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變頻器在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用帶實(shí)例

1 引 言

      在送水工程中，為了維持恒壓供水而又節(jié)能，除了不用大桶槽或虛耗能源的節(jié)流閥而能維持恒壓，還必須防止泵浦急速開停循環(huán)而導(dǎo)致壓力涌浪。采用變頻器是個(gè)好的解決方法，但在控制上需要技巧。一般變頻器由外部PLC或PID控制器接受運(yùn)轉(zhuǎn)指令，整合調(diào)整有一定難度并且比較耗時(shí)。臺(tái)達(dá) VFD-F水泵專用變頻器使用內(nèi)建泵浦控制邏輯，大幅簡化了送水系統(tǒng)的變速控制。

2　恒壓供水設(shè)備變頻調(diào)速特性

按照電機(jī)理論，電機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：

      ：P為電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，S為轉(zhuǎn)差率，f為供電電源頻率，n為電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。從公式可以看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而可以連續(xù)方便地改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。風(fēng)機(jī)是泵類負(fù)載，屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n、流量Q、壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n, H∝n2, P∝n3，即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比。

      由上述分析可知，通過改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就可方便地改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，保證空氣燃料比的優(yōu)化；通過改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可以有效保證系統(tǒng)期望的工況，降低系統(tǒng)的電動(dòng)損耗。在監(jiān)控系統(tǒng)中使用變頻調(diào)速技術(shù)（變頻器）有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)、自由停車。電機(jī)均通過變頻器或軟起動(dòng)從0—50HZ作緩慢加速起動(dòng)，減少了機(jī)泵因突然高速起動(dòng)所帶來的影響，減少了直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊；

（2）可提高功率因數(shù)，改善電動(dòng)機(jī)電源質(zhì)量，保證電動(dòng)機(jī)的功率與實(shí)際負(fù)荷相匹配，達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的目的；

（3）可消除機(jī)泵的喘振現(xiàn)象，使機(jī)泵運(yùn)行處于最佳工況狀態(tài)；

（4）可方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，使被調(diào)節(jié)量得到更平穩(wěn)的調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

使用變頻調(diào)速技術(shù)不僅調(diào)節(jié)方便，而且節(jié)能效果也是很明顯的，設(shè)電動(dòng)機(jī)額定功率為PN，額定轉(zhuǎn)速為nN, 轉(zhuǎn)速為n時(shí)實(shí)際輸出功率為P，則節(jié)能（用功率表示）△P可以表示為：

如取，則△P=0.67PN , 即節(jié)能效果在理想情況下可達(dá)到67%，可見只要采用變頻調(diào)速技術(shù)，用變頻調(diào)速其節(jié)能效果是很顯著的。

3 基于變頻調(diào)速的恒壓供水控制系統(tǒng)

      基于變頻調(diào)速的恒壓供水控制系統(tǒng)如圖1所示。在圖1控制系統(tǒng)中，壓力及流量是泵浦控制的兩個(gè)重要參數(shù)。VFD-F可借助壓力或流量傳感器回傳的電壓或電流信號(hào)持續(xù)跟蹤壓力及流量，泵浦按預(yù)先設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)方式工作或停止,可大幅度節(jié)電并延長馬達(dá)及泵浦的使用壽命?？刂贫嗯_(tái)泵浦為了提高流量，可使用一臺(tái)以上泵浦組成控制系統(tǒng)，VFD-F可使用內(nèi)建Relay(或選購Relay卡)控制額外泵浦在需要時(shí)的起動(dòng)或停止，以維持恒壓。VFD-F變頻器參數(shù)的特別設(shè)置，可防止擾人的開開停停，提供泵浦之間平順的轉(zhuǎn)移及維持壓力在容許的誤差范圍。VFD-F可控制任何以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的泵浦，內(nèi)建最小速度設(shè)定點(diǎn)可符合深井泵馬達(dá)制造廠家的最低速度要求。由于VFD-F變頻器可使用V/F曲線，設(shè)定提供低速能達(dá)到100%的額定轉(zhuǎn)矩，提供正排量泵浦低轉(zhuǎn)速時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩，使用者不必加大變頻器與馬達(dá)容量，使用Line-shaft透平泵浦時(shí)可消除危險(xiǎn)轉(zhuǎn)速。

4　結(jié)束語

      泵浦控制系統(tǒng)在各種類型的水站和供配水站有廣泛的應(yīng)用，文中討論的只是最簡單的應(yīng)用情況。由于臺(tái)達(dá)VFD-F變頻器是系列產(chǎn)品，有廣泛的適應(yīng)性，歡迎對(duì)產(chǎn)品感興趣的用戶與我們合作。