變頻應用案例:變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應用
變頻應用案例:變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應用
1 引言
傳統(tǒng)的供水方案不僅前期投資成本高，而且后期維護成本和人工投入也很高，除此之外供水壓力不穩(wěn)定，耗電量大，水資源浪費也相當嚴重。 隨著社會的不斷發(fā)展人類對自然資源的巨大消耗，節(jié)能、節(jié)約用水成為了社會的迫切需求，所以一種新的供水方案勢在必行，近年通過變頻器實現(xiàn)的恒壓供水方案很好的解決了傳統(tǒng)供水方案帶來的問題，相信這種方案將成為供水行業(yè)的發(fā)展趨勢。
2 傳統(tǒng)供水系統(tǒng)
1．單臺恒定轉速泵的供水系統(tǒng) 供水方式：是水泵直接將水從蓄水池中輸入供水管網(wǎng)，水泵從系統(tǒng)開始供水到停止供水期間一直恒速運行； 優(yōu)點：系統(tǒng)簡單，造價低廉； 缺點：管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定，耗能大，水資源浪費大。
2．定轉速泵加水塔的供水系統(tǒng) 供水方式：由水泵將水輸入水塔，再由水塔向管網(wǎng)供水。當水塔內水位低于一定位置時水泵開始工作，當水位低于一定位置時水泵停止工作； 優(yōu)點：相對前一種供水方式供水壓力比較恒定，耗能也相對較?。?缺點：設備投資大、占地面積大、水壓不可調、水泵起停頻繁對設備損耗大。
3．恒定轉速泵加氣壓罐的供水系統(tǒng) 供水方式：由水泵將水輸入氣壓罐，然后由氣壓罐向管網(wǎng)供水。當氣壓罐內氣壓低于一定壓力時水泵開始工作，當氣壓罐內氣壓高于一定壓力時水泵停止工作； 優(yōu)點：較水塔方式成本低； 缺點：水泵起停頻繁對設備損耗大，能耗大。
3 變頻器恒壓供水系統(tǒng)技術特點
變頻器運用先進的客戶化設計理念，專注供水行業(yè)需求，將先進的電機控制技術與恒壓供水控制邏輯完美的結合；豐富的供水控制邏輯功能，超強的過載能力，完善的故障保護，可以滿足各種供水系統(tǒng)的節(jié)能改造和應用。
3.1 豐富的供水控制邏輯功能
（1）2種供水模式 恒壓供水調試模式主要用于檢測電機配線以及變頻器輸出端子的配線； 恒壓供水運行模式是恒壓供水運行時必需選擇的模式。 （2）水位檢測功能 水位檢測包含3種模式：不檢測水位信號，由開關量輸入端子輸入，由模擬量輸入端子輸入。水位檢測功能主要實現(xiàn)監(jiān)測蓄水池水位情況，根據(jù)不同情況采取不同的供水措施。水位下降時，當水位下降到下限水位時系統(tǒng)按照備用設定壓力運行，如果水位下降到缺水水位時系統(tǒng)將停掉當前所有運行的泵;水位上升時，當水位上升到下限水位時系統(tǒng)重新啟動水泵開始供水且此時按照備用壓力供水，如果水位上升到上限水位時則系統(tǒng)才按照正常壓力供水。 （3）水泵輪換功能 水泵輪換功能是為了解決當供水系統(tǒng)長期穩(wěn)定供水壓力的情況下一些水泵長期處于停機狀態(tài)下以至發(fā)生生銹的情況。 （4）休眠功能 休眠功能是發(fā)生在當當前供水系統(tǒng)監(jiān)測到供水管網(wǎng)壓力一直處于超出期望設定壓力時，而此時變頻水泵任然處于下限頻率會零頻輸出狀態(tài)，如果此時休眠將節(jié)省電能，當管網(wǎng)壓力下降后系統(tǒng)將重新喚醒繼續(xù)供水。 （5）多時段設定供水壓力 多時段設定壓力供水適用于如小區(qū)生活供水，這些地方不同時段用水水量有明顯差異。 （6）PID功能 對于輸入供水系統(tǒng)的設定壓力信號和反饋的管網(wǎng)壓力信號，通過PID調節(jié)特性使系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力最終趨向設定壓力。
3.2 超強的過載能力
150%額定輸出電流2分鐘； 180%額定輸出電流10秒； 3.3 完善的故障保護 當變頻器報故障時，供水系統(tǒng)會根據(jù)預先設定的處理方式進行處理。系統(tǒng)包含兩種處理方式，一種為如果變頻器報故障直接停掉供水系統(tǒng)中的所有水泵，另一種為變頻器報故障時系統(tǒng)將切換到下一臺變頻泵運行。
4 變頻器恒壓供水系統(tǒng)應用案例
4.1 現(xiàn)場情況及接線
現(xiàn)場使用3臺異步電機、一臺DC0－10V量程為1Mpa的遠程壓力表、一個0－10v量程的電位器、一個液位傳感器，由電位器信號來設置期望的管網(wǎng)壓力，遠程壓力表信號反饋給HD31當前管網(wǎng)實際壓力，液位傳感器監(jiān)測當前蓄水池水量信息。變頻器通過液位傳感器傳回來的信息決定當前系統(tǒng)是否還繼續(xù)從蓄水池抽水。當蓄水池水量充分時，變頻器通過內置的PID功能對電位器信號和遠程壓力表信號運算以達到期望的管網(wǎng)壓力.
4.1.1 調試過程
（1）按照上圖1進行配線； （2）使能供水擴展功能，使能供水擴展卡； （3）按照電機銘牌設定水泵1的額定電流； （4）設置命令給定通道； （5）設置加減速時間、模擬量功能、端子功能； （6）調節(jié)兩個模擬量信號，根據(jù)實際表現(xiàn)來調整PID參數(shù)。
4.1.2 參數(shù)設置
| 功能參數(shù) | 參數(shù)說明 | 設定值及說明 |
| F00.04 | 通用擴展卡選擇 | 2（選擇供水卡） |
| F00.05 | 擴展應用功能 | 1（使能供水功能） |
| F00.11 | 命令設定通道 | 1（端子給定命令端子） |
| F15.00 | DI1端子功能選擇 | 2（正轉命令給定） |
| P00.00 | 供水模式選擇 | 0（恒壓供水運行模式） |
| P00.01 | 水位信號輸入選擇 | 1（由開關量輸入端子輸入） |
| P00.17 | 休眠功能使能 | 1（啟用休眠功能） |
| P01.00 | 水泵1類型選擇 | 1（變頻泵） |
| P01.01 | 水泵2類型選擇 | 2（工頻泵） |
| P01.02 | 水泵3類型選擇 | 2（工頻泵） |
| P03.00 | AI1功能選擇 | 1（模擬壓力設定） |
| P03.01 | AI2功能選擇 | 2（模擬反饋設定） |
| P03.05 | DI2功能選擇 | 15（進水池上限水位） |
| P03.06 | DI3功能選擇 | 16（進水池下限水位） |
| P03.07 | DI4功能選擇 | 17（進水池缺水水位） |
| P03.15 | RLY1輸出功能選擇 | 1（水泵1變頻控制） |
| P03.16 | RLY2輸出功能選擇 | 2（水泵1工頻頻控制） |
| P03.17 | RLY3輸出功能選擇 | 4（水泵2工頻頻控制） |
| P03.18 | RLY4輸出功能選擇 | 6（水泵3工頻頻控制） |
| P03.19 | RLY5輸出功能選擇 | 15（休眠運行指示） |
| P03.20 | RLY6輸出功能選擇 | 19（蓄水池缺水指示） |
| P03.21 | RLY7輸出功能選擇 | 23（供水系統(tǒng)運行中指示） |
4.1.3 調試效果
設定期望管網(wǎng)壓力后起動變頻器恒壓供水系統(tǒng)，通過HD31內置的PID功能水泵1很快從0Hz調整到PID上限頻率運行，此時還沒達到期望的管網(wǎng)壓力，超過加泵檢測時間后變頻器按照預先設定的減速時間立即由PID上下頻率減到下限頻率，同時將水泵2以工頻模式投入使用,然后水泵1重新按照PID調節(jié)出的頻率運行，此時觀察遠程壓力表反饋回來的信號基本穩(wěn)定在我們預先設定的管網(wǎng)壓力范圍內。
5 結束語
多種壓力設定方式滿足了各種工程實施需求、先進的PID調節(jié)功能保障了管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定、水位控制功能保證了在蓄水池水量不足的情況下暫停供水一方面節(jié)能另一方面減少了機械損耗、休眠控制功能保障了在管網(wǎng)壓力持續(xù)過大的情況下關閉所有水泵實現(xiàn)節(jié)能。實際使用表明變頻器很好的實現(xiàn)了恒壓供水，其優(yōu)異的電機性能，豐富的控制功能，穩(wěn)定可靠的表現(xiàn)最終贏得了客戶的認可，變頻器將繼續(xù)為供水行業(yè)節(jié)能減排做出應有的貢獻。
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