變頻調速器在消防中的運用
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發(fā)表時(shí)間:2022-11-16
我國城鎮化率逐年提高,城市建設高樓林立,隨之消防工程建設也越來(lái)越受到社會(huì )各界的廣泛關(guān)注。在當前水消防中變頻調速泵技術(shù)得到了廣泛的應用。其變頻范圍較廣能夠滿(mǎn)足不同消防環(huán)境下的使用。本文將對變頻調速泵在水消防中的應用進(jìn)行探討和分析。
1 變頻調速泵概述
當前高層建筑不斷增多,建筑消防問(wèn)題成為社會(huì )比較關(guān)注的問(wèn)題,變頻恒壓自動(dòng)供水由于其優(yōu)良的性能得到廣泛的使用。自動(dòng)供水控制系統能夠通過(guò)壓力傳感器采集管網(wǎng)承受壓力數據,將其轉換成可控信號進(jìn)行自動(dòng)化的變頻控制。通過(guò)這種系統設計能夠使變頻恒壓水系統代替水塔和高層水箱來(lái)為建筑水消防提供水源,有效提高建筑消防的效率和質(zhì)量。另外變頻調速水泵耗電量和電機的轉速的立方成正比例的關(guān)系,故變頻調速水泵能耗較低,節能效果十分明顯,變頻調速水泵耗電量比普通供水方法至少節省35%。變頻調速水泵結合可編程控制器使用,能夠實(shí)現水泵的循環(huán)變頻以及
電動(dòng)機的軟啟動(dòng),延長(cháng)設備的使用時(shí)間,并能夠使系統工作的穩定性大大提高。在消防給水中對穩壓泵以及在消防泵巡檢時(shí)最好采用變頻控制,但在消防泵滅火控制中應采用直接啟動(dòng)或降壓?jiǎn)?dòng)控制方式。
2 變頻調速泵在消防中的運用分析
2.1 水消防中變頻調速泵應用分析
通常的消防給水系統之中,消防系統管網(wǎng)主要由增壓和穩壓泵進(jìn)行穩壓,使消防系統保持消防水壓的準備狀態(tài),以保證系統能夠及時(shí)應對突發(fā)的火災。若建筑物發(fā)生火災時(shí),技術(shù)人員啟動(dòng)變頻調速消防泵就可以及時(shí)提供能夠消防用水的壓力和水流量的建筑消防用水。根據我國消防相關(guān)規范,水消防工作時(shí)間最長(cháng)情況下以2.5小時(shí)為限,系統的消防泵耗能亦需要加以考慮。消防泵應設有備用泵,備用泵應不小于任一臺主消防泵。由多泵并聯(lián)恒壓供水理論,多泵并聯(lián)恒壓供水,變頻調速泵必須是其中最大的一臺泵,其余并聯(lián)泵自動(dòng)投入或超出是由變頻控制器按用水流量變化自動(dòng)控制的。如果變頻泵故障可能會(huì )導致變頻器跳閘,使全部消防泵停泵。從這一點(diǎn)考慮,消防泵采用變頻調速會(huì )降低消防供水的可靠性,不宜在水消防系統中應用。三相電機對轉動(dòng)速度的調節方式有多種手段,例如利用交流電頻率的調節、電機轉子極數和轉動(dòng)差率的調整來(lái)實(shí)現轉速的調整。通常技術(shù)人員通過(guò)對電機極數調整來(lái)調節電動(dòng)機轉速,在以前的水消防系統中利用頻率對轉機速度進(jìn)行調整比較少見(jiàn)。伴隨著(zhù)電力電子系統、信息科學(xué)的快速發(fā)展,變頻控制技術(shù)斷進(jìn)步和發(fā)展,研究人員利用水消防系統中調整水泵電源的交流電頻率調速能夠達到提高水消防系統供水效率和降低系統的能耗,變頻調速泵在水消防系統中得到了廣泛的應用。
2.2 消防給水系統中變頻調速泵控制分析
當前水消防中變頻調速泵得到了廣泛的應用。在變頻調速泵中控制方式較多,主要有以下幾種方式:
。1)繼電接觸器控制。這是操作最為簡(jiǎn)單的控制方式。根據消防條件或外界環(huán)境的變化,根據模電技術(shù),可以利用繼電接觸器對水泵電動(dòng)機的運轉進(jìn)行來(lái)達到變頻的目的。
。2)數字電路控制。數字電路對變頻調速泵的控制電路固定在變頻狀態(tài),其他的供水泵均處在工作頻段狀態(tài)。其控制方法比較新穎和先進(jìn),但是供水水泵組全部進(jìn)行軟啟動(dòng)、全流量的頻率變化調節不能通過(guò)這種方式進(jìn)行控制。故其控制的精度比較低、水泵在切換的時(shí)候壓力波動(dòng)較大、調試相對會(huì )較為麻煩,工頻泵在起動(dòng)的時(shí)候抗沖擊和抗雜波干擾的能力比較弱。這種控制方式的系統造價(jià)較低。當消防節水管網(wǎng)的壓力下降到規定閾值時(shí),通過(guò)壓力傳感器傳送出水壓信號并自主啟動(dòng)穩壓泵來(lái)對消防管網(wǎng)進(jìn)行補水加壓作業(yè),當官網(wǎng)的壓力達到最大閾值時(shí)時(shí)自動(dòng)停止供水。技術(shù)人員可以依據作業(yè)現場(chǎng)情況來(lái)進(jìn)行消防中心聯(lián)動(dòng)接口的系統設置,消防中心消火栓按鈕啟動(dòng)發(fā)出火警信號后,電控系統自動(dòng)啟動(dòng)變頻消防主泵進(jìn)行滅火作業(yè)。
。3)集成電路控制。利用單片機或其他集成電路進(jìn)行水消防變頻水泵的頻率控制,其控制效果要好于于邏輯電子電路,但在不同區域間的管網(wǎng)、不同供水方式下調試和維護相對麻煩。由于控制程序預先燒錄在控制芯片之中,當進(jìn)行系統升級或增加功能時(shí),就需要重新對電路板進(jìn)行更換或修改,技術(shù)人員需要重新進(jìn)行系統程序的設置,故這種控制方式便捷性稍差,另外集成電路控制的可靠性和抗干擾能力不能滿(mǎn)足復雜環(huán)境下的變頻調速泵的控制。系統中,水泵起對消防供水補壓的作用,來(lái)滿(mǎn)足消防單位對供水所需壓力的需求。貯能罐可以貯存并接收來(lái)自自來(lái)水管網(wǎng)的能量,還能起到在啟泵時(shí)減輕對管網(wǎng)影響的作用。壓力傳感器用于接收用戶(hù)管網(wǎng)壓力信息,控制水泵轉速。能量調節儀接收自來(lái)水管網(wǎng)的壓力信息,調節控制水泵充分利用管網(wǎng)能量,避免對管網(wǎng)的破壞和影響?刂乒裼脕(lái)接收壓力傳感器的信息并經(jīng)過(guò)科學(xué)的處理后來(lái)控制變頻調速水泵的作業(yè)。其中設備核心部件是能量調節儀,其自身?yè)碛?個(gè)可供任意設值的壓力數值,通過(guò)和自來(lái)水管網(wǎng)壓力數值相交產(chǎn)生4個(gè)壓力測量點(diǎn)。監測管網(wǎng)壓力情況由能量調節儀時(shí)刻檢測和數據收集。每監測到相關(guān)數值都需做出科學(xué)的判斷,并需將判斷的數據結果傳到主機組的變頻控制系統,能夠達到自動(dòng)補壓的目的。
2.3 消防給水中不同分布形式下的變頻調速泵的應用
在變頻調速泵的應用中當某小區僅使用加壓泵房,利用水泵進(jìn)行集中加壓來(lái)向小區內的建筑物進(jìn)行供水。依照生活水泵和消防水泵是否正常工作來(lái)確定這兩種官網(wǎng)是否進(jìn)行分開(kāi)設置和官網(wǎng)的布置。消防系統需保證整個(gè)小區至少有完整的消防供水系統,利用變頻調速消防泵將消防用水輸至小區內每棟建筑內的消防管網(wǎng),每幢建筑物至少在屋頂有一個(gè)屋頂水箱,水箱里必須存儲初期消防用水。變頻調速泵的變頻器內部利用集成方式時(shí),其能夠將PID和PLC的功能以集成的方式結合到變頻調速泵的變頻器之內,構成面向應用的控制變頻器。因為PID運算在之前已經(jīng)固化到變頻器的內部,省略掉了對PLC的編程設計和對PID的設計,并且PID的參數在線(xiàn)調試時(shí)相對較為容易。內置的PID調節器利用優(yōu)化算法能夠保證水消防中的水壓調節保持在平滑和穩定的狀態(tài)。在水消防變頻泵中保證官網(wǎng)水壓反饋的信號數值是否準確就需要對其設置濾波時(shí)間的常數,同時(shí)還需對系統反饋的信號數值進(jìn)行科學(xué)的換算,使消防系統調試和作業(yè)操作比較簡(jiǎn)單、方便。采用內置PID功能的變頻器生產(chǎn)出的恒壓供水設備,能夠降低設備成本,并節省安裝調試時(shí)間。此外,針對傳統的變頻調速供水設備的不足之處,有些產(chǎn)品設計采用了變頻調速和智能控制技術(shù),因此多電平直接高壓變頻器、模糊控制器等器件得到了應用。如采用多電平的高壓變頻器,能夠實(shí)現高效率的功率輸入、輸出、高品質(zhì)因數和系統持續穩定的運行。利用模糊控制器能夠最大限度地適應被控系統的變化,達到精度高、響應快、控制規律簡(jiǎn)單的控制目的。調速水泵轉速調節不能任意進(jìn)行調節。調速水泵需要保持在一定的揚程, 轉速可能降低的幅度不會(huì )太大,當泵調速范圍超出時(shí)系統難以保證高效的工作,當系統長(cháng)時(shí)間運行時(shí)會(huì )造成較大的能源浪費。故水泵的設計工況點(diǎn)要盡量滿(mǎn)足其在高效調速范圍內工作。通過(guò)科學(xué)的設計保證變頻調速泵在水消防中發(fā)揮最大的作用。
結語(yǔ)
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,水消防中變頻調速泵頻率控制的方式和技術(shù)手段都在不斷增加。在變頻調速泵中通過(guò)科學(xué)的控制能夠有效提高其工作效率和降低能耗,保證消防系統在最優(yōu)化的情況下工作。