)
式中：
4、泵組調速方式的控制理論
由(1)、(2)兩計算公式可得出“虛擬水泵”所有的泵組全方案中的H-Q曲線(xiàn)方程。根據相似定律，可以得到下式：
Q1/Q2=n1/n2,H1/H2=(n1/n2)2,N1/N2=(n1/n2)3;
欲使調速后的“虛擬水泵”方案工況點(diǎn)運行在高效區內，可根據相似定理和等效率原理，使“虛擬水泵”調速后的特性曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)設定的（流量、壓力）參數點(diǎn)，此點(diǎn)就是“虛擬水泵”的佳工況點(diǎn)。
三、自控系統組成及功能說(shuō)明：
１、設備具有遠程網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)，可以對現場(chǎng)的設備進(jìn)行遠程控制:
a、啟動(dòng)、停止;
b、更改設定壓力;
c、對時(shí)間段進(jìn)行設定及更改；
d、對相應時(shí)間段內的壓力值更改；
e、四個(gè)時(shí)間段可以設定；
f、對每個(gè)時(shí)間段可以使其有效和無(wú)效。
２、MODEM遠程監視
對設備運行過(guò)程當中的參數：水泵電流、當前電壓、電機頻率、進(jìn)水壓力、出水壓力、設定壓力、設定時(shí)間段、每臺泵的累計運行時(shí)間、每臺泵的運行狀態(tài)（工頻或變頻）、兩臺泵功率、進(jìn)水流量瞬時(shí)和累計、出水流量瞬時(shí)和累計、門(mén)禁開(kāi)關(guān)、有無(wú)市電開(kāi)關(guān)、濁度、余氯等參數有遠程監視的功能（其中流量計、水質(zhì)儀表、門(mén)禁開(kāi)關(guān)一次儀表由用戶(hù)提供）。在監控中心可以直觀(guān)地、實(shí)時(shí)顯示上述設備的各種運行狀態(tài)。另外，開(kāi)關(guān)量和模擬量具有可擴展性。
３、圖像傳輸
本設備是利用寬帶網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行的圖像傳輸。它具有多人可同時(shí)監控一個(gè)受控點(diǎn)；圖像傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)。每月只要交付寬帶的月租費用即可。
４、遠程報警
當設備出現故障或變頻報警時(shí)，要具備向監控中心或設備管理人員報警的功能。當出現變頻器報警、電源缺相、過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、停電、缺水、長(cháng)時(shí)間達不到設定壓力時(shí)，要向遠程中心拔號報警。
５、設備要求具有自動(dòng)保護功能，具有過(guò)電流、過(guò)電壓、欠電壓、缺相、過(guò)載、變頻器故障等保護功能，并且設備具有自動(dòng)報警和運行狀態(tài)提示功能。
６、設備采用多臺水泵并聯(lián)互為備用工作方式時(shí)，具備各水泵機組均衡工作的技術(shù)。
７、對于PLC軟件，提供功能說(shuō)明書(shū)，源程序。功能說(shuō)明書(shū)上包括各開(kāi)關(guān)量和模擬量的輸入輸出和處理，MODEM的數據傳輸、實(shí)時(shí)監控接口數據的傳輸。
８、泵房全部的信號傳遞和控制是通過(guò)PLC的，在控制屏上要配小的人機操作界面。
９、設備的控制過(guò)程說(shuō)明：
本設備是全自動(dòng)供水設備，可以對用戶(hù)提供無(wú)負壓供水。它的工作過(guò)程如下：當人為啟動(dòng)設備使其自動(dòng)運行時(shí)，先檢測有無(wú)進(jìn)水，在保證有進(jìn)水的前提下，檢測出水壓力是否小于設定的壓力，若小于設定壓力則啟動(dòng)累積運行時(shí)間少的一臺水泵進(jìn)行變頻供水；當出水壓力還小于設定壓力時(shí)，檢測其小于設定壓力時(shí)間持續2分鐘以上，本水泵變頻轉工頻，啟動(dòng)下一臺水泵變頻運行以達到恒壓供水（若有兩臺泵以上，則判斷其累積運行時(shí)間，取其運行時(shí)間短且沒(méi)有故障的）。當此時(shí)用水量減�。匆袁F在的狀態(tài)運行，出水壓力大于設定壓力）時(shí)，出水壓力就會(huì )增高，這時(shí)變頻水泵會(huì )降低頻率，當頻率低于20HZ且時(shí)間持續5min以上，這時(shí)停止先啟動(dòng)的水泵，保證先啟動(dòng)先停止，使兩臺水泵使用的累積時(shí)間相差很小。當沒(méi)有進(jìn)水時(shí)即進(jìn)水壓力為零且持續2分鐘以上時(shí)，設備自動(dòng)停機，以保護水泵及電機。當出現用戶(hù)用水量增大或爆管現象時(shí)即水泵全部啟動(dòng)且時(shí)間超過(guò)設定的要求比如30min還是達不到設定的壓力時(shí)，向遠程監控中心報警。當斷電后，再來(lái)電時(shí)，PLC上電自檢，在電壓正常、進(jìn)水壓力正常、無(wú)各報警信號后，啟動(dòng)設備按停止前的設定的壓力恒壓供水。
１0、本控制柜有自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式，在自動(dòng)中又分遠控和近控兩種方式，其中手動(dòng)和自動(dòng)是互鎖的，它是以一個(gè)主令開(kāi)關(guān)控制的。遠控和近控是一個(gè)指示燈，當從監控中心向其發(fā)出指令控制時(shí)，其燈亮；當監控中心取消控制時(shí)，其燈熄滅。其優(yōu)先權是遠控優(yōu)先于近控；手動(dòng)優(yōu)先于自動(dòng)。如水泵維修時(shí)不能有遠程控制功能和自動(dòng)投入運行功能。如果有一臺泵出現故障不能運行，這一臺泵要退出自動(dòng)運行和不能遠程啟動(dòng)這臺水泵，這時(shí)變頻器要自動(dòng)啟動(dòng)另一臺水泵，這樣用戶(hù)應到現場(chǎng)檢修設備，查明故障具體出現原因。這時(shí)遠程監控信號也已經(jīng)傳輸到監控中心了。
１1、本設備要預留擴展模擬量模塊或開(kāi)關(guān)量模塊的位置,當擴展模塊安裝上去后,軟件不做任何改動(dòng)可以投入使用。
第三部分 無(wú)負壓設備技術(shù)經(jīng)濟投資分析說(shuō)明
一、供水方式
傳統的二次加壓的供水采用水池、水箱和水泵聯(lián)合供水方式，即由市政管網(wǎng)供水至水池，利用水泵和水箱調節流量。該方案雖能滿(mǎn)足供水壓力的穩定性和供水的可靠性，但由于自來(lái)水全部被放入水池中，再經(jīng)過(guò)水泵二次加壓提升至水箱向用戶(hù)供水，不能利用自來(lái)水原有壓力，系統能耗大；安裝維護麻煩；同時(shí)因需要修建水池和水箱而帶來(lái)的如一次性基建投資大，容易造成二次污染、漏水等一系列弊病。其供水方式原理圖如下：
傳統供水方式原理圖
杭州雙成供水設備有限公司公司采用的SCN型全自動(dòng)變頻無(wú)負壓供水設備，不需要修建水池和加設水箱，二次加壓供水設備可直接同市政管網(wǎng)聯(lián)接，采用密閉式的穩流調節器和負壓抑制器，利用PLC（可編程控制器）控制，自動(dòng)調節，使自來(lái)水管道不產(chǎn)生負壓，而且設備可疊加自來(lái)水管網(wǎng)的壓力，達到節能的目的；與傳統供水設備相比優(yōu)勢明顯。其供水方式原理圖如下：
SCN型全自動(dòng)變頻無(wú)負壓供水方式原理圖
二、無(wú)負壓
負壓形成及消除的有效性
管路中瞬變流是產(chǎn)生負壓的重要原因如管網(wǎng)內壓力突然波動(dòng)；水泵快速啟動(dòng)和臺數切換；水泵震蕩、失控、突然升速；出水管斷裂等很多情況下都會(huì )產(chǎn)生瞬變流，水柱分離而產(chǎn)生負壓區。
我公司通過(guò)微電腦控制系統實(shí)現聯(lián)合控制負壓抑制器、穩壓控制器實(shí)現無(wú)負壓供水；從而避免對自來(lái)水管網(wǎng)產(chǎn)生影響。一方面負壓抑制器自動(dòng)控制啟閉，智能補償水泵工作時(shí)瞬變流對管網(wǎng)的抽吸、平衡穩流調節的壓力使之不產(chǎn)生負壓，一方面智能控制水泵平緩啟動(dòng)，避免水泵的失控、突變而造成對管網(wǎng)的影響。
三、節能
因與自來(lái)水管網(wǎng)直接串聯(lián)，利用水泵的疊加原理，充分利用自來(lái)水管網(wǎng)的壓力，只對自來(lái)水的進(jìn)水壓力和所需壓力的差進(jìn)行補壓。當自來(lái)水滿(mǎn)足要求時(shí)設備就停止工作，全部由自來(lái)水直供，與其他供水設備相比，節電可達50%-90%以上。
四、節約設備一次性投資
就設備投資而言，普通變頻加壓供水設備必須建設一個(gè)大型的蓄水池，無(wú)論在技術(shù)上還是項目投資上都是一筆不小的數目。大型水池相應的增加了泵房的占地面積，更加降低了土地利用率增加了投資。
而SCN型全自動(dòng)管網(wǎng)直聯(lián)罐式無(wú)負壓成套供水設備不需要建水箱及泵房，節約占地面積。同時(shí)你可以把省下來(lái)的面積改造成車(chē)庫，這樣增加了投資收益。
五、水箱內水質(zhì)污染問(wèn)題
大型水箱由于內部水量較大，水池內的新舊水源交換比較緩慢，這樣水箱內細菌繁殖速度就會(huì )加快，不良細菌含量過(guò)高，造成了嚴重的二次污染。
SCN型全自動(dòng)管網(wǎng)直聯(lián)罐式無(wú)負壓成套供水設備全封閉運行，不會(huì )造成二次污染。
六、智能化程度高
采用高性能變頻調速器，配備先進(jìn)的可編程控制器，無(wú)需人員職守，無(wú)水自動(dòng)停機，來(lái)水自動(dòng)開(kāi)機。水泵定時(shí)自動(dòng)切換，過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、欠壓自動(dòng)保護。
七、安裝簡(jiǎn)便、節省占地面積
設備體積小，節省占地面積，對泵房的基礎無(wú)特殊要求，成套出廠(chǎng)，到現場(chǎng)直接與自來(lái)水對接，安裝快捷方便，施工周期短。
八、產(chǎn)品先進(jìn)、質(zhì)量可靠、服務(wù)好
本設備完全按國際ISO9001：2000質(zhì)量保證體系設計、生產(chǎn)、檢驗、服務(wù)；設備配置經(jīng)過(guò)諸多生產(chǎn)廠(chǎng)家的篩選，具有可靠的質(zhì)量保證。產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件，如：電機、水泵、變頻器、可編程控制器、斷路器、繼電器等采用國際國內知名品牌。
售后服務(wù)：設備保修期為一年，保修期內正常使用，屬于質(zhì)量問(wèn)題造成的一切故障，我公司無(wú)償修復或更換。
自設備正常使用之日起，保修期內我公司派專(zhuān)人每三個(gè)月一次免費巡檢。
超出保修期以后，我公司永久性的對設備一年一次巡檢，確保設備百分百可靠；接到用戶(hù)維修電話(huà)后，售后服務(wù)人員將在第一時(shí)間趕赴現場(chǎng)進(jìn)行維修。
本公司免費為客戶(hù)提供技術(shù)咨詢(xún)、應急操作。
感謝您訪(fǎng)問(wèn)我們揚子江泵業(yè)的網(wǎng)站www.blissfulrenovations.com，如有任何水泵疑問(wèn)我們一定會(huì )盡心盡力為您提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
