给水变频控制系统安装调试施工工法.doc

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1、给水变频控制系统安装调试施工工法目 录1、前言22、工法特点23、适用范围34、工艺原理35、施工工艺及操作要点96、材料及设备137、质量控制148、安全措施159、环境措施1510、经济效益分析1611、应用实例171、前言在节能建筑实践中，给水系统要求要有比较稳定压力、充足流量，以满足用户需要；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今天，变频控制水泵电机及给水专业技术相结合，达到节约电能，延长电机与控制设备使用寿命，解决这些问题，已经不是高难度技术。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，虽然一次性硬件投入，工程造价略

2、高于传统水泵控制方式，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3040，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612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、城市与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与公共建

3、筑中，总结了给水泵变频控制技术节电原理、系统安装、调试工艺方法。本工法符合建设部2005年十项新技术中有关节能要求，在国家大力发展节能建筑形势下，具有比较长远积极意义。3、适用范围本工法以民用建筑给水系统水泵电机变频控制系统实践，介绍了给水泵变频技术节电原理、系统安装、调试工艺方法，适用于给水泵恒压（或恒流）控制系统安装与调试，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业务发展空间与利润空间。4、工艺原理4.1 水泵变频节电原理离心水泵基本方程（1）：流量及转速成正比:1212nn2N2QQ=

4、离心水泵基本方程（2）：扬程及转速的平方成正比: H 2 n 2 2 H 1 n 1 （） 离心水泵基本方程（3）：消耗的功率及转速的立方成正比: P2 n2 3 P1 n1 .（-1） P2 n 2 3Q 2 3 P1 n 1 Q 2 （-2）经过计算：流量变化比在（0）在区间，电机消耗功率曲线如下：（图：）P2/P11. 00. 216nn2/n1(Q2/Q1)图：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为水泵变速后消耗功率。

5、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）变频技术应用，改变电机转速技术有了突破性改进。变频调节电机转速原理三相异步鼠笼电动机同步转速理论公式如下：n = 60 f p .（） 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 根据上述公式，目前我国市电供应

6、为50 Hz。，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工况，从水泵基本方程可以得出，水泵转速降低导致消耗功率降低，达到既满足供水要求，又节约能源目。4.2 给水泵变频控制原理 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及其成比例（4）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及实际流量信号成线性比例）。信号电流控制了电压调节器与频率调节器(可控硅触发电路)输出控制信号,这个信号通过脉冲电流相位移动，控制可控硅

7、变频电路输出动力电源频率与电压,实现使电机转速随工艺参数变化。 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与零部件损坏；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。第 19 页 给水系统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 （420mA） 水泵电机频率调节器流量显示市政供水系统 电流信号b（424mA） 直流电压10V 图例： 工频电力电缆与变频电力电缆：变频器内部线路： 水管道系统： 信号电缆： 仪表直流工

8、作电源电缆： （图）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VA B C PEQ S T 指示灯 互感器电压表 EV2000-412000PK1 COMCQMMQ40mACCLJX 原电机自偶降压启动系统 信号电流CMD JC 直流电源 10V U V W变频电源改造后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水泵变频控制系统安装工艺 工艺流程1） 建筑给水系统水泵电机

9、变频控制系统，安装工艺必须及水泵、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

10、缓慢开闭水泵出口阀门方式，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目。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，观察供水最不利点效果。施工准备控制系统式投入单机试车冲洗检查、接线 、试验盘柜安装管线预埋电气安装仪表调试控制设备安装仪表校验、管线预埋控制系统安装调整、清洗、加油运输就位校正基础检查、设备清点水泵安装 工艺流程图支架制作安装联动试车效果测试试压冲洗冲洗管道阀门安装管道安装图：水泵变频控制系统元件与部件选择：本系统是在一般水泵供水系统安装基础上进行改进，水泵设备、电气设备、管道阀

11、门安装工艺。关键在变频器与控制仪表选择。变频器选择：一次电流要求：满足电机全负荷运行要求。一般要求载流量为电机额定电流1.21.5倍。变频器一次线路设备耐（电）压强度为电机电压1.5倍。 频率调节要求：要求在050 Hz 之间。 变频器、仪表工作与控制系统工作电压、电流要求：DC：10V，420mA；一次导线或电缆选择：工作电压600V；电缆（、导线载流量为水泵电机额定电流1.5倍（根据电缆导线敷设方式，可查询有关电缆、导线使用手册）。仪表电缆、直流电源电缆采用KVV-1000/600电缆；穿金属管敷设。 控制仪表选择：缓闭止回阀、流量孔板公称压力等级与直径，及管道相同，其安装可以在垂直管段或

12、水平管段，但是应离主管道阀门或管件500mm以上,防止管道内介质流速突变,导致发生过大测量误差；仪表三阀组：DN10 PN2.5；仪表导压管：10# 无缝钢管 15*2.5；压差变送器、开方器采用DDZ- 配套仪表。水锤消除器排水口直径应为主管道直径5080%。消除器在管道系统发生水锤现象时，自动开启，排除大量水，消除水锤，因此其排水管道必须接入地面水池或给水管道入口。5.2 水泵电机控制设备安装工艺操作要点电气、仪表测量、信号管线预埋配合土建地面、墙面施工进行。设备、电气元件、仪表、控制设备必须符合设计或批准文件； 设备、电气元件、仪表、控制设备、材料必须具备合格证或质量证明书。 仪表校验后

13、，应由校验单位出具校验报告。 阀门现场水压试验后，应作详细记录。水泵电气动力与控制设备（控制箱）安装在水泵同一间房屋内，距水泵10米以内，相对干燥地方。使用、检查、维修方便。 电气动力、控制盘柜、元件必须符合有关设计或改造方案。具有合格证、说明书、电气原理图、接线图等技术文件。电气动力、控制盘柜内部仪表齐全，接线正确，绝缘良好（仪表信号、控制电缆线路对地与相间绝缘电阻应大于20M）。一次动力线路、仪表控制线路接线正确、牢固、绝缘良好。主要线路接线端子必须有线路标志（或相色标志）。 动力、控制盘柜，电气线路金属穿线管、电缆桥架，电机、水管道可靠接地，管件连接处、电缆桥架接头处安装接地跨接线。 压

14、差变送器、开方器应按照DDZ型仪表要求采用标准电流发生器与电流表进行校验与模拟试验（保证及测量数据所对应420mA信号电流输出）；其他现场仪表：电压表、电流表、压力表、水锤消除器应在安装前送有关技术监督部门进行校验。 水泵校正后，螺栓固定；轴线、标高允差：+5mm、-10 mm主轴水平度允差1%；盘动主轴转动自如，无卡涩、无杂声。加装说明书规定润滑油。各类水管道焊接（或）丝口连接应严密、可靠。阀门应进行强度与严密性水压试验，强度压力试验压力为阀门公称压力1.5倍。管道系统安装后，进行系统强度与严密性水压试验。试验时必须认真检查缓闭止回阀开闭情况，防止管道系统发生水锤现象导致电机带电反转，造成电

15、气线路、控制仪表、元件损坏。5.3 系统调试 电气动力系统、仪表、水泵与水管道系统安装完毕后，应进行单机试验：先甩开仪表测量回路、变频系统，进行工频运转2小时试验（包括电机空转试车、带动水泵试车、止回阀与水锤消除器开闭试验）。 仪表现场试验，操作三阀组（依次打开平衡阀，正压阀门、负压阀门、关闭平衡阀），接通变频器直流电源。此时，孔板测出压差信号发送到压差变送器，转变为420mA压差信号电流（a，此电流变化及流量变化平方成正比），信号电流（a）开方器转变为420mA流量信号电流（b，此电流变化及流量变化成正比）。可以从流量显示仪表读出瞬时流量参数（通过切换还可读出累计流量数据）。 压力控制系统，

16、直接通过压力变送器将压力转变为420mA流量信号电流。 切断工频电源，投入变频电源系统正常工作。5.4 劳动力组织表5.4 劳动力组织情况表序人员职务资质要求数量 备注1机械安装施工员机械工程师12给排水施工员给排水工程师13仪表安装施工员工业自动化工程师 14钳工四级工25电工四级工26管道工四级工27仪表工四级工16、材料及设备表6 序号工具、仪器、仪表名称规格型号数量用途1管道工、钳工工具5套管道设备安装2仪表三阀组：；套310# 无缝钢管；套序号工具、仪器、仪表名称规格型号数量用途4压差变送器DDZ-套或压力变送器5开方器采用配套仪表DDZ-套6变频控制器DDZ-配套1套7电工工具2套

17、控制系统、电气系统安装8电焊机BX3303台各工种共用9标准信号电流发生器UPS型1件仪表校验10联轴器校正架自制1件水泵及电机连轴器校正11百分表0mm1件水泵及电机连轴器校正12数字万用电表F1861件仪表校验13机械转速表TMM型1件电机转速测量14绝缘电阻测试仪（M表）ZR-5001件系统绝缘测量15接地电阻测试仪ZC-5001件接地系统测量16施工用电移动式配电盘30KW 1件施工用电17水压试验泵1件管道试压7、质量控制7.1 水泵安装、固定校正符合有关水泵施工验收规范要求。7.2 水泵电机经工频动力电源单机2h试车合格（电流、转速测量合格）。7.3 水锤消除器、压力表、缓闭式止回

18、阀试验合格。7.4 各类仪表校正、电气安装、管道水压试验等过程，由专业仪表工、电工、管道工、钳工等严格按照操作规程作业，保证接线正确、安装精度、试验效果等符合有关质量标准。7.5 对照仪表显示参数测量，认真观察、分析水泵与水泵电机从启动到运行压力、流量、电流、频率、电压各参数，分析系统节能效果。7.6 绘制竣工图、控制系统原理图、接线图；收集整理水泵电机从启动到运行压力、流量、电流、频率、电压各（包括各种工况下）运行参数、零部件清单。编写运行操作规程、与维修保养说明书等交付使用单位。8、安全措施8.1 钳工、管道工、仪表工等严格按照有关操作程序、操作规程作业。8.2 施工用电必须保证安全，实行

19、三相五线制、正确施工，正确使用仪表、仪器。8.3 焊接、起重运输、电工操作、仪表校验与单机、联动试车后立即切断相关工作或调试电源，防止触电。8.4 发现系统、盘柜、元件与机械故障，应先切断工作电源，才能进行检查、检修；严禁带电、带负荷、带压力与在运行中进行电气、控制系统、设备、管道检修作业。9、环境措施 9.1 合理安排施工现场平面布置，材料、设备有序堆放与安装；保证仪表检查、校验场所干燥、清洁。9.2 现场动火施工必须实行申报、批准、监护制度，防止污染环境。9.3 各工种相互配合，交叉施工、保护建筑、设备、电气、管道工程成品与半成品。9.4 施工边、角、废料与垃圾必须集中处理。管道系统试压废

20、水应集中沉淀，有序排放或回收。注意施工场地通风，防止中毒、疾病（职业病）发生。10、效益分析 水泵系统变频控制系统节能效果是毫无疑问，比较传统控制方式可节约电能30340%左右。贵阳医学院药学楼生活水泵：电机额定功率15KW，使用高峰满负荷运行时间:上午8:0012:00(4小时)；下午2:0018:00(4小时)；为8小时；其余使用负荷30%。经计算：每天耗电为：174度。比较传统给水泵控制方式，每天节约用电：114度采用本工法，在保证系统安全使用功能情况下，可以自行选择控制方式、仪表系统相关重要元件，为企业拓展利润与业务空间。本公司已经在上世纪80、90年代成功安装与调试了贵州有机化工厂自

21、备电站WG35/3.82锅炉与WG75/3.82锅炉给煤机可控硅调速控制系统、煤气气源厂双向皮带机可控硅调速系统、原料皮带机除铁器可控硅整流系统。近年来，随着大功率可控硅变频技术发展，本公司有关技术人员将可控硅变频技术运用于“白云东方广场”、“贵阳富中创业大厦”、“贵阳医学院药学楼”等项目供水、消防系统，经济效益非常可观。本公司“白云东方广场”建筑工程，被评为2007年建设部新技术示范工程；“贵阳富中创业大厦”被评为2007年贵州省优质工程。 11、应用实例 （近3年） 表11序项目名称运用部位变频控制器造价（万元）经 济 效 益1贵阳医学院药学楼给水系统每日预计节电19%2贵阳医学院药学楼自

22、动喷水灭火系统（额定功率KW）每次运行预计节电22%3贵阳医学院药学楼消火栓系统（额定功率KW）每次运行预计节电22%4东方广场A栋商住楼给水系统每日预计节电30%5东方广场A栋商住楼自动喷水灭火系统（额定功率KW）每次运行预计节电32%6东方广场A栋商住楼消火栓系统（额定功率KW）每次运行节电32%6贵阳富中创业大厦给水系统每日节电22%7贵阳富中创业大厦自动喷水灭火系统（额定功率KW）每次运行节电20%8贵阳富中创业大厦消火栓系统（额定功率KW）每次运行节电19%注： 1、“贵阳医学院药学楼建筑工程”获得2005年全国安全文明工地称号2、“贵阳白云东方广场建筑工程”获得全国第五批新技术示范工程称号3、“贵阳富中创业大厦建筑工程”被评为2007年贵州省优质工程