Systemy zaopatrzenia w wodę pod stałym ciśnieniem: sterowanie VFD, przewodnik dotyczący wymiarów i doboru

O godzinie 7:12 w 12-piętrowym budynku mieszkalnym prysznic na dziesiątym piętrze staje się zimny na cztery sekundy za każdym razem, gdy pralka na trzecim piętrze otwiera zawór wlotowy. Wskaźnik rozładowania waha się o więcej niż 0,15 MPa pomiędzy szczytami poboru, ponieważ pompa o stałej prędkości włącza się i wyłącza, zamiast modulować swoją moc wyjściową. System zaopatrzenia w wodę o stałym ciśnieniu kończy ten tryb awaryjny, utrzymując ciśnienie w wąskim paśmie wartości zadanej i ogranicza energię traconą przez pompy dławione lub pracujące cyklicznie.

W przypadku inżyniera lub programisty termin ten opisuje konkretny pakiet inżynieryjny, a nie etykietę marketingową. Jiangsu Mingxing Water Supply Equipment Co., Ltd. projektuje i buduje te systemy ze sterowaniem IoT i sekwencjonowaniem wielu pomp. Istotne kwestie to dokładność ciśnienia, dane dotyczące energii, decyzje dotyczące zbiorników i zgodność z przepisami. W tym artykule odpowiadamy na nie liczbami, które obowiązują na etapie specyfikacji.

Co musi zapewniać system zaopatrzenia w wodę pod stałym ciśnieniem: definicja w liczbach

Produktem jest stabilność ciśnienia, a granica wynosi /-2% na kolektorze wylotowym. Pompy o stałej prędkości z wyłącznikiem ciśnieniowym pracują w paśmie histerezy od 0,08 do 0,12 MPa – wahaniach powodujących uderzenia zimna i uderzenia wodne w pionie. Wieże mieszkalne pracują przy 25–35% projektowanego przepływu, zatem pompa o stałej prędkości wykonuje cykle dziesiątki razy na godzinę, a przekaźniki zużywają się w czasie krótszym niż dwa lata.

Trzy wyjścia określają, czy system działa: zakres ciśnienia przy chwilowym obciążeniu, pobór energii przy przepływie częściowym i liczba uruchomień na godzinę. Prawidłowo zaprojektowany system utrzymuje /-2%, pobiera od 30 do 50% mniej mocy niż zestaw o stałej prędkości z przepustnicą i uruchamia się mniej niż 10 razy na godzinę, śpiąc przy niskim zapotrzebowaniu.

Jak działa pętla sterująca: przetwornik, VFD, pompa i sprzężenie zwrotne utrzymujące ciśnienie na stałym poziomie

System utrzymuje ciśnienie poprzez odczyt z kolektora tłocznego co 10 do 20 ms, porównując je z wartością zadaną i regulując prędkość pompy poprzez pętlę PID wewnątrz VFD. Sekwencja składa się z pięciu kroków.

1. Przetwornik próbkuje nagłówek z częstotliwością 50–100 Hz i wysyła sygnał 4–20 mA do sterownika.
2. Blok PID porównuje ją z wartością zadaną i wyprowadza częstotliwość docelową w zakresie od 25 do 50 Hz.
3. VFD dostosowuje prędkość; przepływ skaluje się z prędkością, a moc skaluje się z sześcianem prędkości.
4. Powyżej wydajności jednej pompy sterownik ustawia drugą pompę i moduluje obie pompy razem.
5. Przy niskim zapotrzebowaniu system śpi, a mały zbiornik membranowy przenosi obciążenie aż do spadku ciśnienia.

Jiangsu Mingxing włącza tę logikę do swojego sterowanego przez VFD systemu podnoszenia ciśnienia stałego ciśnienia, obejmującego sekwencjonowanie wielu pomp, wstępne strojenie PID i funkcję uśpienia przy niskim przepływie. Wskazówki dotyczące strojenia opisano w artykule na temat jak VFD poprawia stabilność operacyjną systemów stałego podnoszenia ciśnienia .

Sterowany przez VFD system podnoszenia stałego ciśnienia z sekwencjonowaniem wielu pomp Ten pakietowy system wspomagający integruje wiele pomp, sterowanie VFD, wstępne strojenie PID i funkcję uśpienia przy niskim przepływie. Jest to zgodne z logiką wyboru artykułu dotyczącą wieżowców, oferując zaopatrzenie w wodę pod stałym ciśnieniem wraz ze wskazówkami dotyczącymi rozruchu w celu weryfikacji projektu. Zobacz produkt →

Kryteria wyboru systemu zaopatrzenia w wodę o stałym ciśnieniu: przepływ, wysokość podnoszenia i krzywa zapotrzebowania

Wybór rozpoczyna się od krzywej zapotrzebowania, a nie od krzywej pompy. Najpierw oblicz przepływ projektowy z jednostek osprzętu, korzystając z krzywej Huntera lub metody GB 50015; 12-piętrowy budynek ze 120 mieszkaniami kształtuje się na poziomie od 8 do 12 L/s. Po drugie, oblicz całkowite ciśnienie jako siłę nośną statyczną plus tarcie plus resztkowe ciśnienie na kranie od 0,10 do 0,15 MPa. Przy wzniosie statycznym 48 m i tarciu 12 m wysokość konstrukcyjna wynosi około 75 m, dlatego właściwym wyborem będzie pionowa wielostopniowa pompa odśrodkowa.

Po trzecie, zamapuj minimalny przepływ w nocy. Budynek pobierający od 3 do 5% projektowanego przepływu pomiędzy północą a 5 rano zniszczy zestaw pomp, który nie będzie mógł spać ani uruchamiać pompy typu jockey. Decyzja o topologii następuje po krzywej popytu, a nie przed nią.

Zmierzona wydajność: pobór energii przy częściowym obciążeniu i roczny koszt

System dostarczania wody pod stałym ciśnieniem napędzany przetwornicą częstotliwości pobiera od 28 do 50% mocy znamionowej przy przepływie częściowym, podczas gdy pompa o stałej prędkości z przepustnicą pobiera ponad 90% przy tym samym przepływie. Poniższy wykres przedstawia typowe pomiary z instalacji wspomagających w budynkach mieszkalnych ze stałą wartością zadaną tłoczenia.

Przy przepływie 40% pompa z przepustnicą potrzebuje 92% mocy znamionowej, a układ VFD około 30%. Przy przepływie 70% wartości te wynoszą 94% i 50%. Obydwa osiągają 100% przy pełnym przepływie. W budynku o przepływie poniżej 70% przez większość godzin pracy, ważone oszczędności mieszczą się w tym zakresie. W przypadku wzmacniacza o mocy 22 kW pracującego przez 5000 godzin w roku oszczędność 40% wynosi 44 000 kWh, czyli około 5300 USD przy cenie 0,12 USD za kWh.

Błędy w specyfikacji, które powodują słabą wydajność systemu zaopatrzenia w wodę pod stałym ciśnieniem

Większość systemów stałociśnieniowych o niskiej wydajności zawodzi z powodu nieprawidłowego umieszczenia przetwornika, braku strategii niskiego przepływu lub źródła ssania, które nie może zasilać pompy. Cztery błędy stanowią przyczynę prawie wszystkich reklamacji związanych z uruchomieniem.

• Umiejscowienie przetwornika: zamontować na kolektorze wylotowym, a nie na najwyższym uchwycie; odległe dotknięcie powoduje poszukiwanie pętli PID.
• Minimalny przepływ: poniżej 5% przepływu roboczego w nocy pompa uruchamia się kilkadziesiąt razy na godzinę; dodać tryb uśpienia, pompę typu jockey lub zbiornik membranowy.
• Rozszerzalność i przepływ zwrotny: naczynie rozszerzalności cieplnej i zabezpieczenie przed przepływem zwrotnym zatrzymują skoki ciśnienia i zanieczyszczenia.
• Stagnacja wody: w zbiornikach buforowych powstaje biofilm, który utrzymuje się dłużej niż 72 godziny; określić monitorowanie obiegu lub jakości wody.

W kilku województwach zastój wody staje się problemem kodeksowym. Jiangsu Mingxing rozwiązuje ten problem, wprowadzając urządzenia do zaopatrzenia w wodę o zmiennej częstotliwości z funkcją poprawy jakości wody, która dodaje do pakietu stałego ciśnienia cyrkulację czasową i monitorowanie pozostałości.

Urządzenia do zaopatrzenia w wodę o zmiennej częstotliwości i poprawiające jakość wody To urządzenie dostarczające wodę o zmiennej częstotliwości zapewnia synchronizację cyrkulacji i monitorowanie pozostałości, aby zapobiec stagnacji wody. W zbiorniku oczyszczającym zastosowano filtry o drobnych porach, węgiel aktywny i sterylizację promieniami UV w celu ograniczenia zanieczyszczeń i bakterii, dzięki czemu spełnia on określone wymagania dotyczące jakości wody. Zobacz produkt →

Uruchomienie potwierdza projekt. Zdyscyplinowane przekazanie władzy składa się z czterech kroków.

1. Rejestruj ciśnienie tłoczenia przez 7 dni w odstępach 1 sekundy, aby odwzorować rzeczywistą krzywą zapotrzebowania.
2. Ustaw minimalną częstotliwość VFD powyżej 25 Hz, aby silnik był dobrze wentylowany.
3. Dostosuj wzmocnienia PID za pomocą testu odpowiedzi skokowej przy przepływie 50% i 100%, a następnie zmniejsz wartości o połowę, aby zapobiec wahaniom.
4. Przeprowadź 24-godzinną weryfikację i potwierdź, że zakres ciśnienia mieści się w granicach /-2%.

Trzy topologie systemów stałego ciśnienia i kiedy każda z nich jest właściwym wyborem

Wybierz topologię według źródła wody, a nie zestawu pomp. Niezawodność władz miejskich, ciśnienie wlotowe i ograniczenia obowiązujące w przepisach dotyczące bezpośredniego pompowania decydują o tym, czy właściwy będzie bezzbiornikowy wzmacniacz, system ze zbiornikiem przerywanym czy system bez podciśnienia.

System bez podciśnienia zawiera zbiornik wyrównawczy i pętlę kontrolną, która utrzymuje ciśnienie ssania powyżej wartości podłogi, zwykle 0,10 MPa. Cyfrowy zbiornik z konwersją pełnej częstotliwości Jiangsu Mingxing, stabilizujący napięcie, bez podciśnienia, łączy kompensator, pompy, przetworniki VFD i sterownik w jedną całość.

Cyfrowe urządzenia ciśnieniowe z pełną konwersją częstotliwości, stabilizujące ciśnienie i nieujemne urządzenia ciśnieniowe typu zbiornikowego To zintegrowane urządzenie zawiera zbiornik ze stali nierdzewnej o stałym przepływie, dopuszczony do kontaktu z żywnością, pompy wspomagające, przetworniki VFD, tłumik podciśnienia i sterownik. Eliminuje podciśnienie w sieciach miejskich poprzez niezależne sterowanie pompą poprzez magistralę CAN, wspierając dławione ciśnienie ssania i rezerwę w zbiorniku awaryjnym w przypadku niepewnych dostaw. Zobacz produkt →

Topologia zbiornika awaryjnego jest rozwiązaniem awaryjnym, gdy zasilanie miejskie jest zbyt zawodne; dobrać rozmiar zbiornika na co najmniej 15 minut projektowego przepływu i uruchomić wzmacniacz przed opróżnieniem zbiornika.

Często zadawane pytania dotyczące kontroli ciśnienia doładowania i modernizacji energetycznych