變頻器在恒壓供水方面的應(yīng)用
一、變頻調(diào)速的特點(diǎn)及分析
用戶用水量一般是動(dòng)態(tài)的,因此供水不足或供水過(guò)剩的情況時(shí)有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上,即用水多而供水少,則壓力低;用水少而供水多,則壓力大。保持供水壓力的恒定,可使供水和用水之間保持平衡,即用水多時(shí)供水也多,用水少時(shí)供水也少,從而提高了供水的質(zhì)量。
恒壓供水系統(tǒng)對(duì)于用戶是非常重要的。在生產(chǎn)生活供水時(shí),若自來(lái)水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水,可能影響生活質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響生存安全,如發(fā)生火災(zāi)時(shí),若供水壓力不足或或無(wú)水供應(yīng),不能迅速滅火,可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以,用水區(qū)域采用恒壓供水系統(tǒng),能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
隨著電力技術(shù)的發(fā)展,變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完善,以變頻調(diào)速為核心的智能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備,起動(dòng)平穩(wěn),起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi),從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊;由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了,從而可延長(zhǎng)泵和閥門等東西的使用壽命;可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)。其穩(wěn)定安全的運(yùn)行性能、簡(jiǎn)單方便的操作方式、以及齊全周到的功能,將使供水實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力,最終達(dá)到高效率的運(yùn)行目的。
二、恒壓供水的變頻應(yīng)用方式
通常在同一路供水系統(tǒng)中,設(shè)置多臺(tái)常用泵,供水量大時(shí)多臺(tái)泵全開(kāi),供水量小時(shí)開(kāi)一臺(tái)或兩臺(tái)。在采用變頻調(diào)速進(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(tái)變頻器;其二是每臺(tái)水泵配用一臺(tái)變頻器。后種方法根據(jù)壓力反饋信號(hào),通過(guò)PID運(yùn)算自動(dòng)調(diào)整變頻器輸出頻率,改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,最終達(dá)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(fù)雜,是未來(lái)的發(fā)展方向,我公司開(kāi)發(fā)BC2100系列恒壓供水控制系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)一變頻器控制任意數(shù)馬達(dá)的功能。下面講到的原理都是一變頻器拖動(dòng)多馬達(dá)的系統(tǒng)。
三、PID控制原理
根據(jù)反饋原理:要想維持一個(gè)物理量不變或基本不變,就應(yīng)該引這個(gè)物理量與恒值比較,形成閉環(huán)系統(tǒng)。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(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點(diǎn)是非線性、大慣性的系統(tǒng),現(xiàn)在控制和PID相結(jié)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(yīng)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(xiàn)該算法,同時(shí)對(duì)PLC的編程來(lái)時(shí)現(xiàn)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。
要想維持供水網(wǎng)的壓力不變,根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件,由于供水系統(tǒng)管道長(zhǎng)、管徑大,管網(wǎng)的充壓都較慢,故系統(tǒng)是一個(gè)大滯后系統(tǒng),不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制,而采用PLC參與控制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。
四、變頻控制原理
用變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水,與用調(diào)節(jié)閥門來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水相比,節(jié)能效果十分顯著(可根據(jù)具體情況計(jì)算出來(lái))。其優(yōu)點(diǎn)是:
1、 起動(dòng)平衡,起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi),從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊;
2、 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了,從而可延長(zhǎng)泵和閥門等的使用壽命;
3、 可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng);
一般地說(shuō),當(dāng)由一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí),只需使變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量與實(shí)際電動(dòng)機(jī)容量相符即可。當(dāng)一臺(tái)變頻器同時(shí)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí),原則上變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量應(yīng)等于兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的容量之和。但如在高峰負(fù)載時(shí)的用水量比兩臺(tái)水泵全速供水量相差很多時(shí),
可考慮適當(dāng)減小變頻器的容量,但應(yīng)注意留有足夠的容量。
雖然水泵在低速運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)的工作電流較小。但是,當(dāng)用戶的用水量變化頻繁時(shí),電動(dòng)機(jī)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(jī)的額定電流,導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。因此,電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)是必需的。對(duì)于這種由于頻繁地升、降速而積累起來(lái)的溫升,變頻器內(nèi)的電子熱保護(hù)功能是難以起到保護(hù)作用的,所以應(yīng)采用熱繼電器來(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)。
在主要功能預(yù)置方面,最高頻率應(yīng)以電動(dòng)機(jī)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(diào)節(jié)器的情況下,升、降速時(shí)間應(yīng)盡量設(shè)定得短一些,以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能時(shí),只要在預(yù)置時(shí)設(shè)定PID功能有效,則所設(shè)定的升速和降速時(shí)間將自動(dòng)失效。
五、恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)
1、 節(jié)電:優(yōu)化的節(jié)能控制軟件,使水泵實(shí)現(xiàn)最大限度地節(jié)能運(yùn)行;
2、 節(jié)水:根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力,自動(dòng)控制水泵出水量,減少了水的跑、漏現(xiàn)象;
3、 運(yùn)行可靠:由變頻器實(shí)現(xiàn)泵的軟起動(dòng),使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無(wú)沖擊切換,防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限,管道破裂。
4、 聯(lián)網(wǎng)功能:采用全中文工控組態(tài)軟件,實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)站點(diǎn),如電機(jī)的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個(gè)站點(diǎn)的用電量,累積每臺(tái)泵的出水量,同時(shí)提供各種形式的打印報(bào)表,以便分析統(tǒng)計(jì)。
5、 控制靈活:分段供水,定時(shí)供水,手動(dòng)選擇工作方式。
6、 自我保護(hù)功能完善:如某臺(tái)泵出現(xiàn)故障,主動(dòng)向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信息,同時(shí)啟動(dòng)備用泵,以維持供水平衡。萬(wàn)一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障,用戶可以直接操作手動(dòng)系統(tǒng),以保護(hù)供水。
六、系統(tǒng)應(yīng)用范圍
1、 自來(lái)水廠、加壓泵房
2、 居民生活區(qū)、賓館及其它建筑
3、 企業(yè)生產(chǎn)用水
4、 鍋爐循環(huán)水系統(tǒng)
5、 農(nóng)田灌溉系統(tǒng)
山東新壬環(huán)??萍脊旧a(chǎn)的各系列產(chǎn)品,技術(shù)成熟,設(shè)備先進(jìn),注重每一個(gè)細(xì)節(jié),保證了產(chǎn)品的質(zhì)量,作為一家擁有10年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的企業(yè),我們一貫秉著先做人,后做事,質(zhì)量至上,誠(chéng)信為本的理念,為您提供最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品,最合理的價(jià)格,我們與專業(yè)的物流商合作,保證
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