给水变频控制系统安装调试施工工法.doc
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给水变频控制系统安装调试施工工法
目录
1、前言…………………………………………………2
2、工法特点……………………………………………2
3、适用范围……………………………………………3
4、工艺原理……………………………………………3
5、施工工艺及操作要点………………………………9
6、材料与设备…………………………………………13
7、质量控制……………………………………………14
8、安全措施……………………………………………15
9、环境措施……………………………………………15
10、经济效益分析………………………………………16
11、应用实例……………………………………………17
1、前言
在节能建筑的实践中，给水系统要求要有比较稳定的压力、充足的流量，以满足用户的需要；同时需要尽量节约电能，节约用水。
在变频技术、计算机自动化控制技术已经成熟的今天，变频控制水泵电机与给水专业技术相结合，达到节约电能，延长电机和控制设备的使用寿命，解决这些问题，已经不是高难度的技术。
在工业民用建筑中，用户对此项一次性经济性能够承受。
使用水泵变频控制节能技术，虽然一次性的硬件投入，工程造价略高于传统的水泵控制方式，但是在系统运行中节能（节省运行费用），延长硬件设备寿命等方面，有十分明显的效果。
如果某大楼给水水泵，平均每天高峰用水时间（满负荷运行）约3小时，其余时间用量只占高峰用水期的30～40％，采用变频恒压控制方式，水泵转速只需1/3（转速降低了2/3），则电机功率消耗降低（2/3）3，即降低29.6%；因此节约电费，投资回收一般在6～12个月，以变频控制器使用寿命10年计，其净收益在10倍投资额以上。
目前变频技术还广泛应用于电梯、中央空调、冷热泵机组、电冰箱、城市和工业污水处理等领域。
2、工法特点
本工法以“贵阳医学院药学楼”给水系统为例，将工业自动化仪表以及变频技术应用于民用建筑和公共建筑中，总结了给水泵变频控制技术节电的原理、系统的安装、调试的工艺方法。
本工法符合建设部2005年十项新技术中有关节能的要求，在国家大力发展节能建筑的形势下，具有比较长远的积极意义。
3、适用范围
本工法以民用建筑给水系统的水泵电机变频控制系统实践，介绍了给水泵变频技术节电的原理、系统的安装、调试的工艺方法，适用于给水泵恒压（或恒流）控制系统安装和调试，如果举一反三，可将电机变频控制节能技术，较大范围地应用在工业给水、中央空调（送风系统变风量、空调冷热水变流量调节）等方面。
将为施工企业创造了广泛的业务发展空间和利润空间。
4、工艺原理
4.1水泵变频节电原理
离心水泵基本方程
（1）：
流量与转速成正比:
4.1.1
1
2
1
2
n
n2N2
Q
Q
=
………………………………（4.1.1）
4.1.2离心水泵基本方程
（2）：
扬程与转速的平方成正比:
H2n22
H1n1………………………（4.1.2）
4.1.3离心水泵基本方程（3）：
消耗的功率与转速的立方成正比:
P2n23
P1n1…………………..（4.1.3-1）
P2n23 Q23
P1n1Q2 ……………………（4.1.3-2）
经过计算：
流量变化比在（0～１）在区间，电机消耗功率曲线如下：
（图：
4.1.3）
P2/P1
1.0
0.729
0.512
0.343
0.216
0.125
n
n2/n1（Q2/Q1）
图：
4.1.3
式中：
n1：
为水泵电机额定转速；n2：
为水泵电机变速后转速。
H1：
为水泵额定压力；H2：
为水泵变速后压力。
Q1：
为水泵额定流速。
；、Q2：
为水泵变速后给水流速。
P1：
为水泵电机额定消耗功率；、P2 为水泵变速后消耗的功率。
4.1.4如果按照有关工艺参数（如供水压力、流量）改变拖动水泵运转电机的转速，就可以达到降低水泵消耗功率;降低幅度十分可观。
调整电机转速，过去一般采用过变阻变速、变极调速，差转离合器调速。
给水系统流量调节，也有采用自动调节阀进行控制等方式；这些方式，除了硬件设施价格昂贵外，同时控制设备消耗相当大的电能，所以节能效果不显著、自动化程度不高。
随着大功率晶闸管（可控硅）变频技术的应用，改变电机转速的技术有了突破性的改进。
4.1.5变频调节电机转速原理
三相异步鼠笼电动机同步转速的理论公式如下：
n=60fp……….（4.1.5）
式中：
n 转速转/分钟
f交流电频率Hz
p三相异步电机定子绕组磁极对数
4.1.6根据上述公式，目前我国市电供应为50Hz。
，因给水流量（或压力）参数变化，通过自动化仪表控制改变交流电频率，即可改变电机转速，适应用水量大幅度变化的工况，从水泵基本方程可以得出，水泵转速降低导致消耗的功率降低，达到既满足供水要求，又节约能源的目的。
4.2给水泵变频控制原理
4.2.1水泵流量、压力或温度调节均有十分相似处，控制信号是流量、压力或温度等实际工艺参数，通过变送器将上述信号变为与其成比例的（4～２０ｍＡ）电流信号。
（流量工艺参数为间接参数：
流体通过节流孔板前后压差，通过变送器后还应经过开方器才能使电流信号与实际流量信号成线性比例）。
4.2.2信号电流控制了电压调节器和频率调节器（可控硅触发电路）输出的控制信号,这个信号通过脉冲电流相位移动，控制可控硅变频电路输出的动力电源的频率和电压,实现使电机转速随工艺参数变化。
4.2.3水锤消除器、管路缓闭止回阀防止给水管路受冲击后对管路和零部件损坏；并防止水泵在低负荷、低转速运行时可能出现电机反转损坏变频系统。
8
给水系统
4.2.4水泵流量信号变频控制系统原理 给水压力表
工频电源 缓闭止回阀
水锤消除器
三阀组（也可为压力控制系统）
正弦
波
调
节
器
压差变送器
变频器流量孔板
电压调节器
直流工作电源
节
器
水泵
开方器
变频电源 电流信号a（4－20mA）
水泵电机
频率调节器
流量显示
市政供水系统
电流信号b（4－24mA）
直流电压10V图例：
工频电力电缆和变频电力电缆：
变频器内部线路：
水管道系统：
信号电缆：
仪表直流工作电源电缆：
（图4.2.4）
4.3、安装、调试操作工艺原理
电气改造接线图：
（图4.3）
～380V交流工频电源
变频控制箱
V
ABCPE QST 指示灯
互感器
电压表
EV2000-412000P
K1COM
CQM ρMQ
4～２0mA CCL JX
原电机自偶降压启动系统信号电流 CMDJC直流电源
10V
UVW 变频电源
改造后的变频控制系统
自耦降压启动装置 备用系统主供水泵
水泵电机备用水泵电机
图（4.3）
本变频控制原理图还包括电机变频软启动功能。
调试成功后可以拆除原水泵电机自耦降压启动系统。
按照本图进行电气接线安装。
5、施工工艺及操作要点
5.1水泵变频控制系统安装工艺
5.1.1工艺流程
1）建筑给水系统水泵电机变频控制系统，安装工艺必须与水泵、管道、电气安装等分项工程配合施工。
以设备安装为主线,
2）设备安装主要工艺过程有：
基础检查、设备清点，运输就位校正，调整固定、清洗加油等。
3）电气安装主要工序有：
管线预埋，穿电线电缆，盘柜安装，检查、接线、试验等。
4）管道安装主要工序有：
支架、管道、阀门安装，试压冲洗。
5）控制系统安装是水泵变频控制系统安装中，技术难度较大的关键工序，分仪表校验、管线预埋，控制设备安装，仪表模拟调试，系统投入等。
6）单机试车：
必须由各专业施工达到条件，配合进行单机试车。
7）联动试车过程中控制系统投入要求，先将显示仪表陆续投入，试运正常后，从手动控制切换到自动控制，再采取人工缓慢开闭水泵出口阀门的方式，模拟供水需求变化工况，变频控制设备应当正确响应变化工况，控制水泵电机转速连续变化，达到检查变频控制设备系统的目的。
然后投入正常运行，在48小时内观察运行工况，记录水泵出口压力变化，计算系统耗电量，观察供水最不利点的效果。
施工准备
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