恒压供气变频节能控制方案

（说明：本变频控制方案也可用于恒压供水系统）

一、 敝司简介

深圳市同兴工业自动化技术有限公司是以变频器、伺服等电力电子产品为主导, 集研发、制造与销售为一体的高科技企业。

公司先后代理台湾东元、台湾爱德利、台湾利弘、英威腾等知名品牌，本着尊重人、发现人、培养人、发展人的用人观，团结了一大批精干、守信、负责、进取的热血青年，以强大的技术实力为后盾，敬业的客服队伍为支持，优秀的销售队伍为载体，赢得了广大客户的支持与信赖，2007年公司营业额已突破3000万。

以诚立业，以德立人是我们的价值取向；团结合作，宽以待人是我们处事的准则；精益求精，不断创新是我们对产品永恒的追求；

同兴公司始终以“提供最优化的产品”作为对顾客的承诺,诚信互利，共同发展作为与合作伙伴达成双赢的基础。

发展的路上，同兴人愿与您并肩携手，同创千秋伟业，兴企万代辉煌！

二、 空压机工作原理

● 螺杆式空压机工作原理

螺杆式空压机是由一对相互平行啮合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽和阳转子的齿被主电机驱动而旋转。

● 活塞式空压机工作原理

活塞式空压机是由电动机带动皮带轮通过联轴器直接驱动曲轴，带动连杆与活塞杆，使活塞在压缩机气缸内作往复运动，完成吸入、压缩、排出等过程,将无压或低压气体升压，并输出到储压罐内。其中，活塞组件，活塞与汽缸内壁及汽缸盖构成容积可变的工作腔，在曲柄连杆带动下，在汽缸内作往复运动以实现汽缸内气体的压缩。

   空压机系统控制

空压机主电机运行方式为星-角降压起动后全压运行，供气系统具体工作流程为：当按下启动按钮，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压n秒（由时间继电器控制）后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值，即起跳压力，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行，直到系统压力降到压力开关下限值后，即回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。

三、 供气系统节能分析

在管道供气系统中，最基本的控制对象是流量，供气系统的基本任务就是要满足用户对流量的需求。目前，常见的气体流量控制方式有加、卸载供气控制方式和转速控制方式两种。

1.   加、卸载供气控制

加、卸载供气控制方式即为进气阀开关控制方式，即压力达到上限时关阀，压缩机进人轻载运行；压力抵达下限时开阀，压缩机进人满载运行。

这种频繁地加减负荷过程，不仅使供气压力波动，而且使空气压缩机的负荷状态频繁地变换。由于设计时压缩机不能排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以只能按最大需求来选择电动机的容量，故选择的电动机容量一般较大。在实际运行中，轻载运行的时间往往所占的比例是非常高的，这就造成巨大的能源浪费。

2.   转速控制 

即通过改变空压机的转速来调节流量，而阀门的开度保持不变（一般保持最大开度）。当空压机转速改变时，供气系统的扬程特性随之改变，而管阻特性不变。

在这种控制方式下，通过变频调速技术改变空压机电机的转速，空压机的供气流量可随着用气流量的改变而改变，达到真正的供需平衡，在节能的同时，也可使整个系统达到最佳工作效率。变频器基于交一直一交电源变换原理，可根据控制对象的需要输出频率连续可调的交流电压。电动机转速与电源频率成正比，因此，用变频器输出频率可调的交流电压作为空压机电动机的电源电压，可方便地改变空压机的转速。

3.   节能原理

采用变频器控制空压机的转速以达到节能是一种较为科学的控制方法。根据空压机运行特性知

Q1 / Q2 = n1 / n2

H1 / H2 =（ n1 / n2）²

P1 / P2 =（ n1 / n2）³

式中   Q———空压机供给管网风量；

H———管网压力；

P———电机消耗功率；

n———空压机转速。

由上式可知，当电机转速降至额定转速的80%，则空压机供给管网风量降为80%，管网压力降为（80%）²，电机消耗功率则降为（80%）³，即51.2%，去除电机机械损耗和电机铜、铁损耗等影响，节能效率也接近40%，这就是调速节能的原理所在。

敝司长期实践证明，在供气系统中接入变频节能系统，利用变频技术改变空压机转速来调节管道中的流量，以取代阀门调 

恒压供水系统工程

摘要：  系统采用变频调速的方式，根据用水量，自动调节水泵电机转速，保持供水的恒定，在用水低谷时投入小流量泵，降低电耗。系统具有节能、工作可靠、自动化程度 高等优点，提高了供水质量。

关键词：恒压供水系统      变频器   PLC   人机界面

小区的日常供水是随着时间而变化的，因季节、昼夜相差很大，因此用水和供水的不平衡主要表现在水压上，既用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。传统的方式是采用水箱和水塔或气罐加压的方法，在供水质量、日常维护管理和应付意外火警等方面均显示出明显的不足。由于电力电子技术的发展，变频调速技术在供水系统中得到了广泛的应用。

一、 系统组成

恒压供水控制系统的基本控制策略是采用电动机调速装置与可编程控制器（PLC）以及可视化人机操作界面（触摸屏）构成控制系统进行优化控制泵的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制。在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。

再住宅小区水厂的管网系统中，由于管网是封闭的，泵站供水的流量是由用户水量决定的。泵站供水的压力以满足管网中压力最不利点的压力损失△H和流量Q为基本出发点，他们之间存在着如下关系：

△H=KQ²

试中K为系数。

 设H_L为压力最不利点所需的最低压力，则泵站出口总管压力H应按下试关系供水，则可满足用户用水的要求压力值，又有最佳的节能效果。

   H=H_L+△H=H_L+KQ²

因此供水系统的设定压力应该根据流量的变化而不断修改设定值，这种恒压供水技术称为变流量恒压供水，既供水系统最不利点的供水压力为恒值而泵站出口总管压力连续可调。

变频恒压供水控制系统由人机界面、PLC控制器、变频调速器、压力变送气、交流接触器和其他电控设备以及泵组（水泵数量可以根据需要设置）等构成，如图1所示。再供水系统总出水管上安装压力变送气检测出水压力，在蓄水池安装液位变送器，PLC具有模拟量输入检测模块，检测压力变送器输出的4~20mA信号，将检测的压力信号与设定的压力信号经过PID运算后，通过控制变频器的输出频率来调整电动机的转速，保持供水压力的恒定，这样就构成了以设定压力为基准的压力闭环系统；自动检测水池水位信号与设定的水位低限比较，输出水位低限报警信号和直接停机。该系统还有多种保护功能，可以保证正常供水，作到无人职守。