恒压供水系统简明设计手册

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本设计手册为恒压供水系统设计提供参考和学习。不作为设计依据，实际设备设计和选型参考设计院蓝图为准。

一、系统概述

变频供水系统的控制核心为恒压供水控制器。其工作原理为根据流体力学原理，对水泵电机进行有效的调速，调节水泵流量，稳定系统压力。通过控制变频调速，既可以在水泵长期运行时实现高效节能，又改善了供水的质量、延长管网寿命。 变频恒压供水系统主要由水箱、水泵、压力传感器、变频器及控制系统组成。控制系统主要由恒压供水控制器、变频器及电气元件组成。一套长期工作稳定的供水系统与设计及设备选型设置极为相关。

以下为系统计算设计及各主要设备选型提供一些参考。

二、变频供水系统分类

目前变频供水系统主要分为3种： 1、 水箱恒压供水系统； 2、 无负压供水系统； 3、 箱式无负压供水系统； 4、 全变频供水系统。森磊

三、变频供水控制系统发展

第一代：数码管显示控制器：仅具有水箱恒压供水功能； 第二代：中文文本显示控制器：仅具有水箱恒压供水功能； 第三代：触摸屏显示控制器：通常具有水箱恒压供水、无负压供水、箱式无负压供水等功能；目前最常用的系统，本设计手册就是依此系统为基础编写； 第四代：触摸屏显示全变频控制器：通常具有第三代全部功能，并每台泵配置一个变频器，整套系统具有水压更稳、更节能。目前正在起步发展阶段的系统，

四、供水系统计算方法

1.供水系统配置标准

系统分区	给水范围	供水形式	优缺点
低区	地下室及一、二层	市政直供	优点：卫生、投资少；缺点：无法满足高层使用，水压在用水高峰期偏低
高区	三层及以上	低位传输水箱-工频泵-高位水箱-用水点	缺点：设置高位水箱增加了结构荷载，水质受高位水箱影响，高层用户水压偏低，逐渐淘汰中。
高区	三层及以上	低位水箱-变频供水-用水点	优点：不设高位水箱减轻结构荷载和占用面积，水质条件较好；缺点：需增加设备投资。

2.供水量定额标准

用水单位	用水标准	小时变化系数	用水时间
生活小区	200L/人.天	2.0	24
普通旅馆	110L/床位.天	2.5	24
宾馆酒店	220L/人.天	2.0	24
商铺	4L/m2.天	1.2	12
办公	30L/人.天	1.2	8
餐饮	15L/人.天	1.2	12

3.水泵房、水泵、水箱设置

泵房设置位置：通常设置于地下室、室外绿化、室外地下或一层，尽量减小噪声、震动等对公寓、宿舍等居住部分的影响。
变频水泵扬程：用水最高点与水泵出口点高程差+0.25MPa。
低位水箱容积：按加压部分最高日生活用水量的20％～25％计。

举例：

某小区为高层，每层高度3米、共17层，总高51米，水泵位于1层。有612户住户，每户平均3人，设计一供水系统。计算供水系统总流量、水泵扬程、水箱容积。
计算方法及步骤如下：
用水形式： 小区住户用水；
总住户数： 612户；
平均每户人数： 3人；
用水定额： 200L/人.天（依供水量定额标准计算）；
总流量计算如下：
每天总用水量=612（总户数）*3（每户人数）*200（用水定额）/1000（升转换为立方）=367.2立方；
每小时平均用水量（小时变化系数2）=367.²⁄₂₄*2=30.6立方/小时；
水泵机组总流量>＝30.6立方/小时即可满足所需的用水量；

水泵机组位于一层，楼层最高为51米，可依51米用水最高点计算，高程差+0.25MPa。
用水扬程计算＝51米（用水点最高点）+25米（高程差+0.3MPa）＝76米
水泵扬程>＝76米即可满足用水压力需求。

水箱容积计算：
水箱容积依最高日生活用水量的25%计算＝367.2*25%＝91.8立方
即水箱容积>＝91.8立方即可满足所需的用水量。

五、恒压供水系统原理图

恒压供水系统示意图

恒压供水系统方案图

六、恒压供水系统主要配件

• 恒压供水控制器：供水系统核心控制部件，整个系统的指挥中心；
• 变频器：将控制信号转为电力驱动水泵电机；
• 压力传感器：管道压力的采集并传输给控制器；
• 水泵：将水压升高，动力装置；
• 水箱：蓄水装置，收集自来水，供应供水系统；

七、恒压供水控制器介绍及选型

新一代的恒压供水控制器是集成了专业化和个性化水泵控制功能的高科技产品，除了具有控制变频的优点以外，还可以实现全方位水泵自动化控制从而提高变频供水系统的稳定性和可靠性，进一步实现环保、经济、高效的用水环境。 恒压供水控制器为整个供水系统的指挥中心，其重要性不亚于水泵及变频器。控制器不稳定将导致水压不稳，控制器一旦故障，将导致供水系统停止运行，从而全部供水点停水。所以选择一款质量好，操作方便的控制器尤显重要。 目前恒压供水控制系统主要有两种控制模式： 1、 通用控制模式：即1台变频器拖动多台水泵工作，实现一拖多工作模式。 2、 全变频控制模式：即每台水泵都配置变频器，水压更稳定。  

目前通用供水控制器类型：

控制器类型	优点	缺点	人机界面	推荐型号
数码管显示	价格便宜	质量不稳定，操作不方便	以数字代号表示	市场逐步淘汰中，不推荐
中文文本显示	价格便宜	操作不是很方便	中文显示	KECHENG KP523
触摸屏加PLC	知名品牌硬件质量好	软件编程质量依赖软件工程师，价格偏贵	彩色触摸屏	西门子触摸屏SMART 700/S7-200 PLC
触摸屏一体机	知名品牌经过大量应用，质量稳定；操作方便；	价格适中， 批量化制造，定制修改比较麻烦	彩色触摸屏	KECHENG KP553

A、恒压供水控制器工作原理

以KECHENG KP553为例，简单说明目前市场上普遍应用的恒压供水控制工作原理。

• KP553可实现1－4台主泵和1台辅助小泵的自动控制，从参数设置中任意设定启用的泵数量；
• 系统运行时，先以变频器启动水泵，若在变频器50Hz时不能满足设定压力需要，则本泵转为工频，然后变频器再启动下一台泵，依次循环；
• 管网压力超过设定压力值后，变频泵将降速运行，频率降到启停频率后还是超过设定值，则第1台运行的工频泵停止运行，其余的工频泵也依此方式停止，最后停止的是变频泵。
• 系统停止时，会自动记住当前运行的泵号，下次启动时，系统将从下一台泵启动，从而使各泵工作时间均衡；
• 自动倒泵时间的设置不为零时，系统会在设定的时间后自动换泵运行，设为零时则不会执行倒泵动作；
• 系统会自动存储故障记录，以备查看。

B、KP553恒压供水控制器的外形与安装

KP553前面照片		KP553背面照片

• 控制器外形尺寸：226mm×163mm×47mm；
• 控制柜安装开孔尺寸：215mm×152mm；
• 控制器安装：安装时在控制柜前面板开一方孔（开孔尺寸：215mm×152mm），将控制器镶嵌于控制柜面板上，用随机的卡子固定。

C、详细使用说明及参数设置参见相关产品说明书，请联系上海恪成索取完整恒压供水控制器资料。

D、KP553恒压供水控制器端子图

E、KP553恒压供水控制器电气原理图

F、全变频恒压供水控制器简介

KP555相对KP553最大特点，集成了3个变频模拟输出端口，控制3台变频器分别调节。对于整个供水系统取消了变频和工频切换，线路更简单、水压更恒定，对于变频器、水泵等设备保护更好。 KP555全变频恒压供水控制器工作概述： a) KP555可实现1－3台主泵的自动控制，从参数设置中任意设定启用的泵数量； b) 系统初次运行时，先以1#变频器启动水泵，若在变频器50Hz时不能满足设定压力需要，然后变频器再启动下一台泵，依次循环； c) 管网压力到达设定目标压力后，水压波动过程中，所有变频器都会相应微调，管网压力更稳。 d) 管网压力超过设定压力值后，变频泵将降速运行，频率降到启停频率后还是超过设定值，则第1台运行的变频泵停止运行，其余的变频泵也依此方式停止。

全变频KP555恒压供水控制器不再详细展开，如需详细资料，请联系上海恪成。

恒压供水控制器常用型号选型：

型号	类型	人机界面	主泵数量	辅泵数量	通讯方式	增强功能
KP523	经济型	文本型中文显示	1~3	0	无
KP551	标准型	7寸彩色触摸屏	1~3	0~1	无	可用于恒压供水/无负压供水系统
KP553	高级型	7寸彩色触摸屏	1~4	0~1	RS485	箱式无负压/水箱进水切换/泄压控制
KP555	全变频	7寸彩色触摸屏	1~3	0	RS485	独立控制每台变频器

如需完整恒压供水控制器资料，请联系上海恪成。

八、变频器介绍及选型

变频器是中间驱动设备，在恒压供水应用主要功能将控制器发送的调节信号转变为电力调节水泵转速。作为供水系统主要元件，变频器必须选择质量可靠，能长期稳定运行。目前市场上变频器品牌较多，供水系统常用ABB变频器和恪成B2系列供水专用变频器。下面就以恪成B2系列变频器为例介绍变频器。 B2系列变频器针对水泵应用做了特别的优化，典型的应用包括恒压供水，低频巡检等。

变频器选型依据单台最大功能的水泵电机。

供水系统常用型号选型表（恪成B2系列变频器）：

型号	输入	输出功率(KW)	输出电流(A)	适用电机(KW）
B24P01D5K	3PH AC380V	1.5	4.0	1.5
B24P02D2K	3PH AC380V	2.2	5.0	2.2
B24P03D7K	3PH AC380V	3.7	8.6	3.7
B24P05D5K	3PH AC380V	5.5	12.5	5.5
B24P07D5K	3PH AC380V	7.5	17.5	7.5
B24P0011K	3PH AC380V	11	24	11
B24P0015K	3PH AC380V	15	33	15
B24P0018K	3PH AC380V	18.5	40	18.5
B24P0022K	3PH AC380V	22	47	22
B24P0030K	3PH AC380V	30	65	30
B24P0037K	3PH AC380V	37	80	37

如需完整变频器资料，请联系上海恪成。

九、压力传感器介绍及选型

压力变送器主要测量供水系统管网水压。作为测量水压的元件，在系统中相当于眼睛的作用。压力变送器不稳定，将直接导致供水系统水压不稳或无法正常工作。变频恒压供水系统要求压力变送器不仅仅要求稳定可靠，也必须具备优秀的抗变频器干扰性能。可选择国际一流品牌丹佛斯或国内一线品牌恪成牌压力变送器。恪成牌作为国内一线品牌保证质量稳定可靠的前提下，专为供水系统在恒压供水应用主要功能将控制器发送的调节信号转变为调节水泵转速。作为供水系统核心元件，变频器必须选择质量可靠，能长期稳定运行。

下面就以KECHENG KS系列压力变送器为例作详细介绍。 实物照片如下：

带表头就地显示		不带表头

产品特色：

• 不锈钢高强度外形结构；
• 抗变频干扰强，长期稳定性好；
• 强大超压保护，可耐压2.5MPa。

选型表：

型号	量程	信号输出	规格
KS710A	0~1.0MPa	4~20mA	通用型
KS716A	0~1.6MPa	4~20mA	通用型
KS710B	0~1.0MPa	4~20mA	数显型
KS716B	0~1.6MPa	4~20mA	数显型

如需完整压力变送器资料，请联系上海恪成。

十、水泵介绍及选型

供水系统通常会采用不锈钢增压泵，不锈钢材料防腐蚀强，防止水泵生锈污染用水。 增压泵主要功能是为了增加管网压力，其用途主要有居民商务高层增压、热水器增压、洗浴等加压、反渗透净水器增压用等。 供水用增压泵主要依用水量和用水高度进行选型。主要参数为流量和扬程。依据供水系统的计算进行水泵选型，下面以国产知名品牌“南方泵业”增压泵为例进行说明。 南方泵业不锈钢增压泵主要是CDLF系列。 CDLF增压泵可以输送从自来水到工业液体的各种不同介质，适应于不同温度、流量和压力范围。 水泵选型依据供水系统计算结果，主要是流量与量程两个参数进行选型。 水泵流量＝计算总流量÷（使用泵数量－1） （*注：系统设计时至少1台是备用的水泵） 水泵扬程>＝最高用水点+25米 （系统总流量与用水扬程计算参见《供水系统计算方法》章节）。

不锈钢立式增压泵			不锈钢卧式增压泵

常用部分水泵选型一览表：

型号	扬程(m)	流量(m3/h)	电机功率(KW)
CDL4-5	40	4	1.1
CDL4-8	64	4	1.5
CDL4-10	81	4	2.2
CDL8-5	45	8	2.2
CDL8-8	73	8	3
CDL8-10	92	8	4
CDL12-5	50	12	3
CDL12-7	70	12	5.5
CDL12-9	91	12	5.5
CDL16-5	58	16	5.5
CDL16-7	82	16	7.5
CDL16-10	118	16	11
CDL20-4	47	20	5.5
CDL20-6	70	20	7.5
CDL20-8	94	20	11
CDL32-40	53	32	7.5
CDL32-60	81	32	11
CDL32-80	109	32	15

十一、水箱介绍及选型

目前供水系统取水水源通常为混凝土水池或不锈钢水箱。考虑到卫生、安全等情况，市场上以不锈钢水箱为主。 不锈钢水箱通常采用SUS304不锈钢板精工模压而成，造型美观、经济实用、主体经久不坏。不锈钢水箱与其它水箱相比，具有外形美观、重量轻、强度高、耐腐蚀、耐高温、水质清洁，防渗，抗震，安装方便，便于清洗等诸多优点。 目前不锈钢水箱主要以模压方形水箱为主，形状通常是长方体。不锈钢水箱选型以储水量立方为单位，容积计算参考《供水系统计算方法》章节。具体的形状通常依实际安装场地而现场定制。

不锈钢方形水箱			不锈钢圆柱形水箱

十二、实物照片参考

恒压供水控制柜外观	恒压供水控制柜内部
室外恒压供水设备外观	室内恒压供水设备外观

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