變頻器在水設備控制系統的應用案例

　　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ABBA CS 600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(Al);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、12t、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ISO 9001和ISO 4001等。ABB變頻器的直接轉矩控制(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。ACS 600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S 7-200型。SIMATIC S 7-200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。

　　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。