自来水管道加压供水设备控制原理图

自来水管道加压供水设备控制原理图

自来水管道加压供水设备广泛应用于新建、扩建和改造的住宅楼、住宅小区、办公楼、宾馆、饭店生活用水，各种循环水系统。自来水管道加压供水设备主要配件：

1）主工作泵：常用单级或多级卧式或立式清水离心泵。2）气压罐：在小流量甚至零流量持续时间较长，为更节电时设置。3）变频控制柜：变频控制柜是变频给水设备 的核心部分，一般由供货厂家按水泵功率配套供应。4）无负压罐:与市政管网一体叠压消除负压，消除二次污染，智能补偿用水流量。5）附件：主要包括连接管道，以及阀门、止回阀、安全阀（有小气压罐时）、压力表、压力继电器和底座等。一般组装式设备由厂家组装好供货。深井无塔变频供水设备控制原理图

说明：无负压设备采用微机变频技术和有效的负压处理技术实现叠压供水。具体如下：该设备通过真空补偿系统及全封闭结构实现了与自来水管网的直接串接，并且克服了对管网的不良影响。该设备通过管网压力表、真空抑制器及稳流补偿器中的检测装置采集稳流补偿器内的真空度及水位信号，实时反馈，通过微机控制真空抑制器及稳流补偿器中的特殊装置动作，抑制负压产生，保证该设备不对城市管网产生影响。当市政管网停水时，水泵机组仍可工作，直到稳流补偿器中的压力下降至电接点所设定的下限压力后自动停机，来水后自动开机。停电时，水泵机组停止工作，自来水可通过直通管路进入用户管网。来电时机组自动开机恢复正常供水。

第一章 自来水管道加压供水设备变频性能特点:１．自来水管道加压供水设备配套的水泵、阀门等均为国产优质名牌产品，能保证设备的可靠运行。２．控制元件选择档次高。 变频控制系统的核心部件变频调速器、可编程控制器、人机界面、空气开关、交流接触器、热继电器均采用国际品牌产品，确保各元件之间具有最佳的配合，使得整个系统的稳定性和可靠性进一步提高。可根据用户的不同需要或不同的应用场合而选择不同的品牌，如西门子、三菱、富士、ABB 、施耐德、梅兰日兰等。控制系统丰富的管理及过程控制软件，由本公司专业工程师精心编制，实现了真正的人机对话以及参数设置窗口化、提问化，使得用户使用起来简单明了，即使初用者也只需通过人机界面的中文帮助功能进行正确的操作，所有的故障都将由系统进行监测、监控，并能准确指导用户进行排除。高品质的电气元件保证了控制系统具有更高的可靠性，大大降低了设备的故障率，提高了使用寿命。３．自来水管道加压供水设备技术先进，自动化程度高，控制核心可编程控制器（ＰＬＣ）采用日本富士公司或ＳＩＥＭＥＮＳ公司产品, 其响应极快、精度极高, 稳定性极好, 可靠性极高, 能确保系统在复杂的工况下，长期无故障运行，并具有强大的通讯功能和丰富的扩展功能。４．自来水管道加压供水设备高效节能。采用进口变频器，按需要设定供水压力，根据管网用水量来变频调节水泵转速，使水泵始终在高效率工况下运行，该设备同普通的无塔供水设备相比，节能效果达２０％。５．自来水管道加压供水设备对电网冲击小，保护功能完善。 由于采用了ＰＬＣ控制多台水泵循环软启动方式，消除了水泵电机直接起动时对电网的冲击和干扰，并且设备控制系统具有短路、过流、过压、过载、欠压、缺相、过热等多种保护功能，大大提高了工作效率，延长了水泵的使用寿命。６．自来水管道加压供水设备采用触摸式按钮操作。自来水管道加压供水设备手动部分均采用集成电路制成的触摸式按键操作，不仅比采用传统的按钮、指示灯、转换开关操作使用方便，而且美观大方，使用寿命长。７．人机界面触摸面板操作，设定参数灵活方便。控制柜操作面板设有人机界面显示(触摸显示屏) ，在人机界面上可通过触摸式按键灵活设定工作压力、频率下限、加速时间、减速时间、换泵时间、压力传感器量程等各种工作参数，能够显示系统时间、系统压力、设定压力，各泵工作状态等参数，并能在人机界面内查阅各种故障原因及处理方法。８．自来水管道加压供水设备采用多台泵

进行循环工作, 系统根据供水量要求启动一台或多台主工作水泵, 全部水泵的启动均用变频器进行软启动, 系统电气及机械冲击很小; 对于几台主泵的运行系统遵循先开先停、后开后停、循环变频启停、工作机会均等的原则进行选择工作, 能有效延长每台水泵使用寿命. ９．自来水管道加压供水设备压力控制精度为0.01Mpa 。１０．水泵切换压力误差设定。设定了压力误差后，可避免水泵在设定值附近频繁启停。１１．定时换泵功能。 由于自来水管道加压供水设备是根据管网用水量的多少来决定投入运行水泵的台数，所以当用水量长期在某一小范围内变化时就会使得某台水泵长期运行而磨损严重，而其他水泵长期不使用造成生锈，设定本功能后则可方便的解决该问题。对于同流量的多台水泵，为使各泵平均工作时间相同，须设置定时换泵功能。在设定了定时换泵功能后，当一台变量泵连续工作时间超过设定值后，且有变量泵处于 休息 状态，则变频器自动切换启动 休息 时间最长的变量泵，并停止原变量泵，以保证各台水泵运行时间均等，延长水泵使用寿命。换泵时间可任意设定。１２．定时开关机控制。（可选功能）系统内设有实时时钟，数据可掉电保护。如果用户只需要在一天中的某段时间内运行，则可设定每天的开机、关机时间，进行定时控制。１３．当变频器发生故障时，能够自动转换至工频运行，确保供水不间断。１４．爆管保护功能。当外管网发生爆管后，设备可自动停止运行。１５．突然停电后再来电，设备能够自动启动运行。１６．可编程控制器具有RS485通讯接口，便于将各种参数传至上位计算机。(附加功能) 。１７．设备符合JG/T3009－93标准。１８．可适用于生活消防合用系统。对于生活和消防合用供水系统, 则设备可设定两个工作压力, 一个为消防供水压力, 一个为消防供水压力。平时设备按生活设定压力运行，消防泵参与依次循环软启动，同时向消防管网补压，维持消防管网压力。当有火警发生时，由消火栓破玻按钮、湿式报警阀上的压力开关、消防控制中心、控制柜上的消防强起按钮等发出消防信号，则PLC 受到此信号并自动控制系统将供水压力提供到消防设定压力按消防所需水量，增加启动多台工作泵，供给生活和消防的全部用水量。如果生活供水管网上装设有电动阀门，则设备在接到消防启动信号后，先关闭生活供水管网上的电动蝶阀，再将供水压力提高至消防设定压力，供给消防所需的全部用水量。消防结束后，需手动恢复平时生活工作状态。第二章 器件选择1.1水泵的选择：1.1.1用户供水量的确定：设计流量应按生活用水的设计秒流量计算。新建筑或生活小区已经由专业设计人员算出，不用单独计算，对于改造类型需重新计算。本设计小区人数：m ＝150000/12＝12500人 小区户数：f ＝12500/3.5＝3571户 （每户平均3.5人）最高日生活用水量QD ＝mqd/1000=rfqd/1000 其中：qd 用水定额（Ⅲ类住宅，qd ＝190L/人） M 设计小区内的人数 r 平均居住人数（通常r=3.5人/户） f 居民区的户数 QD ＝3.5 3571 190/1000=2375m3/d则最大小时流量QH ＝KH QD/T =2.3*2375/24 =227.6 m3/h =63.2L/S 其中：T ＝24h 为每日用水时间 KH 时间常数（Ⅲ类住宅，KH ＝2.3）秒流量计算公式：Ⅲ类：Qq ＝1.02 0.2 ＋0.0045Nq 其中Nq 为用水当量 Nq ＝n f＝4 3571＝14284 （n Ⅲ类＝4，每户平均用水量） 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户》3000户，所以取QH 与Qq 中较大者作为供水标准，流量取Qq 。考虑选泵时留有裕度10％～15％，所以Qq 按Qq （1＋10％）＝Qq 110％＝105.4L/S选泵。消防用水量根据规范，人类小于2.5万人时，一次灭火用水量为15L/S，本小区人 数为12500人，消防用水量选为15L/S,选泵时留有裕度10％，所以Qq 消防＝Qq 110％＝15 110％＝16.5L/S。1.1.2供水的扬程计算： 在供水系统中，一般把最远最高层作为计算依据。如果小区最远点的建筑不是最高的建筑，则必须选择两个最不利点分别计算供水扬程，并以供水扬程较大的建筑最远点供水扬程。 理论上，若0.1Pa 的压力可以获得10m 扬程，因此，供水扬程可计算如下：H ＝P/0.01 H 供水扬程 P 供水压力0.01MPa 扬程为1M ，此设计给定水压为0.28Mpa ，所以扬程H 为28M 。1.1.3泵的选择：在水泵并联时，多台水泵的流量并不等于多台水泵每台水泵出水量之和。根据公式，两台水泵并联时流量为单台的190％，三台水泵并联时，流量为单台的 251％，四台水泵并联流量

为单台的320％。本设计流量为Qq 3.6＝105.4 3.6＝379.44M3/h。选四台水泵每台水泵流量为379.44/3.2=118.575M3/hIS型单级单吸清水离心泵：适用于工业制药，饮料，化工等工矿和城市给水，排水，亦可用于农业排灌，结构简单，单级单吸轴向吸入。根据流量与扬程，生活泵选用IS100 80 160型水泵四台。IS100 80 160型水泵参数如下：流量为120M3/h，扬程为30M ，转速为2900r/min，效率为78％，气蚀余量4.0，轴功率为11.2KW ，电动机功率为15KW ，重量为195Kg 。小区消防用水Qq ＝16.5L/S，查规范有：六层最不利配水点，消火栓剩余压力为0.23Mpa ，所以选水泵扬程为28＋23＝51M 。消防泵选用自吸水泵XFZ100 50型水泵一台。XFZ100 50型水泵适用工厂，矿山，城市生活给排水，消防水，农用排灌，加热冷却，增压系统等，自吸水泵性能稳定，允许调速，断水自负水压稳定。消防泵参数：流量60M3/h,扬程54M ，转速2940r/min，效率61％，轴功率14.1KW ，电动机功率22KW 。1.2电动机的选择：1.2.1电动机容量的选择：电动机的容量可以根据水泵的轴功率和电动机与水泵转速一致来选择1.2.3电动机的选择：生活供水水泵电动机选Y 系列（IP23）三相异步电动机，Y160M 2型电动机四 台。电机参数：额定功率15KW ，满载时：定子电流为29A ，转速为2910r/min，效率为88％，功率因数为0.88，启动电流为额定电流的7倍，启动转矩为额定转矩的1.7倍，最大转矩为额定转矩的2.2倍。消防泵电机选用Y 系列（IP23）三相异步电动机。Y360M 2型三相异步电动机额定功率为22KW ，额定电压为380V ，满载时，电流为43A ，转速为2940r/min，效率为88％，功率因数为0.89，最大转矩为额定转矩的2倍。

1.3变频器的选择：1.3.1变频器介绍：近年来，许多变频器生产厂家都推出了专用于风机，水泵类负载的变频器，ABB 公司的ACF601系列等，均可选用。变频器容量只需与说明书上表明的配用电动机容量相符即可。1.3.2变频器选择：SBG+/P+系列变频器由高性能数字处理器DSP 控制，功能齐全，操作简单，并严格按照GB/T12668.2 2002标准研制开发。生活泵电动机功率15KW ，电压380V ，定子电流29A ，容量为S ＝U I＝380 29＝11.02KVA 根据电动机功率，容量与定子电流值选森兰SB60P ＋型变频器。参数如下：电动机功率15KW ，额定容量20KVA ，额定电流30A ，电压0～380V ，0.1～400HZ ，过载能力120％，1分钟，输入电源三相380/60HZ 。元器件目录表

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自来水管道加压供水设备控制原理图

自来水管道加压供水设备广泛应用于新建、扩建和改造的住宅楼、住宅小区、办公楼、宾馆、饭店生活用水，各种循环水系统。自来水管道加压供水设备主要配件：

1）主工作泵：常用单级或多级卧式或立式清水离心泵。2）气压罐：在小流量甚至零流量持续时间较长，为更节电时设置。3）变频控制柜：变频控制柜是变频给水设备 的核心部分，一般由供货厂家按水泵功率配套供应。4）无负压罐:与市政管网一体叠压消除负压，消除二次污染，智能补偿用水流量。5）附件：主要包括连接管道，以及阀门、止回阀、安全阀（有小气压罐时）、压力表、压力继电器和底座等。一般组装式设备由厂家组装好供货。深井无塔变频供水设备控制原理图

说明：无负压设备采用微机变频技术和有效的负压处理技术实现叠压供水。具体如下：该设备通过真空补偿系统及全封闭结构实现了与自来水管网的直接串接，并且克服了对管网的不良影响。该设备通过管网压力表、真空抑制器及稳流补偿器中的检测装置采集稳流补偿器内的真空度及水位信号，实时反馈，通过微机控制真空抑制器及稳流补偿器中的特殊装置动作，抑制负压产生，保证该设备不对城市管网产生影响。当市政管网停水时，水泵机组仍可工作，直到稳流补偿器中的压力下降至电接点所设定的下限压力后自动停机，来水后自动开机。停电时，水泵机组停止工作，自来水可通过直通管路进入用户管网。来电时机组自动开机恢复正常供水。

第一章 自来水管道加压供水设备变频性能特点:１．自来水管道加压供水设备配套的水泵、阀门等均为国产优质名牌产品，能保证设备的可靠运行。２．控制元件选择档次高。 变频控制系统的核心部件变频调速器、可编程控制器、人机界面、空气开关、交流接触器、热继电器均采用国际品牌产品，确保各元件之间具有最佳的配合，使得整个系统的稳定性和可靠性进一步提高。可根据用户的不同需要或不同的应用场合而选择不同的品牌，如西门子、三菱、富士、ABB 、施耐德、梅兰日兰等。控制系统丰富的管理及过程控制软件，由本公司专业工程师精心编制，实现了真正的人机对话以及参数设置窗口化、提问化，使得用户使用起来简单明了，即使初用者也只需通过人机界面的中文帮助功能进行正确的操作，所有的故障都将由系统进行监测、监控，并能准确指导用户进行排除。高品质的电气元件保证了控制系统具有更高的可靠性，大大降低了设备的故障率，提高了使用寿命。３．自来水管道加压供水设备技术先进，自动化程度高，控制核心可编程控制器（ＰＬＣ）采用日本富士公司或ＳＩＥＭＥＮＳ公司产品, 其响应极快、精度极高, 稳定性极好, 可靠性极高, 能确保系统在复杂的工况下，长期无故障运行，并具有强大的通讯功能和丰富的扩展功能。４．自来水管道加压供水设备高效节能。采用进口变频器，按需要设定供水压力，根据管网用水量来变频调节水泵转速，使水泵始终在高效率工况下运行，该设备同普通的无塔供水设备相比，节能效果达２０％。５．自来水管道加压供水设备对电网冲击小，保护功能完善。 由于采用了ＰＬＣ控制多台水泵循环软启动方式，消除了水泵电机直接起动时对电网的冲击和干扰，并且设备控制系统具有短路、过流、过压、过载、欠压、缺相、过热等多种保护功能，大大提高了工作效率，延长了水泵的使用寿命。６．自来水管道加压供水设备采用触摸式按钮操作。自来水管道加压供水设备手动部分均采用集成电路制成的触摸式按键操作，不仅比采用传统的按钮、指示灯、转换开关操作使用方便，而且美观大方，使用寿命长。７．人机界面触摸面板操作，设定参数灵活方便。控制柜操作面板设有人机界面显示(触摸显示屏) ，在人机界面上可通过触摸式按键灵活设定工作压力、频率下限、加速时间、减速时间、换泵时间、压力传感器量程等各种工作参数，能够显示系统时间、系统压力、设定压力，各泵工作状态等参数，并能在人机界面内查阅各种故障原因及处理方法。８．自来水管道加压供水设备采用多台泵

进行循环工作, 系统根据供水量要求启动一台或多台主工作水泵, 全部水泵的启动均用变频器进行软启动, 系统电气及机械冲击很小; 对于几台主泵的运行系统遵循先开先停、后开后停、循环变频启停、工作机会均等的原则进行选择工作, 能有效延长每台水泵使用寿命. ９．自来水管道加压供水设备压力控制精度为0.01Mpa 。１０．水泵切换压力误差设定。设定了压力误差后，可避免水泵在设定值附近频繁启停。１１．定时换泵功能。 由于自来水管道加压供水设备是根据管网用水量的多少来决定投入运行水泵的台数，所以当用水量长期在某一小范围内变化时就会使得某台水泵长期运行而磨损严重，而其他水泵长期不使用造成生锈，设定本功能后则可方便的解决该问题。对于同流量的多台水泵，为使各泵平均工作时间相同，须设置定时换泵功能。在设定了定时换泵功能后，当一台变量泵连续工作时间超过设定值后，且有变量泵处于 休息 状态，则变频器自动切换启动 休息 时间最长的变量泵，并停止原变量泵，以保证各台水泵运行时间均等，延长水泵使用寿命。换泵时间可任意设定。１２．定时开关机控制。（可选功能）系统内设有实时时钟，数据可掉电保护。如果用户只需要在一天中的某段时间内运行，则可设定每天的开机、关机时间，进行定时控制。１３．当变频器发生故障时，能够自动转换至工频运行，确保供水不间断。１４．爆管保护功能。当外管网发生爆管后，设备可自动停止运行。１５．突然停电后再来电，设备能够自动启动运行。１６．可编程控制器具有RS485通讯接口，便于将各种参数传至上位计算机。(附加功能) 。１７．设备符合JG/T3009－93标准。１８．可适用于生活消防合用系统。对于生活和消防合用供水系统, 则设备可设定两个工作压力, 一个为消防供水压力, 一个为消防供水压力。平时设备按生活设定压力运行，消防泵参与依次循环软启动，同时向消防管网补压，维持消防管网压力。当有火警发生时，由消火栓破玻按钮、湿式报警阀上的压力开关、消防控制中心、控制柜上的消防强起按钮等发出消防信号，则PLC 受到此信号并自动控制系统将供水压力提供到消防设定压力按消防所需水量，增加启动多台工作泵，供给生活和消防的全部用水量。如果生活供水管网上装设有电动阀门，则设备在接到消防启动信号后，先关闭生活供水管网上的电动蝶阀，再将供水压力提高至消防设定压力，供给消防所需的全部用水量。消防结束后，需手动恢复平时生活工作状态。第二章 器件选择1.1水泵的选择：1.1.1用户供水量的确定：设计流量应按生活用水的设计秒流量计算。新建筑或生活小区已经由专业设计人员算出，不用单独计算，对于改造类型需重新计算。本设计小区人数：m ＝150000/12＝12500人 小区户数：f ＝12500/3.5＝3571户 （每户平均3.5人）最高日生活用水量QD ＝mqd/1000=rfqd/1000 其中：qd 用水定额（Ⅲ类住宅，qd ＝190L/人） M 设计小区内的人数 r 平均居住人数（通常r=3.5人/户） f 居民区的户数 QD ＝3.5 3571 190/1000=2375m3/d则最大小时流量QH ＝KH QD/T =2.3*2375/24 =227.6 m3/h =63.2L/S 其中：T ＝24h 为每日用水时间 KH 时间常数（Ⅲ类住宅，KH ＝2.3）秒流量计算公式：Ⅲ类：Qq ＝1.02 0.2 ＋0.0045Nq 其中Nq 为用水当量 Nq ＝n f＝4 3571＝14284 （n Ⅲ类＝4，每户平均用水量） 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户》3000户，所以取QH 与Qq 中较大者作为供水标准，流量取Qq 。考虑选泵时留有裕度10％～15％，所以Qq 按Qq （1＋10％）＝Qq 110％＝105.4L/S选泵。消防用水量根据规范，人类小于2.5万人时，一次灭火用水量为15L/S，本小区人 数为12500人，消防用水量选为15L/S,选泵时留有裕度10％，所以Qq 消防＝Qq 110％＝15 110％＝16.5L/S。1.1.2供水的扬程计算： 在供水系统中，一般把最远最高层作为计算依据。如果小区最远点的建筑不是最高的建筑，则必须选择两个最不利点分别计算供水扬程，并以供水扬程较大的建筑最远点供水扬程。 理论上，若0.1Pa 的压力可以获得10m 扬程，因此，供水扬程可计算如下：H ＝P/0.01 H 供水扬程 P 供水压力0.01MPa 扬程为1M ，此设计给定水压为0.28Mpa ，所以扬程H 为28M 。1.1.3泵的选择：在水泵并联时，多台水泵的流量并不等于多台水泵每台水泵出水量之和。根据公式，两台水泵并联时流量为单台的190％，三台水泵并联时，流量为单台的 251％，四台水泵并联流量

为单台的320％。本设计流量为Qq 3.6＝105.4 3.6＝379.44M3/h。选四台水泵每台水泵流量为379.44/3.2=118.575M3/hIS型单级单吸清水离心泵：适用于工业制药，饮料，化工等工矿和城市给水，排水，亦可用于农业排灌，结构简单，单级单吸轴向吸入。根据流量与扬程，生活泵选用IS100 80 160型水泵四台。IS100 80 160型水泵参数如下：流量为120M3/h，扬程为30M ，转速为2900r/min，效率为78％，气蚀余量4.0，轴功率为11.2KW ，电动机功率为15KW ，重量为195Kg 。小区消防用水Qq ＝16.5L/S，查规范有：六层最不利配水点，消火栓剩余压力为0.23Mpa ，所以选水泵扬程为28＋23＝51M 。消防泵选用自吸水泵XFZ100 50型水泵一台。XFZ100 50型水泵适用工厂，矿山，城市生活给排水，消防水，农用排灌，加热冷却，增压系统等，自吸水泵性能稳定，允许调速，断水自负水压稳定。消防泵参数：流量60M3/h,扬程54M ，转速2940r/min，效率61％，轴功率14.1KW ，电动机功率22KW 。1.2电动机的选择：1.2.1电动机容量的选择：电动机的容量可以根据水泵的轴功率和电动机与水泵转速一致来选择1.2.3电动机的选择：生活供水水泵电动机选Y 系列（IP23）三相异步电动机，Y160M 2型电动机四 台。电机参数：额定功率15KW ，满载时：定子电流为29A ，转速为2910r/min，效率为88％，功率因数为0.88，启动电流为额定电流的7倍，启动转矩为额定转矩的1.7倍，最大转矩为额定转矩的2.2倍。消防泵电机选用Y 系列（IP23）三相异步电动机。Y360M 2型三相异步电动机额定功率为22KW ，额定电压为380V ，满载时，电流为43A ，转速为2940r/min，效率为88％，功率因数为0.89，最大转矩为额定转矩的2倍。

1.3变频器的选择：1.3.1变频器介绍：近年来，许多变频器生产厂家都推出了专用于风机，水泵类负载的变频器，ABB 公司的ACF601系列等，均可选用。变频器容量只需与说明书上表明的配用电动机容量相符即可。1.3.2变频器选择：SBG+/P+系列变频器由高性能数字处理器DSP 控制，功能齐全，操作简单，并严格按照GB/T12668.2 2002标准研制开发。生活泵电动机功率15KW ，电压380V ，定子电流29A ，容量为S ＝U I＝380 29＝11.02KVA 根据电动机功率，容量与定子电流值选森兰SB60P ＋型变频器。参数如下：电动机功率15KW ，额定容量20KVA ，额定电流30A ，电压0～380V ，0.1～400HZ ，过载能力120％，1分钟，输入电源三相380/60HZ 。元器件目录表

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