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專用變頻器在恒壓供水裝置中的應用

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標簽:水利工程管理,水利水電論文, 專用變頻器在恒壓供水裝置中的應用,http://www.nvlbio.live

  摘要:自從通用變頻器問世以來,變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速恒壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點,使我國供水行業的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恒壓供水調速系統實現水泵電機無級調速,依據用水量的變化自動調節系統的運行參數,在用水量的變化自動調節系統的運行參數,在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求,是當今最先進、合理的節能型供水系統。在實際應用中得到了很大的發展。

  關鍵詞:變頻 調速 恒壓 供水 調速 系統

  一、回顧

  一般規定城市管網的水壓只保證6層以下樓房的用水,其余上部各層均須“提升”水壓才能滿足用水要求。以前大多采用傳統的水塔、高位水箱,或氣壓罐式增壓設備,但它們都必須由水泵以高出實際用水高度的壓力來“提升”水量,其結果增大了水泵的軸功率和能量損耗。

  自從通用變頻器問世以來,變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速恒壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點,使我國供水行業的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恒壓供水調速系統實現水泵電機無級調速,依據用水量的變化自動調節系統的運行參數,在用水量的變化自動調節系統的運行參數,在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求,是當今最先進、合理的節能型供水系統。在實際應用中得到了很大的發展。隨著電力電子技術的飛速發展,變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器內置的各種功能,對合理設計變頻調速恒壓供水設備,降低成本,保證產品質量等方面有著非常重要的意義。

  新型供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比,不論是設備的投資,運行的經濟性,還是系統的穩定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優勢,而且具有顯著的節能效果。恒壓供水調速系統的這些優越性,引起國內幾乎所有供水設備廠家的高度重視,并不斷投入開發、生產這一高新技術產品。

  目前該產品正向著高可靠性、全數字化微機控制,多品種系列化的方向發展。追求高度智能化,系列標準化是未來供水設備適應城鎮建設成片開發`智能樓宇、網絡供水調度和整體規劃要求的必然趨勢。

  在短短的幾年內,調速恒壓供水系統經歷了一個逐步完善的發展過程,早期的單泵調速恒壓系統逐漸為多泵系統所代替。雖然單泵產品系統設計簡易可靠,但由于單泵電機深度調速造成水泵、電機運行效率低,而多泵型產品投資更為節省,運行效率高,被實際證明是最優的系統設計,很快發展成為主導產品。

  二、變頻控制恒壓供水控制方式

  眾所周知,水泵消耗功率與轉速的三次方成正比。即N=KN3N:為水泵消耗功率;n:為水泵運行時的轉速;K為比例系數。而水泵設計是按工頻運行時設計的,但供水時除高峰外,大部分時間流量較小,由于命名用了變頻技術及微機技術有微機控制,因此可以使水泵運行的轉速隨流量的變化而變化,最終達到節能的目的。實踐證明,使用變頻設備可使水泵運行平均轉速比工頻轉速降低20%,從而大大降低能耗,節能率可達20%-40%.

  目前國內各廠家生產的供水設備電控柜,除采用落后繼電接觸器控制方式外,大致有以下四類:

  邏輯電子電路控制方式:

  這類控制電路難以實現水泵機組全部軟啟動、全流量變頻調節。往往采用一臺泵固定于變頻狀態,其余泵均為工頻狀態的方式。因此控制精度較低、水泵切換時水壓波動大、調試較麻煩、工頻泵起動有沖擊、抗干擾能力較弱。但成本較低。

  單片微機電路控制方式:

  這類控制電路優于邏輯電路,但在應付不同管網、不同供水情況時調試較麻煩,追加功能時往往要對電路進行修改,不靈活也不方便。電路的可靠性和抗干擾能力都不是很高。

  帶PID回路調節器和/或可編程序控制器(PLC)的控制方式:

  該方式變頻器的作有是為電機提供可變頻率的電源,實現電機的無級調速,從而使管網水壓連續變化。傳感器的任務是檢測管網水壓。壓力設定單元為系統提供滿足用戶需要的水壓期望值。壓力設定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控制器后,經可編程控制器內部PID控制程序的計算,輸出給變頻器一個轉速控制信號。還有一種辦法是將壓力設定信號和壓力反饋信號送入PID回路調節器,由PID回路調節器在調節器內部進行運算后,輸入給變頻器一個轉速調節信號。

  由于變頻器的轉速控制信號是由可編程控制器或PID回路調節器給出的,所以對可編程控制器來計時,既要有模擬量輸入接口,又要有模擬量輸出接口。由于帶模擬量輸入/輸出接口的可編程控制器價格很高,這無形中就增加了供水設備的成本。若采用帶有模擬量輸入/數字量輸出的可編程控制器,則要在可編程控制器的數字量輸出口另接一塊PWM調制板,將可編程控制器輸出的數字量信號轉變為控制器的成本沒有降低,還增加了連線和附加設備,降低了整套設備的可靠性。如果采用一個開關量輸入/輸出的可編程控制器和一個PID回路調節器,其成本也和帶模擬量輸入/輸出的可編程控制器差不多。所以,在變頻調速恒壓給水控制設備中,PID控制信號的產生和輸出就成為降低給水設備成本的一個關鍵環節。

  新型變頻調速供水設備:

  針對傳統的變頻調供水設備的不足之處,國內外不少生產廠家近年來紛紛推出了一系列新型產品,如華為的TD2100;施耐德公司的Altivar58泵切換卡;SANKEN的SAMCO-I系列;ABB公司的ACS600、ACS400系列產品;富士公司的G11S/P11S系列產品;等等。這些產品將PID調節器以及簡易可編程控制器的功能都綜合進變頻器內,形成了帶有各種應用宏的新型變頻器。由于PID運算在變頻器內部,這就省去了對可編程控制器存貯容內部,這就省去了對可編程控制器存貯容量的要求和對PID算法的編程,而且PID參數的在線調試非常容易,這不僅降低了生產成本,而且大大提高了生產效率。由于變頻器內部自帶的PID調節器采用了優化算法,所以使水壓的調節十分平滑,穩定。同時,為了保證水壓反饋信號值的準確、不失值,可對該信號設置濾波時間常數,同時還可對反饋信號進行換算,使系統的調試非常簡單、方便。這類變頻器的價格僅比通用變頻器略微高一點,但功能卻強很多,所以采用帶有內置PID功能的變頻器生產出的恒壓供水設備,降低了設備成本,提高了生產效率,節省了安裝調試時間。在滿足工藝要求的情況下應優先采用。

  三、供水專用變頻器的功能

  供水專用變頻器=普通變頻器+PLC,是集供水控制和供水管理一體化的系統。內置供水專用PID調節器,只需加一只壓力傳感器,即可方便地組成供水閉環控制系統。傳感器反饋的水壓信號直接送入變頻器自帶的PID調節器輸入口,而壓力設定既可以使用變頻器的鍵盤設定,也可以采用一只電位器以模擬量的形式送入。每日可設定多段壓力運行,以適應供水壓力的需要。也可設定指定日供水壓力的需要。也可設定指定日供水壓力控制。面板可以直接顯示壓力反饋值(Mpa)。

  系統供水有兩種基本運行方式:變頻泵固定方式和變泵循環方式。變頻泵固定方式最多可以控制7臺泵,可選擇“先開先關”和“先開后關”(適用泵容量不用場合)2種水泵關閉順序。變頻泵循環方式最多可以控制4臺泵,系統以“先開先關”的順序關泵。靈活配置常規泵、消防泵、排污泵、休眼泵,便于實現供水泵房全面自動化。工作泵與備用泵不固死,可自動定時輪換?梢杂行У胤乐挂驗閭溆帽瞄L期不用時發生的銹死現象,提高了設備的綜合利用率,降低了維護費用。工作小時自動累計功能,方便節能分析和設備狀況維護。夜間供水量急劇減少時,可方便指定每日休眼工作的起始/停止時刻,并可設定休眼時的壓力給定值。休眼期間,只有休眼水泵工作,變頻器只監測管網壓力,當壓力低于設定壓力時,系統自動喚醒。變頻泵投入工作,當壓力高于設定值時,系統再次進入休眠狀態,只有休眠水泵運行。這樣,能最大限度地節水節電功效。具有零星停機功能,在用戶不用水的情況下會自動停機。故障泵退出功能,水泵出現損壞時,讓故障泵自動退出工作。有消防信號外部輸入接口,當有火警或消防信號到來時,系統能自動世換到消防模式,有多種消防工作模式可選,主要根據消防和生活管網是否共用,以及進水池是否共用等條件來進行選擇。另有消防泵自動巡檢功能,定時巡檢周期可設定。

  利用通訊功能,可實現聯網控制。便于樓宇自動化和管理。

  另外還有一些功能,如排污泵控制功能、進水池液位檢測及控制、管網超壓/欠壓保護功能、溫差及壓差控制、故障自動電話撥號(當供水系統或變頻器發生故障時,通過內置的RS232C串行通訊接口,與外接的MODEM設備進行信號連接,自動啟動預先設定的電話號碼和信息,及時通知設備維護人員進行相應處理,可以方便地實現泵房無人職守運行)。

  由此可見,供水專用變頻器具有強大的功能,能滿足供水系統的各種控制方案。若加上小型PLD,就可以滿足更復雜的工藝要求。

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