變頻應(yīng)用案例:變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
變頻應(yīng)用案例:變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
1 引言
傳統(tǒng)的供水方案不僅前期投資成本高，而且后期維護(hù)成本和人工投入也很高，除此之外供水壓力不穩(wěn)定，耗電量大，水資源浪費(fèi)也相當(dāng)嚴(yán)重。 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展人類對(duì)自然資源的巨大消耗，節(jié)能、節(jié)約用水成為了社會(huì)的迫切需求，所以一種新的供水方案勢(shì)在必行，近年通過變頻器實(shí)現(xiàn)的恒壓供水方案很好的解決了傳統(tǒng)供水方案帶來的問題，相信這種方案將成為供水行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
2 傳統(tǒng)供水系統(tǒng)
1．單臺(tái)恒定轉(zhuǎn)速泵的供水系統(tǒng) 供水方式：是水泵直接將水從蓄水池中輸入供水管網(wǎng)，水泵從系統(tǒng)開始供水到停止供水期間一直恒速運(yùn)行； 優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉； 缺點(diǎn)：管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定，耗能大，水資源浪費(fèi)大。
2．定轉(zhuǎn)速泵加水塔的供水系統(tǒng) 供水方式：由水泵將水輸入水塔，再由水塔向管網(wǎng)供水。當(dāng)水塔內(nèi)水位低于一定位置時(shí)水泵開始工作，當(dāng)水位低于一定位置時(shí)水泵停止工作； 優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)前一種供水方式供水壓力比較恒定，耗能也相對(duì)較??； 缺點(diǎn)：設(shè)備投資大、占地面積大、水壓不可調(diào)、水泵起停頻繁對(duì)設(shè)備損耗大。
3．恒定轉(zhuǎn)速泵加氣壓罐的供水系統(tǒng) 供水方式：由水泵將水輸入氣壓罐，然后由氣壓罐向管網(wǎng)供水。當(dāng)氣壓罐內(nèi)氣壓低于一定壓力時(shí)水泵開始工作，當(dāng)氣壓罐內(nèi)氣壓高于一定壓力時(shí)水泵停止工作； 優(yōu)點(diǎn)：較水塔方式成本低； 缺點(diǎn)：水泵起停頻繁對(duì)設(shè)備損耗大，能耗大。
3 變頻器恒壓供水系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)
變頻器運(yùn)用先進(jìn)的客戶化設(shè)計(jì)理念，專注供水行業(yè)需求，將先進(jìn)的電機(jī)控制技術(shù)與恒壓供水控制邏輯完美的結(jié)合；豐富的供水控制邏輯功能，超強(qiáng)的過載能力，完善的故障保護(hù)，可以滿足各種供水系統(tǒng)的節(jié)能改造和應(yīng)用。
3.1 豐富的供水控制邏輯功能
（1）2種供水模式 恒壓供水調(diào)試模式主要用于檢測(cè)電機(jī)配線以及變頻器輸出端子的配線； 恒壓供水運(yùn)行模式是恒壓供水運(yùn)行時(shí)必需選擇的模式。 （2）水位檢測(cè)功能 水位檢測(cè)包含3種模式：不檢測(cè)水位信號(hào)，由開關(guān)量輸入端子輸入，由模擬量輸入端子輸入。水位檢測(cè)功能主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)蓄水池水位情況，根據(jù)不同情況采取不同的供水措施。水位下降時(shí)，當(dāng)水位下降到下限水位時(shí)系統(tǒng)按照備用設(shè)定壓力運(yùn)行，如果水位下降到缺水水位時(shí)系統(tǒng)將停掉當(dāng)前所有運(yùn)行的泵;水位上升時(shí)，當(dāng)水位上升到下限水位時(shí)系統(tǒng)重新啟動(dòng)水泵開始供水且此時(shí)按照備用壓力供水，如果水位上升到上限水位時(shí)則系統(tǒng)才按照正常壓力供水。 （3）水泵輪換功能 水泵輪換功能是為了解決當(dāng)供水系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定供水壓力的情況下一些水泵長(zhǎng)期處于停機(jī)狀態(tài)下以至發(fā)生生銹的情況。 （4）休眠功能 休眠功能是發(fā)生在當(dāng)當(dāng)前供水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到供水管網(wǎng)壓力一直處于超出期望設(shè)定壓力時(shí)，而此時(shí)變頻水泵任然處于下限頻率會(huì)零頻輸出狀態(tài)，如果此時(shí)休眠將節(jié)省電能，當(dāng)管網(wǎng)壓力下降后系統(tǒng)將重新喚醒繼續(xù)供水。 （5）多時(shí)段設(shè)定供水壓力 多時(shí)段設(shè)定壓力供水適用于如小區(qū)生活供水，這些地方不同時(shí)段用水水量有明顯差異。 （6）PID功能 對(duì)于輸入供水系統(tǒng)的設(shè)定壓力信號(hào)和反饋的管網(wǎng)壓力信號(hào)，通過PID調(diào)節(jié)特性使系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力最終趨向設(shè)定壓力。
3.2 超強(qiáng)的過載能力
150%額定輸出電流2分鐘； 180%額定輸出電流10秒； 3.3 完善的故障保護(hù) 當(dāng)變頻器報(bào)故障時(shí)，供水系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的處理方式進(jìn)行處理。系統(tǒng)包含兩種處理方式，一種為如果變頻器報(bào)故障直接停掉供水系統(tǒng)中的所有水泵，另一種為變頻器報(bào)故障時(shí)系統(tǒng)將切換到下一臺(tái)變頻泵運(yùn)行。
4 變頻器恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用案例
4.1 現(xiàn)場(chǎng)情況及接線
現(xiàn)場(chǎng)使用3臺(tái)異步電機(jī)、一臺(tái)DC0－10V量程為1Mpa的遠(yuǎn)程壓力表、一個(gè)0－10v量程的電位器、一個(gè)液位傳感器，由電位器信號(hào)來設(shè)置期望的管網(wǎng)壓力，遠(yuǎn)程壓力表信號(hào)反饋給HD31當(dāng)前管網(wǎng)實(shí)際壓力，液位傳感器監(jiān)測(cè)當(dāng)前蓄水池水量信息。變頻器通過液位傳感器傳回來的信息決定當(dāng)前系統(tǒng)是否還繼續(xù)從蓄水池抽水。當(dāng)蓄水池水量充分時(shí)，變頻器通過內(nèi)置的PID功能對(duì)電位器信號(hào)和遠(yuǎn)程壓力表信號(hào)運(yùn)算以達(dá)到期望的管網(wǎng)壓力.
4.1.1 調(diào)試過程
（1）按照上圖1進(jìn)行配線； （2）使能供水?dāng)U展功能，使能供水?dāng)U展卡； （3）按照電機(jī)銘牌設(shè)定水泵1的額定電流； （4）設(shè)置命令給定通道； （5）設(shè)置加減速時(shí)間、模擬量功能、端子功能； （6）調(diào)節(jié)兩個(gè)模擬量信號(hào)，根據(jù)實(shí)際表現(xiàn)來調(diào)整PID參數(shù)。
4.1.2 參數(shù)設(shè)置
| 功能參數(shù) | 參數(shù)說明 | 設(shè)定值及說明 |
| F00.04 | 通用擴(kuò)展卡選擇 | 2（選擇供水卡） |
| F00.05 | 擴(kuò)展應(yīng)用功能 | 1（使能供水功能） |
| F00.11 | 命令設(shè)定通道 | 1（端子給定命令端子） |
| F15.00 | DI1端子功能選擇 | 2（正轉(zhuǎn)命令給定） |
| P00.00 | 供水模式選擇 | 0（恒壓供水運(yùn)行模式） |
| P00.01 | 水位信號(hào)輸入選擇 | 1（由開關(guān)量輸入端子輸入） |
| P00.17 | 休眠功能使能 | 1（啟用休眠功能） |
| P01.00 | 水泵1類型選擇 | 1（變頻泵） |
| P01.01 | 水泵2類型選擇 | 2（工頻泵） |
| P01.02 | 水泵3類型選擇 | 2（工頻泵） |
| P03.00 | AI1功能選擇 | 1（模擬壓力設(shè)定） |
| P03.01 | AI2功能選擇 | 2（模擬反饋設(shè)定） |
| P03.05 | DI2功能選擇 | 15（進(jìn)水池上限水位） |
| P03.06 | DI3功能選擇 | 16（進(jìn)水池下限水位） |
| P03.07 | DI4功能選擇 | 17（進(jìn)水池缺水水位） |
| P03.15 | RLY1輸出功能選擇 | 1（水泵1變頻控制） |
| P03.16 | RLY2輸出功能選擇 | 2（水泵1工頻頻控制） |
| P03.17 | RLY3輸出功能選擇 | 4（水泵2工頻頻控制） |
| P03.18 | RLY4輸出功能選擇 | 6（水泵3工頻頻控制） |
| P03.19 | RLY5輸出功能選擇 | 15（休眠運(yùn)行指示） |
| P03.20 | RLY6輸出功能選擇 | 19（蓄水池缺水指示） |
| P03.21 | RLY7輸出功能選擇 | 23（供水系統(tǒng)運(yùn)行中指示） |
4.1.3 調(diào)試效果
設(shè)定期望管網(wǎng)壓力后起動(dòng)變頻器恒壓供水系統(tǒng)，通過HD31內(nèi)置的PID功能水泵1很快從0Hz調(diào)整到PID上限頻率運(yùn)行，此時(shí)還沒達(dá)到期望的管網(wǎng)壓力，超過加泵檢測(cè)時(shí)間后變頻器按照預(yù)先設(shè)定的減速時(shí)間立即由PID上下頻率減到下限頻率，同時(shí)將水泵2以工頻模式投入使用,然后水泵1重新按照PID調(diào)節(jié)出的頻率運(yùn)行，此時(shí)觀察遠(yuǎn)程壓力表反饋回來的信號(hào)基本穩(wěn)定在我們預(yù)先設(shè)定的管網(wǎng)壓力范圍內(nèi)。
5 結(jié)束語
多種壓力設(shè)定方式滿足了各種工程實(shí)施需求、先進(jìn)的PID調(diào)節(jié)功能保障了管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定、水位控制功能保證了在蓄水池水量不足的情況下暫停供水一方面節(jié)能另一方面減少了機(jī)械損耗、休眠控制功能保障了在管網(wǎng)壓力持續(xù)過大的情況下關(guān)閉所有水泵實(shí)現(xiàn)節(jié)能。實(shí)際使用表明變頻器很好的實(shí)現(xiàn)了恒壓供水，其優(yōu)異的電機(jī)性能，豐富的控制功能，穩(wěn)定可靠的表現(xiàn)最終贏得了客戶的認(rèn)可，變頻器將繼續(xù)為供水行業(yè)節(jié)能減排做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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