ABB變頻器在變頻穩壓給水設備控制系統的應用

變頻穩壓給水設備系統的構成及原理

      變頻穩壓給水設備控制系統通過(guò)測到的管網(wǎng)壓力，經(jīng)變頻器的內置PID調節器運算后，調節輸出頻率，實(shí)現管網(wǎng)的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號（一般可作為管網(wǎng)壓力極限信號）可適時(shí)通知PLC進(jìn)行變頻泵邏輯切換。為防止水錘現象的產(chǎn)生，泵的啟停將聯(lián)動(dòng)其出口閥門(mén)。

 

變頻穩壓給水設備選型說(shuō)明

      變頻穩壓給水設備供水系統主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。

1. 供水系統選用原則

(1)蓄水池容量應大于每小時(shí)最大供水量。

(2)水泵揚程應大于實(shí)際供水高度。

(3)水泵流量總和應大于實(shí)際最大供水量。

(4)變頻控制柜選型：

用戶(hù)可根據供水量和供水高度確定水泵型號及臺數，然后對控制柜進(jìn)行選型。

2. 變頻器

      根據工藝要求，建議配用ABB ACS600系列變頻器。ACS 600系列變頻器是ABB公司采用直接轉矩控制（DTC）技術(shù)，結合諸多先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍，優(yōu)良的速度控制和轉矩控制特性完整的保護功能以及靈活的編程能力，較高的可靠性和較小的體積。

 

變頻穩壓給水設備主要技術(shù)數據：

·功率范圍：2.2-3000kW

·電源電壓：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；

·電源頻率：48-63Hz

·控制連接：2個(gè)可編程的模擬輸入（AI）；1個(gè)可編程的模擬輸出（AO）；5個(gè)可編程的數字輸入（DI）；2個(gè)可編程的數字輸出（DO）。

·連續負載能力：150% In，每10分鐘允許1分鐘

·串行通訊能力：標準的RS—485接口可使變頻器方便地與計算機連接。

·保護特性：過(guò)流保護、I2t、過(guò)壓保護、欠壓保護、過(guò)熱保護、短路保護、接地保護、欠壓緩沖、電機欠/過(guò)載保護、堵轉保護、串行通訊故障保護、AI信號丟失保護等。

外型結構緊湊，安裝方便。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)多種電氣安全規范認證，符合GE、UL及質(zhì)量認證體系ISO9001和ISO4001等。

      ABB變頻器獨特的直接轉矩控制（DTC）功能是目前最佳的電機控制方式，它可以對所有交流電機的核心變量進(jìn)行直接控制，無(wú)需速度反饋就可以實(shí)現電機速度和轉矩的精確控制。

      ACS600變頻器內置PID、PFC、預磁通等八種應用宏，只需選擇需要的應用宏，相應的所有參數都自動(dòng)設置，輸入輸出端子也將自動(dòng)配置，這些預設的應用宏配置大大節約了調試時(shí)間，減少出錯。

3. 可編程序控制器

      PLC建議采用西門(mén)子S7-200型。SIMATIC S7-200 可編程序控制器是模塊化中小型PLC系統，能滿(mǎn)足中等性能要求的應用；大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿(mǎn)足和適應自動(dòng)控制任務(wù)，各種單獨的模塊之泛組合以用于擴展；簡(jiǎn)單實(shí)用的分散式結構和多界面網(wǎng)絡(luò )能力，使得應用十分靈活；方便用戶(hù)和簡(jiǎn)易的無(wú)風(fēng)扇設計；當控制任務(wù)增加時(shí)，可以自由擴展；大范圍的集成功能使得它的功能非常強勁。

      多種的性能遞增的CPU和豐富的且帶有許多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶(hù)可以完全根據實(shí)際應用選擇合適的模塊。當任務(wù)規模擴大，可隨時(shí)使用附加模塊對PLC進(jìn)行擴展。

 

變頻穩壓給水設備應用范圍

1. 該系統既可用于生產(chǎn)、生活用水，亦可用于熱水供應，恒壓噴淋等系統。

a. 可廣泛用于工業(yè)企業(yè)、生活、生產(chǎn)供水系統及企業(yè)自備并改造工程，自來(lái)水廠(chǎng)、生活小區及消防供水系統。

b. 可用于各種場(chǎng)合的恒壓、變壓、冷卻水和循環(huán)供水系統。

c. 可用于污水泵站、污水處理及污水提升系統。

d. 可用于農業(yè)排灌、園林噴淋、水景和音樂(lè )噴泉系統。

e. 可用于賓館、大型公共建筑供水及消防系統。

2. 技術(shù)指標

a．最大供水高度：200米

b．最大流量：1000立方米/小時(shí)

c．壓力波動(dòng)：≤0.25兆帕

d．水泵電機功率：0.75KW-280KW

 

變頻穩壓給水設備概述

      長(cháng)沙中贏(yíng)供水設備有限公司建廠(chǎng)以來(lái)一直從事變頻穩壓給水設備的研制，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)變頻穩壓給水設備，恒壓供水設備，無(wú)塔供水設備，管網(wǎng)疊壓供水設備，變頻調速供水設備，不銹鋼無(wú)負壓變頻穩壓給水設備，無(wú)負壓供水設備，自來(lái)水供水設備。

   　該變頻穩壓給水設備突出優(yōu)點(diǎn)是，不需建造水塔，投資小、占地少，采用水氣自動(dòng)調節、自動(dòng)運轉、并能與自來(lái)水自動(dòng)并網(wǎng)，停電后仍可供水，調試后數年不需看管。比建造水塔節約投資70％，比建造高位水箱節約投資60％，大大節約土建投資，廣泛用于企事業(yè)單位、住宅區及農村的生產(chǎn)、生活、辦公用水。供水戶(hù)在20--20000戶(hù)。日供水量在20—50000m3，供水高度達150米，即50層樓房。

　　使用我公司變頻穩壓給水設備，只需在鍋爐房或地下室，擠出一點(diǎn)地方即可安裝，有自來(lái)水的單位，使用該設備可以調節高峰用水量，增加水壓，能在高峰用水時(shí)，滿(mǎn)足大面積用水和高樓層用水。沒(méi)自來(lái)水的單位、工廠(chǎng)或農村，只需用該設備接通水源即可得到同水塔一樣的效果，使您滿(mǎn)意的用上自來(lái)水，我公司生產(chǎn)的設備為一體型設備，保證現場(chǎng)施工5天安裝完畢。歡迎廣大用戶(hù)到公司看樣訂貨。

 

變頻穩壓給水設備特點(diǎn)

   ■　采用微機控制、壓力分級控制及手動(dòng)控制等三種不同控制方式，確保設備的可靠性。

   ■　能夠實(shí)現電機軟啟動(dòng)，大大減少啟動(dòng)負荷和壓力波動(dòng)，實(shí)現恒壓供水，節能效果顯著(zhù)。

   ■　采用高可靠性管路附件及電器無(wú)觸點(diǎn)控制方式，大大提高了設備使用壽命。

   ■　系統配備小型緩沖壓力調節罐，大大減輕管網(wǎng)的水錘現象。還配備小流量定壓泵，起小流量范圍內的供水及保證消防系統常備壓的作用。

   ■　設有斷相、過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)載、失速及無(wú)水等各種保護功能及故障顯示和報警裝置。

   ■　設備占地面積和高度較小，靈活機動(dòng)，安裝調試方便，省工省時(shí)，節省投資。

 

變頻穩壓給水設備適用范圍：

   ● 生產(chǎn)用水：供水量1～1300m3/h

   ● 生活用水：可供1～120000戶(hù)居民用水

   ● 消防用水：可用于1～3類(lèi)建筑物的消防用水

 

變頻穩壓給水設備變頻應用方式

　 通常在同一路供水系統中，設置多臺常用泵，供水量大時(shí)多臺泵全開(kāi)，供水量小時(shí)開(kāi)一臺或兩臺。在采用變頻穩壓給水設備進(jìn)行恒壓供水時(shí)，就用兩種方式，其一是所有水泵配用一臺變頻器；其二是每臺水泵配用一臺變頻器。后種方法根據壓力反饋信號，通過(guò)PID運算自動(dòng)調整變頻器輸出頻率，改變電動(dòng)機轉速，最終達到管網(wǎng)恒壓的目的，就一個(gè)閉環(huán)回路，較簡(jiǎn)單，但成本高。前種方法成本低，性能不比后種差，但控制程序較復雜，是未來(lái)的發(fā)展方向，我公司開(kāi)發(fā)NKL-A系列變頻穩壓給水設備系統就可實(shí)現一變頻器控制任意數馬達的功能。下面講到的原理都是一變頻器拖動(dòng)多馬達的系統。

 

變頻穩壓給水設備變頻控制原理

     用變頻調速來(lái)實(shí)現恒壓供水，與用調節閥門(mén)來(lái)實(shí)現恒壓供水相比，節能效果十分顯著(zhù)（可根據具體情況計算出來(lái)）。其優(yōu)點(diǎn)是：

   a、 起動(dòng)平衡，起動(dòng)電流可限制在額定電流以?xún)?，從而避免了起?dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊；

   b、 由于泵的平均轉速降低了，從而可延長(cháng)泵和閥門(mén)等的使用壽命；

   c、 可以消除起動(dòng)和停機時(shí)的水錘效應；

　 一般地說(shuō)，當由一臺變頻器控制一臺電動(dòng)機時(shí)，只需使變頻器的配用電動(dòng)機容量與實(shí)際電動(dòng)機容量相符即可。當一臺變頻器同時(shí)控制兩臺電動(dòng)機時(shí)，原則上變頻器的配用電動(dòng)機容量應等于兩臺電動(dòng)機的容量之和。但如在高峰負載時(shí)的用水量比兩臺水泵全速供水量相差很多時(shí)，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(shí)，電動(dòng)機的工作電流較小。但是，當用戶(hù)的用水量變化頻繁時(shí)，電動(dòng)機將處于頻繁的升、降速狀態(tài)，而升、降速的電流可略超過(guò)電動(dòng)機的額定電流，導致電動(dòng)機過(guò)熱。因此，電動(dòng)機的熱保護是必需的。對于這種由于頻繁地升、降速而積累起來(lái)的溫升，變頻器內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(lái)進(jìn)行電動(dòng)機的熱保護。

　 在主要功能預置方面，最高頻率應以電動(dòng)機的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。升、降速時(shí)間在采用PID調節器的情況下，升、降速時(shí)間應盡量設定得短一些，以免影響由PID調節器決定的動(dòng)態(tài)響應過(guò)程。如變頻器本身具有PID調節功能時(shí)，只要在預置時(shí)設定PID功能有效，則所設定的升速和降速時(shí)間將自動(dòng)失效。

 

變頻穩壓給水設備PID控制原理

　 根據反饋原理：要想維持一個(gè)物理量不變或基本不變，就應該引這個(gè)物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統。我們要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統。但被控制的系統特點(diǎn)是非線(xiàn)性、大慣性的系統，現在控制和PID相結合的方法，在壓力波動(dòng)較大時(shí)使用模糊控制，以加快響應速度；在壓力范圍較小時(shí)采用PID來(lái)保持靜態(tài)精度。這通過(guò)PLC加智能儀表可時(shí)現該算法，同時(shí)對PLC的編程來(lái)時(shí)現泵的工頻與變頻之間的切換。實(shí)踐證明，使用這種方法是可行的，而且造價(jià)也不高。

　 變頻穩壓給水設備要想維持供水網(wǎng)的壓力不變，根據反饋定理在管網(wǎng)系統的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統管道長(cháng)、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢，故系統是一個(gè)大滯后系統，不易直接采用PID調節器進(jìn)行控制，而采用PLC參與控制的方式來(lái)實(shí)現對控制系統調節作用。