變頻器在變頻恒壓供水設備中的應用

一、變頻調速的特點及分析
　　
　　用戶用水量一般是動態的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從(cong) 而提高了供水的質量。
　　
　　恒壓供水係統對於(yu) 用戶是非常重要的。在生產(chan) 生活供水時，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響生活質量，嚴(yan) 重時會(hui) 影響生存安全，如發生火災時，若供水壓力不足或或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經濟損失和人員傷(shang) 亡。所以，用水區域采用恒壓供水係統，能產(chan) 生較大的經濟效益和社會(hui) 效益。
　　
　　隨著電力技術的發展，變頻調速技術的日臻完善，以變頻調速為(wei) 核心的智能供水控製係統取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設備，起動平穩，起動電流可限製在額定電流以內(nei) ，從(cong) 而避免了起動時對電網的衝(chong) 擊；由於(yu) 泵的平均轉速降低了，從(cong) 而可延長泵和閥門等東(dong) 西的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效應。其穩定安全的運行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，將使供水實現節水、節電、節省人力，終達到率的運行目的。
　　
　　二、恒壓供水的變頻應用方式
　　
　　通常在同一路供水係統中，設置多台常用泵，供水量大時多台泵全開，供水量小時開一台或兩(liang) 台。在采用變頻調速進行恒壓供水時，就用兩(liang) 種方式，其一是所有水泵配用一台變頻器；其二是每台水泵配用一台變頻器。後種方法根據壓力反饋信號，通過PID運算自動調整變頻器輸出頻率，改變電動機轉速，終達到管網恒壓的目的，就一個(ge) 閉環回路，較簡單，但成本高。前種方法成本低，性能不比後種差，但控製程序較複雜，是未來的發展方向，我公司開發BC2100係列恒壓供水控製係統就可實現一變頻器控製任意數馬達的功能。下麵講到的原理都是一變頻器拖動多馬達的係統。
　　
　　三、PID控製原理
　　
　　根據反饋原理：要想維持一個(ge) 物理量不變或基本不變，就應該引這個(ge) 物理量與(yu) 恒值比較，形成閉環係統。我們(men) 要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與(yu) 給定值比較，從(cong) 而形成閉環係統。但被控製的係統特點是非線性、大慣性的係統，現在控製和PID相結合的方法，在壓力波動較大時使用模糊控製，以加快響應速度；在壓力範圍較小時采用PID來保持靜態精度。這通過PLC加智能儀(yi) 表可時現該算法，同時對PLC的編程來時現泵的工頻與(yu) 變頻之間的切換。實踐證明，使用這種方法是可行的，而且造價(jia) 也不高。
　　
　　要想維持供水網的壓力不變，根據反饋定理在管網係統的管理上安裝了壓力變送器作為(wei) 反饋元件，由於(yu) 供水係統管道長、管徑大，管網的充壓都較慢，故係統是一個(ge) 大滯後係統，不易直接采用PID調節器進行控製，而采用PLC參與(yu) 控製的方式來實現對控製係統調節作用。
　　
　　四、變頻控製原理
　　
　　用變頻調速來實現恒壓供水，與(yu) 用調節閥門來實現恒壓供水相比，節能效果十分顯著（可根據具體(ti) 情況計算出來）。其優(you) 點是：
　　
　　1、起動平衡，起動電流可限製在額定電流以內(nei) ，從(cong) 而避免了起動時對電網的衝(chong) 擊；
　　
　　2、由於(yu) 泵的平均轉速降低了，從(cong) 而可延長泵和閥門等的使用壽命；
　　
　　3、可以消除起動和停機時的水錘效應；
　　
　　一般地說，當由一台變頻器控製一台電動機時，隻需使變頻器的配用電動機容量與(yu) 實際電動機容量相符即可。當一台變頻器同時控製兩(liang) 台電動機時，原則上變頻器的配用電動機容量應等於(yu) 兩(liang) 台電動機的容量之和。但如在高峰負載時的用水量比兩(liang) 台水泵全速供水量相差很多時，
　　
　　可考慮適當減小變頻器的容量，但應注意留有足夠的容量。
　　
　　雖然水泵在低速運行時，電動機的工作電流較小。但是，當用戶的用水量變化頻繁時，電動機將處於(yu) 頻繁的升、降速狀態，而升、降速的電流可略超過電動機的額定電流，導致電動機過熱。因此，電動機的熱保護是必需的。對於(yu) 這種由於(yu) 頻繁地升、降速而積累起來的溫升，變頻器內(nei) 的電子熱保護功能是難以起到保護作用的，所以應采用熱繼電器來進行電動機的熱保護。
　　
　　在主要功能預置方麵，高頻率應以電動機的額定頻率為(wei) 變頻器的高工作頻率。升、降速時間在采用PID調節器的情況下，升、降速時間應盡量設定得短一些，以免影響由PID調節器決(jue) 定的動態響應過程。如變頻器本身具有PID調節功能時，隻要在預置時設定PID功能有效，則所設定的升速和降速時間將自動失效。
　　
　　五、恒壓供水係統特點
　　
　　1、節電：優(you) 化的節能控製軟件，使水泵實現大限度地節能運行；
　　
　　2、節水：根據實際用水情況設定管網壓力，自動控製水泵出水量，減少了水的跑、漏現象；
　　
　　3、運行可靠：由變頻器實現泵的軟起動，使水泵實現由工頻到變頻的無衝(chong) 擊切換，防止管網衝(chong) 擊、避免管網壓力超限，管道破裂。
　　
　　4、聯網功能：采用全中文工控組態軟件，實時監控各個(ge) 站點，如電機的電壓、電流、工作頻率、管網壓力及流量等。並且能夠累積每個(ge) 站點的用電量，累積每台泵的出水量，同時提供各種形式的打印報表，以便分析統計。
　　
　　5、控製靈活：分段供水，定時供水，手動選擇工作方式。
　　
　　6、自我保護功能完善：如某台泵出現故障，主動向上位機發出報警信息，同時啟動備用泵，以維持供水平衡。萬(wan) 一自控係統出現故障，用戶可以直接操作手動係統，以保護供水。
　　
　　六、係統應用範圍
　　
　　1、自來水廠、加壓泵房
　　
　　2、居民生活區、賓館及其它建築
　　
　　3、企業(ye) 生產(chan) 用水
　　
　　4、鍋爐循環水係統
　　
　　5、農(nong) 田灌溉係統