導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇變頻供水，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

[關(guān)鍵詞]水利工程；自動(dòng)化；變頻；供水；

中圖分類號(hào)：TV 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

前言

隨著自動(dòng)化的快速發(fā)展和在各個(gè)領(lǐng)域的滲透，使基于自動(dòng)化技術(shù)的水利工程建設(shè)和管理發(fā)展到了一個(gè)新的水平，并展示出了強(qiáng)勁的生命力和應(yīng)用前景。特別是變頻供水技術(shù)的成熟和迅速普及，給水利自動(dòng)化提出了新的要求。近年來(lái)，伴隨著大量供水輸水工程的建設(shè)及改造，變頻供水技術(shù)在水利工程中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛。變頻供水技術(shù)的廣泛應(yīng)用標(biāo)志著水利行業(yè)技術(shù)水平隨著時(shí)代的發(fā)展不斷進(jìn)步。

二、變頻器簡(jiǎn)介

變頻器的英文譯名是VFD（Variable-frequency Drive），是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)元件。變頻器之所以能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速功能，主要是變頻器能夠?qū)㈦娫吹娜?或單相)交流電，經(jīng)整流橋整流為直流電(交—直變換)，再把直流電經(jīng)逆變器變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相(或單相)交流電源(直—交變換)。其間電能不發(fā)生任何變化，而只有頻率發(fā)生改變。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：

式中：n--轉(zhuǎn)速； f1--供電頻率； s--異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p--磁極對(duì)數(shù)。

由上述公式可知，異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的途經(jīng)有改變磁極對(duì)數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率和調(diào)整供電頻率。

三、變頻與供水關(guān)系論述

在供水系統(tǒng)中，流量是最根本的控制對(duì)象。由水泵—管道供水原理可知，調(diào)節(jié)供水流量，原則上有二種方法；一是節(jié)流調(diào)節(jié)，開大供水閥，流量上升；關(guān)小供水閥，流量下降。調(diào)節(jié)流量的第二種方法是調(diào)速調(diào)節(jié)，水泵轉(zhuǎn)速升高，供水流量增加；轉(zhuǎn)速下降，流量降低，對(duì)于用水流量經(jīng)常變化的場(chǎng)合（例如生活用水），采用調(diào)速調(diào)節(jié)流量，具有優(yōu)良的節(jié)能效果。變頻器控制水泵，主要是通過(guò)變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)水的流量，在普通泵的基礎(chǔ)上增加了變頻器控制。其工作原理為：風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載，電機(jī)能耗與轉(zhuǎn)速的立方成正比，使用變頻控制水泵較使用進(jìn)、出口閥門調(diào)節(jié)水泵要更加節(jié)能。由于水泵的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此水泵用變頻器來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速能實(shí)現(xiàn)壓力或流量的自動(dòng)控制，同時(shí)可獲得大量節(jié)能。另外使用變頻器控制還可以減少起動(dòng)電流和對(duì)泵的沖擊，泵停車時(shí)還可以通過(guò)參數(shù)設(shè)置來(lái)避免泵的水錘效應(yīng)。

變頻供水技術(shù)以其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。變頻供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化（實(shí)現(xiàn)上為供水管網(wǎng)的壓力變化）自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻器速供水系統(tǒng)，降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。

四、變頻供水的安全問題研究

（1）水錘效應(yīng)的產(chǎn)生與消除

異步電動(dòng)機(jī)在全電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，從靜止?fàn)顟B(tài)加速到額定轉(zhuǎn)速所需要的時(shí)間只有0.25s。這意味著在0.25s的時(shí)間里，水的流量將從零猛增到額定流量。由于水具有動(dòng)量和不可壓縮性，因此，在極短時(shí)間內(nèi)流量的巨大變化將引起對(duì)管道的壓強(qiáng)過(guò)高或過(guò)低的沖擊，并產(chǎn)生空化現(xiàn)象。壓力沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管子一樣，故稱為水錘效應(yīng)。在直接停機(jī)時(shí)，供水系統(tǒng)的水頭將克服電動(dòng)機(jī)的慣性而使系統(tǒng)急劇地停止。這也同樣會(huì)引起壓力沖擊和水錘效應(yīng)。由此可以看出，產(chǎn)生水錘效應(yīng)的根本原因，是由于啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩太大。

水錘效應(yīng)具有極大的破壞性:壓強(qiáng)過(guò)高，將引起管道的破裂，反之，壓強(qiáng)過(guò)低又會(huì)導(dǎo)致管道的癟塌。此外，水錘效應(yīng)也可能破壞水泵、閥門和固定件，大大降低供水質(zhì)量。采用了變頻調(diào)速后，可以通過(guò)對(duì)升速時(shí)間的預(yù)置來(lái)延長(zhǎng)啟動(dòng)過(guò)程，使動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩大為減小，在系統(tǒng)停機(jī)過(guò)程中，同樣可以通過(guò)對(duì)降速時(shí)間的預(yù)置來(lái)延長(zhǎng)停機(jī)過(guò)程，減小動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，從而徹底消除水錘效應(yīng)，大大延長(zhǎng)了水泵及管道系統(tǒng)的壽命。

（2）供水電機(jī)及電網(wǎng)的保護(hù)

由于變頻供水基本上都采用了變頻軟啟動(dòng)，啟動(dòng)頻率低，啟動(dòng)電流小，因此，除了對(duì)供水機(jī)泵和供水管網(wǎng)有保護(hù)作用，還能有效地防止大電流對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊，對(duì)供水電機(jī)和電網(wǎng)有良好的保護(hù)作用，供水系統(tǒng)電機(jī)直接啟動(dòng)與變頻啟動(dòng)的對(duì)比表如下表所示。

五、對(duì)變頻干擾的處理

凡是安裝有變頻器的測(cè)控系統(tǒng)一般都伴隨著電磁干擾的問題。變頻器的干擾問題一般分為變頻器自身干擾；外界設(shè)備產(chǎn)生的電磁波對(duì)變頻器干擾；變頻器對(duì)其它弱電設(shè)備干擾3類情況。

變頻器自身就是一個(gè)干擾源。變頻器由主回路和控制回路兩大部分組成，變頻器主回路主要由整流電路，逆變電路，控制電路組成，其中整流電路和逆變電路由電力電子器件組成,電力、電子器件具有非線性特性，當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)，它要進(jìn)行快速開關(guān)動(dòng)作，因而產(chǎn)生高次諧波，這樣變頻器輸出波形除基波外還含有大量高次諧波。所以對(duì)電源側(cè)和輸出側(cè)的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生影響。與主回路相比，變頻器的控制回路卻是小能量、弱信號(hào)回路，極易遭受其它裝置產(chǎn)生的干擾。

如果變頻器的供電電源受到來(lái)自被污染的交流電網(wǎng)的干擾，電網(wǎng)噪聲也會(huì)通過(guò)電網(wǎng)電源電路干擾變頻器。供電電源對(duì)變頻器的干擾主要有過(guò)壓、欠壓、瞬時(shí)掉電；浪涌、跌落；尖峰電壓脈沖；射頻干擾。其次，共模干擾通過(guò)變頻器的控制信號(hào)線也會(huì)干擾變頻器的正常工作。另外，安裝變頻器的配電柜與動(dòng)力配電室相距太近的話，如果配電室配電柜有大電流流過(guò)，將在電流周圍行成較強(qiáng)磁場(chǎng)，同樣會(huì)對(duì)變頻器的控制回路造成影響。針對(duì)以上情況，一般處理方法是要保證良好的接地，接地線愈短愈好，而且必須接地良好；控制回路線使用屏蔽線，而且屏蔽線遠(yuǎn)端屏蔽層懸空近端接地，一定不能雙端接地；根據(jù)產(chǎn)品要求合理布線，強(qiáng)電和弱電分離,保持一定距離,避免變頻器動(dòng)力線與信號(hào)線平行布線，應(yīng)分散布線；增加抗無(wú)線干擾濾波器，變頻器輸入和輸出抗干擾濾波器或電抗器；采取防止電磁感應(yīng)的屏蔽措施，甚至可將變頻器用金屬鐵箱屏蔽起來(lái)；適當(dāng)降低載波頻率；若用通訊功能，RS485通訊線應(yīng)使用雙絞線。

反過(guò)來(lái)說(shuō)，變頻器對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)也是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外，當(dāng)變頻器輸入或輸出電路與其它設(shè)備的電路很近時(shí)，變頻器的高次諧波信號(hào)可通過(guò)感應(yīng)的方式耦合到其它設(shè)備中去。其中電流干擾信號(hào)主要以電磁感應(yīng)方式傳播，電壓干擾信號(hào)主要以靜電感應(yīng)方式傳播。在本系統(tǒng)試運(yùn)行初期，最為明顯的就是對(duì)液位變送，頻率設(shè)定及反饋等模擬量4-20mA信號(hào)的干擾，數(shù)值跳動(dòng)幅度大，以至于無(wú)法正常讀取。對(duì)于這種形式的干擾，首先需要判斷擾的對(duì)象，是4-20mA供電電源受干擾還是信號(hào)線，最好用示波器查看一下信號(hào)線波形，可用以下方法降低、避免干擾：4-20mA信號(hào)電源用隔離變壓器供電；4-20mA信號(hào)線用屏蔽線，與變頻器三相輸入輸出分開布線；在4-20mA信號(hào)線上加電容（無(wú)極性）接地或加信號(hào)濾波電感。

六、結(jié)束語(yǔ)

新型的變頻供水方式與過(guò)去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論在設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，自動(dòng)化程序等方面，都是具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。變頻供水系統(tǒng)的這些優(yōu)越性，引起國(guó)內(nèi)幾乎所有供水設(shè)備廠家的高度重視，并向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、多品種的方向發(fā)展。追求高度智能化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化是未來(lái)供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)中網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

篇2

1電路結(jié)構(gòu)

變頻恒壓供水系統(tǒng)一般由數(shù)臺(tái)水泵驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)供水。這些水泵并不是同時(shí)工作的，而是根據(jù)用戶用水量的多少和當(dāng)前管網(wǎng)的水壓由PLC自動(dòng)地控制哪臺(tái)水泵工作，哪臺(tái)水泵暫時(shí)停止的。以3臺(tái)水泵為例，控制水泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主電路如圖2所示。水泵1、水泵2、水泵3的工頻運(yùn)行分別由接觸器KM1、KM3、KM5控制，其變頻運(yùn)行分別由接觸器KM2、KM4、KM6來(lái)控制?？刂仆慌_(tái)水泵電機(jī)的工頻接觸器和變頻接觸器（如控制水泵1的KM1和KM2）如果同時(shí)接通，將導(dǎo)致工頻電源和變頻器的輸出端相連接，使變頻器的逆變橋迅速損壞。所以，控制同一臺(tái)水泵電機(jī)的工頻與變頻的接觸器必須有可靠的互鎖環(huán)節(jié)。另外，變頻器的價(jià)格比一般的電氣設(shè)備高，從節(jié)省投資的角度考慮，一般選擇只用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)的方式。工頻運(yùn)行的水泵對(duì)水壓起到“粗調(diào)”的作用，而精確控制壓力的“細(xì)調(diào)”是由變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。工頻運(yùn)行的水泵電機(jī)其能量消耗是確定的。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的主要途徑：系統(tǒng)能夠根據(jù)用水情況，停掉一些工頻運(yùn)行的水泵，既避免了壓力過(guò)高，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能；可以使某臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，變頻降低轉(zhuǎn)速具有很大的節(jié)能效果。

2控制原理與流程

供水壓力是通過(guò)PLC控制各水泵的輪流工作實(shí)現(xiàn)“粗調(diào)”和變頻器對(duì)單臺(tái)水泵的“細(xì)調(diào)”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2.1“粗調(diào)”的實(shí)現(xiàn)（1）加泵：當(dāng)反饋的實(shí)際出水管網(wǎng)壓力小于設(shè)定壓力導(dǎo)致變頻器的輸出頻率上升至上限頻率時(shí)，如果實(shí)際出水管網(wǎng)壓力仍低于設(shè)定壓力一定范圍一定時(shí)間，則當(dāng)前泵切換為工頻運(yùn)行，重新啟動(dòng)另一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行。（2）減泵：當(dāng)反饋的實(shí)際出水管網(wǎng)壓力大于設(shè)定壓力導(dǎo)致變頻器的輸出頻率下降至下限頻率時(shí)，如果實(shí)際壓力仍高于設(shè)定壓力一定范圍一定時(shí)間，則停止變頻泵的運(yùn)行，并將正在工頻運(yùn)行的一臺(tái)水泵變?yōu)樽冾l運(yùn)行。

2.2“細(xì)調(diào)”的實(shí)現(xiàn)水壓閉環(huán)控制原理如圖3所示。PID控制器既可以用PLC編程實(shí)現(xiàn)，也可以用變頻器的內(nèi)置PID算法實(shí)現(xiàn)。

2.3工-變頻切換的控制流程以實(shí)際壓力小于給定壓力為例，PLC對(duì)某兩臺(tái)水泵之間工頻和變頻進(jìn)行切換的邏輯關(guān)系（多臺(tái)水泵可類推）如圖4所示。

2.4休眠狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)處于單泵變頻運(yùn)行時(shí)，如果用水量急劇減小甚至為0時(shí)，變頻器頻率會(huì)降至頻率下限以下，當(dāng)這種情況持續(xù)一定時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)停掉所有運(yùn)行的水泵，僅由儲(chǔ)氣罐來(lái)保壓。比如，在夜晚休息基本無(wú)用水需求時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，將極大地節(jié)省電能消耗。處于休眠狀態(tài)的控制系統(tǒng)當(dāng)檢測(cè)到管網(wǎng)壓力降低一定范圍時(shí)，退出休眠狀態(tài)，恢復(fù)供水。

3不同供水方式的功耗對(duì)比

水泵的揚(yáng)程特性與功率消耗關(guān)系如圖5所示。水泵供水流量的調(diào)節(jié)可以通過(guò)兩種途徑實(shí)現(xiàn)：（1）水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，改變出口閥門開度的閥門調(diào)節(jié)法(不用變頻器使所有水泵均工頻運(yùn)行，用戶閥門開度改變時(shí)流量改變即屬于此法），如圖5中的曲線①和②。關(guān)小閥門減小供水流量（流量Q1減小為Q2，水泵實(shí)際工作點(diǎn)由B點(diǎn)移動(dòng)到E點(diǎn)），所需供水功率由矩形OABC的面積變?yōu)镺DEF的面積，面積有減小，但減小量很小。（2）出口閥門開度不變或全開，改變水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法，如圖5中的曲線③和④。當(dāng)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)念~定轉(zhuǎn)速下降，同樣使供水流量從Q1減小為Q2，水泵的實(shí)際工作點(diǎn)由B點(diǎn)移動(dòng)到H點(diǎn)，其所需供水功率由矩形OABC的面積變?yōu)镺DHG的面積，面積減小量非常顯著。相比與高層建筑而言，生產(chǎn)車間一般高度較低，需要的空載功率較小，可以提供較寬的電機(jī)調(diào)速范圍，所以節(jié)電效果更為顯著。某軋鋼車間高壓除鱗水泵應(yīng)用變頻改造前后的電能消耗對(duì)比如表1所示，可以看出變頻改造后節(jié)省的電能和費(fèi)用都相當(dāng)可觀。

4結(jié)語(yǔ)

篇3

關(guān)鍵詞：變頻器 變頻調(diào)速 恒壓供水 供水系統(tǒng)

1 前言：生活供水既要滿足用水高峰和低谷時(shí)的不同流量要求，還要保證相對(duì)恒定的供水壓力，以確保供水質(zhì)量。加壓水泵是根據(jù)用水高峰時(shí)的流量和壓力來(lái)選擇的。但在用水低谷時(shí)，水泵在小流量或小流量以外工況下工作，這時(shí)就會(huì)有相當(dāng)一部分的能量損失，造成極大的浪費(fèi)；而如果選擇較小功率的水泵，在用水高峰時(shí)，隨著用水量的增加，水泵出口壓力會(huì)降低，可能造成部分高層住戶無(wú)水用的狀況，嚴(yán)重地影響居民的用水生活質(zhì)量。在這種情況下，采用變頻恒壓供水裝置，上述難題就迎刃而解。

2 變頻器工作原理

變頻器的工作原理主要是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路可分為電壓型和電流型兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，一是將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，二是吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，三是將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

3 變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)

3.1 工作原理：

根據(jù)用戶需要，先設(shè)定供水壓力值（可調(diào)），然后運(yùn)行，壓力變送器檢測(cè)管網(wǎng)壓力變?yōu)殡娦盘?hào)送至PID微機(jī)控制器，經(jīng)分析處理輸出信號(hào)控制變頻器。當(dāng)用水量增加時(shí)，其輸出壓力及頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速增加，出水量增加。當(dāng)用水量減少時(shí)，使水泵轉(zhuǎn)速減小保持管網(wǎng)壓力恒定，運(yùn)行在設(shè)定壓力值。在多臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，逐臺(tái)泵啟動(dòng)，由變頻轉(zhuǎn)工頻，增加出水量；用水量減小時(shí)，逐機(jī)先啟動(dòng)的先停運(yùn)，減少出水量，水泵循環(huán)工作。

3.2 主要功能特點(diǎn)：

不用設(shè)高低位水箱（池），減少占地面積和建筑成本

充分利用市政管網(wǎng)壓力，節(jié)能環(huán)保

系統(tǒng)恒定壓力供水，確保供水質(zhì)量

水池低水位（設(shè)低位水池時(shí)）自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警并停機(jī)，當(dāng)水位恢復(fù)時(shí)自動(dòng)回復(fù)工作狀況

全自動(dòng)運(yùn)行，另有手動(dòng)運(yùn)行方式，操作簡(jiǎn)便

可以直接以實(shí)際數(shù)字值設(shè)定和顯示工作壓力，客觀明了

預(yù)置RS485/232通信口，方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控，自動(dòng)化程度高

可以隨時(shí)改變供水設(shè)定壓力（但不能超過(guò)水泵的最大揚(yáng)程）

泵組循環(huán)工作，最大限度保護(hù)泵組電機(jī)

3.3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

系統(tǒng)采用壓力傳感器、PLC和SAJ變頻器作為中心控制裝置，實(shí)現(xiàn)所需功能。來(lái)源：安裝在管網(wǎng)干線上的壓力傳感器，用于檢測(cè)管網(wǎng)的水壓，將壓力轉(zhuǎn)化為4～20 mA的電流或者是0~10V的電壓信號(hào)，提供給SAJ變頻器。

SAJ變頻器是水泵電機(jī)的控制設(shè)備，能按照水壓恒定需要將0～50 Hz的頻率信號(hào)供給水泵電機(jī)，調(diào)整其轉(zhuǎn)速。SAJ變頻器功能強(qiáng)大，即預(yù)先編制好的參數(shù)集，將使用過(guò)程中所需設(shè)定的參數(shù)數(shù)量減小到最小，參數(shù)的缺省值依應(yīng)用宏的選擇而不同。系統(tǒng)采用PID控制的應(yīng)用宏，進(jìn)行閉環(huán)控制。變頻器根據(jù)恒壓時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓設(shè)定值與從壓力傳感器獲得的反饋電流信號(hào)，利用PID控制宏自動(dòng)調(diào)節(jié)，改變頻率輸出值來(lái)調(diào)節(jié)所控制的水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，以保證管網(wǎng)壓力恒定要求。

4 變頻恒壓供水系統(tǒng)組成和工作流程

4.1 系統(tǒng)組成

變頻恒壓供水系統(tǒng)通常是由水源、離心泵（主泵和輔泵）、壓力傳感器、PID調(diào)節(jié)器、變頻器、管網(wǎng)等組成。

4.2工作流程

利用設(shè)置在管網(wǎng)上的壓力傳感器將管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)因用水量的變化引起的水壓變化，及時(shí)將信號(hào)（4-20mA或0-10V）反饋到PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器對(duì)比設(shè)定控制壓力進(jìn)行運(yùn)算后給出相應(yīng)的變頻指令，改變水泵的運(yùn)行或轉(zhuǎn)速，使得管網(wǎng)的水壓與控制壓力一致。

用變頻器進(jìn)行恒壓供水時(shí)有兩種方式，一種是一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)水泵；另一種是一臺(tái)變頻器控制幾臺(tái)水泵。前種方法是根據(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。后種需要利用恒壓供水器PLC（如圖），當(dāng)變頻器被投入自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，1#泵電機(jī)接觸器首先被控制導(dǎo)通，變頻器輸出頻率上升，同時(shí)管網(wǎng)壓力信號(hào)逐漸增加，出水管網(wǎng)的壓力信號(hào)與恒壓供水器PLC管網(wǎng)壓力設(shè)定信號(hào)負(fù)反饋閉環(huán)，當(dāng)電機(jī)頻率上升到最高頻率，而管網(wǎng)壓力達(dá)不到設(shè)定要求時(shí)，變頻器立即控制工頻接通1#泵，使1#泵全速投入運(yùn)行，同時(shí)變頻器經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲，對(duì)2#泵進(jìn)行變頻控制。當(dāng)管網(wǎng)壓力與設(shè)定壓力基本平衡時(shí)，變頻器控制當(dāng)前變頻電機(jī)維持在一定的頻率，當(dāng)水需求量減少，管網(wǎng)壓力逐漸升高，變頻器輸出頻率降低，當(dāng)變頻器輸出頻率低至0HZ，而管網(wǎng)在一定時(shí)間內(nèi)還高于設(shè)定壓力，變頻器切斷當(dāng)前變頻控制泵，轉(zhuǎn)而控制下一個(gè)工頻控制泵，變頻器在水泵控制轉(zhuǎn)換過(guò)程中，逐漸輪換使用水泵，使每個(gè)水泵的利用率均等，增加系統(tǒng)可靠性。

此種方式一般要求自灌式，水泵從水源中直接取水，不能直接安裝在管路上增壓。而水池的污染也是目前用戶不能接受的，因此，我們一般采用供水裝置自帶一個(gè)不銹鋼水箱，連通市政管網(wǎng)和變頻供水設(shè)備，這樣既充分利用了市政管網(wǎng)的壓力，達(dá)到節(jié)能目的，又避免了水池的二次污染。

此種供水設(shè)備是目前主要采用的。

5 變頻恒壓供水系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)

變頻恒壓供水裝置的流量調(diào)節(jié)依靠處于工作狀態(tài)的主泵的數(shù)量增減以及變頻主泵的頻率變化來(lái)調(diào)節(jié)。不管處于工作狀態(tài)的主泵有幾臺(tái)，變頻調(diào)速的主泵只有一臺(tái)。安裝在水泵出口管路上的壓力傳感器會(huì)將壓力信號(hào)傳給PLC，PLC根據(jù)相應(yīng)的壓力信號(hào)對(duì)泵組進(jìn)行控制，增加或減少處于工作狀態(tài)的泵的數(shù)量。PLC將變頻信號(hào)傳給變頻器，由變頻器控制電源頻率的變化（有時(shí)，電源頻率也可由變頻器根據(jù)壓力傳感器的壓力信號(hào)直接作出反應(yīng)，而不必通過(guò)PLC）。根據(jù)裝置揚(yáng)程的要求,PLC或變頻器中存有一個(gè)出口壓力的設(shè)定值（恒壓）。當(dāng)系統(tǒng)用水量增加時(shí)，變頻水泵出口壓力會(huì)低于設(shè)定值，變頻器的頻率會(huì)逐步增加（一般是從 30HZ 到50HZ變化），這樣，泵出口壓力就會(huì)上升，達(dá)到設(shè)定值時(shí)，變頻器的頻率就會(huì)停止增加。如果頻率增加到工頻時(shí)，泵出口壓力仍低于設(shè)定值,PLC便會(huì)發(fā)出增加水泵投入工作指令，并且變頻器的輸出頻率值被置為30HZ，由30HZ再次上升，直到出口壓力等于設(shè)定值。如果系統(tǒng)用水量減小，泵出口壓力會(huì)上升，這時(shí)出口壓力高于設(shè)定值，變頻器的頻率會(huì)逐步減小，這樣，泵出口壓力就會(huì)下降，達(dá)到設(shè)定值時(shí)，變頻器的頻率就會(huì)停止下降。如果頻率下降到30HZ時(shí)，泵出口壓力仍高于設(shè)定值，PLC 便會(huì)發(fā)出減泵指令，接著變頻器的頻率再次由30HZ上升，直到出口壓力等于設(shè)定值。

6 結(jié)語(yǔ)

篇4

關(guān)鍵詞：變頻恒壓設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 

變頻恒壓供水系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保、安全可靠等特點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)輸入交流電的頻率而調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量來(lái)調(diào)節(jié)供水系統(tǒng)的壓力。因此，供水系統(tǒng)變頻的實(shí)質(zhì)是三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，通過(guò)改變定子供電頻率來(lái)改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。

一、變頻恒壓供水系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)及組成

本設(shè)計(jì)中，由PLC構(gòu)成系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)，從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，可以看出管網(wǎng)水壓通過(guò)安裝在總水管上的壓力測(cè)量計(jì)測(cè)量，測(cè)得的壓力值傳送給壓力變送器，壓力變送器把測(cè)得的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)(模擬量)再傳送給PLC，由于PLC不能直接處理模擬量，所以必須通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再經(jīng)過(guò)PLC內(nèi)部PID程序運(yùn)算處理，把PLC的運(yùn)算結(jié)果通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊送至變頻器控制端，從而調(diào)整變頻器的輸出頻率、改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到維持水壓的恒定。為了防止電機(jī)空轉(zhuǎn)，通過(guò)安裝在蓄水池中的液位計(jì)來(lái)檢測(cè)液位狀況，當(dāng)液位過(guò)低時(shí)，電機(jī)停止工作。

二、控制系統(tǒng)的基本要求、組成和工作原理

變頻恒壓供水系統(tǒng)控制的基本要求如下：①供水壓力基本恒定，換泵時(shí)的水壓波動(dòng)??；②共有4臺(tái)水泵，3臺(tái)主水泵，1臺(tái)輔助泵；③變頻器的速度以及工、變頻運(yùn)行由管網(wǎng)壓力變送器來(lái)控制；④通過(guò)脈沖式水表可以完成用水量的計(jì)量；⑤通過(guò)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的住宅小區(qū)變頻恒壓供水控制過(guò)程。本系統(tǒng)是通過(guò)閉環(huán)控制系統(tǒng)達(dá)到控制管道內(nèi)水壓的作用，也就是根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來(lái)進(jìn)行控制，即通過(guò)比較系統(tǒng)行為與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。變頻恒壓供水系統(tǒng)由變頻器、水泵、PLC以及壓力變送器等構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)框圖如圖1所示

針對(duì)目前供水系統(tǒng)存在的問題：主要表現(xiàn)在用水高峰期，特別是早、晚兩個(gè)時(shí)間段，正是人們燒飯洗衣服的時(shí)候，這時(shí)管網(wǎng)中的水的需求量大大高于供給量，水泵提供的管道中水的壓力不斷降低，出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。除了早、晚兩個(gè)時(shí)間段以外的時(shí)間，即用水低峰期，這時(shí)用水量大大降低，管網(wǎng)中水的需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于供給量，水泵提供的管道中水的壓力不斷升高，出現(xiàn)供過(guò)于求的現(xiàn)象，這樣有可能使水管爆裂，甚至損壞用水設(shè)備，造成能源的浪費(fèi)。本系統(tǒng)主要通過(guò)西門子PLC對(duì)水泵進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化控制，通過(guò)西門子變頻器調(diào)整水泵的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行臺(tái)數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定水壓和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)通過(guò)壓力變送器采集管道中水壓信號(hào)，PLC采集到該信號(hào)后，由A/D轉(zhuǎn)換模塊將采集信號(hào)值與設(shè)定值進(jìn)行比較，西門子PLC能夠進(jìn)行PID控制，PID是比例、積分、微分的縮寫，比例調(diào)節(jié)的作用是能夠加快調(diào)節(jié)速度，積分的作用是減小誤差，從而消除靜差，微分的作用是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。供水壓力經(jīng)PID調(diào)節(jié)后的輸出量將通過(guò)交流接觸器組切換后輸出給水泵的電動(dòng)機(jī)，最終由PLC根據(jù)頻率變化來(lái)控制水泵的運(yùn)行數(shù)量和工變頻運(yùn)行狀態(tài)，以此來(lái)確保管道水壓的穩(wěn)定。變頻恒壓供水系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

三、水泵裝置的特性曲線

變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中配置i臺(tái)工作主泵(一般i=l～3臺(tái))、1臺(tái)小泵及1個(gè)氣壓水罐。供水系統(tǒng)工作特性分析如圖l所示。

為最不利配水點(diǎn)與水源最低水位的高程差，為最不利配水點(diǎn)的工作壓力(水頭)，曲線l為主泵在額定轉(zhuǎn)速n。下的Q一H曲線高效區(qū)，曲線2為主泵在轉(zhuǎn)速下的Q一H曲線高效區(qū)，曲線3為小泵在額定轉(zhuǎn)速下的Q—H曲線高效區(qū)，曲線4為i臺(tái)主泵在額定轉(zhuǎn)速n。下的并聯(lián)Q一H曲線；曲線5為管道特性曲線。曲線為通過(guò)曲線1左端點(diǎn)a的相似工況拋物線，曲線為通過(guò)主泵額定工況點(diǎn)()的相似工況拋物線，曲線為通過(guò)曲線l右端點(diǎn)b的相似工況拋物線。工況點(diǎn)()為供水系統(tǒng)最大流量與揚(yáng)程，為供水系統(tǒng)的恒壓值。

四、水泵及氣壓水罐的選擇

小流量工況點(diǎn)的為主泵在調(diào)速后高效區(qū)運(yùn)行的最小流量，亦為氣壓給水系統(tǒng)中小泵供水的最大流量，為氣壓給水系統(tǒng)的允許最低供水壓力值，即小泵啟動(dòng)的理論最低壓力值。為此，所選擇的小泵的曲線高效段右側(cè)通過(guò)工況點(diǎn)e點(diǎn)或在e點(diǎn)附近且不低于e點(diǎn)。在小泵的Q一H曲線高效段左側(cè)確定一點(diǎn)，通過(guò)管道損失計(jì)算，使研的最大值不超過(guò)系統(tǒng)中配水點(diǎn)的最大供水壓力限值。在小泵Q—H曲線高效段內(nèi)合理確定氣壓水罐的最低工作壓力值(不低于)和最高壓力(不高于)，即合理確定氣壓水罐內(nèi)的工作壓力比。由及鞏平均值，在小泵曲線上確定與其對(duì)應(yīng)的小泵的流量，根據(jù)規(guī)范相關(guān)條款的要求，計(jì)算氣壓水罐的調(diào)節(jié)容積和氣壓水罐的總?cè)莘e，即可選定氣壓水罐的型號(hào)。

五、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

以此為例：利用西門子MM420變頻器、西門子S7-200PLC、壓力變送器等器件構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)水泵的工變頻情況，實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水。

3.1主電路電氣原理圖變頻恒壓供水系統(tǒng)總電路圖，如圖3所示，接觸器KM1、KM3、KM5分別控制1#電機(jī)、2#電機(jī)、3#電機(jī)的變頻運(yùn)行，接觸器KM2、KM4、KM6分別控制1#電機(jī)、2#電機(jī)、3#電機(jī)的工頻運(yùn)行，接觸器KM7控制輔助泵的工頻運(yùn)行，PLC的模擬輸出端子M、V控制變頻器的運(yùn)行。為了更好地保護(hù)電機(jī)的運(yùn)行，在電路中加入熱繼電器，它的工作原理是過(guò)載電流通過(guò)熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，從而將電動(dòng)機(jī)控制電路斷開實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)斷電停車，起到過(guò)載保護(hù)的作用。FR1、FR2為1#電機(jī)、2#電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器，F(xiàn)R3、FR4為3#電機(jī)、輔助泵過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器。

六、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本供水系統(tǒng)主要用于住宅小區(qū)生活用水，其用水量主要集中在早、晚兩個(gè)時(shí)間段，早上用水量主要集中在6點(diǎn)-9點(diǎn)這個(gè)時(shí)間段，晚上用水量主要集中在18點(diǎn)-22點(diǎn)這個(gè)時(shí)間段，除了這兩個(gè)時(shí)間段以外，平時(shí)都處于低流量狀態(tài)。與通常的工頻氣壓給水設(shè)備相比，采用變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低流量時(shí)的恒壓供水節(jié)能效果可達(dá)30%。系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，首先啟動(dòng)輔助泵工頻運(yùn)行供水，當(dāng)用水量增大，當(dāng)前管網(wǎng)壓力小于系統(tǒng)設(shè)定壓力時(shí)，1分鐘后，PLC通過(guò)變頻器啟動(dòng)l#水泵變頻運(yùn)行，同時(shí)關(guān)閉輔助泵的運(yùn)行。在l#水泵變頻運(yùn)行（從0Hz向上調(diào)整）中，PLC根據(jù)水壓變化進(jìn)行PID調(diào)節(jié)來(lái)控制流量，維持水壓。當(dāng)1#水泵變頻運(yùn)行到50Hz時(shí)，如果用水量繼續(xù)增加，當(dāng)前管網(wǎng)壓力仍小于系統(tǒng)設(shè)定壓力時(shí)，1分鐘后，由PLC給出控制信號(hào)，將l#水泵與變頻器斷開，l#水泵由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器啟動(dòng)2#水泵變頻運(yùn)行。

七、結(jié)論

變頻恒壓供水系統(tǒng)是將壓力傳感器提供的管網(wǎng)壓力信號(hào)，傳送給變頻器，根據(jù)傳感器的采樣值與變頻器的設(shè)定值進(jìn)行比較，通過(guò)內(nèi)置的PID功能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將處理結(jié)果作為變頻器頻率的給定輸入，控制變頻器的輸出頻率，從而控制水泵的轉(zhuǎn)速，保持供水管道的壓力恒定．在用水高峰期，居民用水量增加，管網(wǎng)壓力隨之下降，此時(shí)壓力的變化通過(guò)PID運(yùn)算后，最終應(yīng)使變頻器輸出頻率增加，使水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速增加或增加投入運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù)，以此來(lái)增加管網(wǎng)壓力，保證供水能力。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉軍，楊慶煊，許強(qiáng).可編程控制器原理及應(yīng)用【M】工北京北學(xué)工業(yè)出版社，2010.

篇5

【關(guān)鍵詞】水泵變頻器閉環(huán)恒壓控制；常見故障及處理

1引言

變頻器在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用即可以節(jié)約能源又可以減少人員對(duì)供水閥門的操作頻次。變頻器對(duì)水泵的控制可分為，1、單臺(tái)水泵開環(huán)控制；2、變頻器控制恒壓供水；3、變頻器閉環(huán)控制常見故障

2變頻器對(duì)單臺(tái)水泵開環(huán)控制

單臺(tái)水泵開環(huán)控制時(shí)，可以通過(guò)人為手動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，來(lái)改變驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)水泵轉(zhuǎn)速變化改變供水壓力及流量的變化。滿足用戶的需要供水需要、電能的節(jié)約。

2.1頻率給定方式的設(shè)定

開環(huán)控制變頻器頻率給定方式原則是盡量方便操作。變頻器與操作人員距離較近，可選擇面板鍵盤控制方式；變頻器與操作人員距離較遠(yuǎn)，選用變頻器外接端子控制。如：外接電位器控制方式等。

2.2加、減速時(shí)間的設(shè)定

變頻器的加減速時(shí)間的設(shè)定根據(jù)水泵慣性的大小，避免水錘效應(yīng)，不宜設(shè)置太短。具體時(shí)間視水泵容量的大小而定。容量越大加減速時(shí)間越長(zhǎng)。

2.3上、下限頻率的設(shè)定

水泵的運(yùn)行頻率如果超過(guò)額定頻率，容易造成變頻器保護(hù)動(dòng)作停機(jī)或驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載，長(zhǎng)時(shí)間電動(dòng)機(jī)繞組因過(guò)熱老化、燒損。如在額定頻率下運(yùn)行，由于變頻器本身也有損耗，其輸入功率將大于工頻運(yùn)行時(shí)所消耗的功率。故上限頻率應(yīng)小于額定頻率；由于運(yùn)行頻率太低，水泵的揚(yáng)程可能不足，下限頻率的設(shè)定應(yīng)取決于水泵的靜揚(yáng)程而定。在之，目前大多水泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是普通三相籠型電動(dòng)機(jī)而不是專用的變頻電機(jī)，普通電機(jī)在轉(zhuǎn)速降低時(shí)冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方成比例減小，致使電動(dòng)機(jī)的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，所以一般情況下普通電動(dòng)機(jī)在使用變頻器控制時(shí)其運(yùn)行頻率不能低于35HZ，一旦低于35HZ的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)自身就更加無(wú)法保證降溫。會(huì)因電機(jī)溫升過(guò)高而使電機(jī)絕緣損壞。所以在設(shè)定變頻器下限運(yùn)行頻率時(shí)要綜合考慮以上原因。

3變頻器控制的恒壓供水

3.1變頻恒壓供水的目的

對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行控制是滿足用戶對(duì)流量要求。考慮在動(dòng)態(tài)情況下，供水管道中水壓的大小與供水能力（即供水流量）和用水需求（即用水流量）之間的平衡情況有關(guān)：

如：供水能力大于用水需求，則供水壓力上升

供水能力小于用水需求，則供水壓力下降

供水能力等于用水需求，則供水壓力不變

可見，保持壓力的恒定，也就保證了供水能力和用水流量之間的平衡，滿足了用戶所需的用水流量。這就是恒壓供水的目的。目前恒壓供水系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)均采用變頻器控制。

3.2不采用變頻器閉環(huán)控制的恒壓供水

利用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行變頻恒壓供水控制。一般情況下只要電接點(diǎn)壓力表觸點(diǎn)上、下限位置安排得當(dāng)，即可實(shí)現(xiàn)非閉環(huán)變頻控制的恒壓供水。

電接點(diǎn)壓力表為我們熟悉和掌握，這種壓力表的上限位和下限位都有電接點(diǎn)，比較直觀，比較廉價(jià)，又不必進(jìn)行PID控制。在使用電接點(diǎn)壓力表對(duì)變頻器進(jìn)行頻率控制時(shí)，首先將變頻器輸入控制端中的X1端子設(shè)置為升速（UP）端子。X2端子設(shè)置為降速（DOWN）端子。將電接點(diǎn)壓力表的上限觸點(diǎn)接至降速端子X2上，當(dāng)壓力由于水流量較小而升高，并超過(guò)上限值時(shí)，上限觸點(diǎn)使端子X2與變頻器COM端子接通，變頻器的輸出頻率下降，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，供水泵轉(zhuǎn)速下降、流量下降，從而使供水壓力下降。當(dāng)壓力低于下限值時(shí)，X2端子與變頻器COM端子斷開，變頻器的輸出頻率也下降。將電接點(diǎn)壓力表的下限觸點(diǎn)接至變頻器X1端子，當(dāng)壓力由于水流量變化較大而降低，并且低于下限值時(shí)，下限觸點(diǎn)使X1與變頻器COM端子接通，變頻器的輸出頻率上升，水泵的轉(zhuǎn)速及流量也上升，從而使供水壓力上升。當(dāng)壓力高于下限值時(shí)，X1端子與COM端子斷開，變頻器的輸出頻率停止上升。

3.3閉環(huán)控制的變頻恒壓供水

在變頻器閉環(huán)控制恒壓供水系統(tǒng)中。要使拖動(dòng)系統(tǒng)中的水壓穩(wěn)定在所希望的數(shù)值上，變頻器的工作過(guò)程具有兩個(gè)方面：一方面，變頻器將根據(jù)給定的目標(biāo)信號(hào)（供水壓力）來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。另一方面，又必須把反饋信號(hào)（實(shí)際供水壓力）反饋到變頻器，使之與目標(biāo)信號(hào)不斷進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來(lái)實(shí)時(shí)地調(diào)整變頻器的頻率輸出，調(diào)整水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所以在變頻器閉環(huán)控制的恒壓供水系統(tǒng)中變頻器必須要有兩種控制信號(hào)，目標(biāo)信號(hào)與反饋信號(hào)。

目前變頻器閉環(huán)恒壓供水控制所使用的反饋信號(hào)源均采用壓力變送器。壓力變送器檢測(cè)實(shí)際供水官網(wǎng)的供水壓力變化，通過(guò)PLC向變頻器反饋目標(biāo)壓力信號(hào)。變頻器將壓力變送器反饋的壓力信號(hào)與給定信號(hào)進(jìn)行比較、調(diào)節(jié)后控制變頻器的頻率輸出，調(diào)節(jié)供水泵轉(zhuǎn)速。在這一過(guò)程中壓力變送器接受供水管網(wǎng)壓力后發(fā)出相對(duì)應(yīng)的4～20毫安電流信號(hào)給PLC，PLC在將這對(duì)應(yīng)的4～20毫安電流信號(hào)反饋給變頻器的摸擬量輸入端子，從而控制變頻器的輸出頻率。在整個(gè)恒壓閉環(huán)控制過(guò)程中，不需要人為頻繁操作，設(shè)定好目標(biāo)信號(hào)即可，其它是由PLC及變頻器之間自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4變頻器閉環(huán)恒壓控制常見故障

4.1變頻器閉環(huán)恒壓控制時(shí)供水壓力變化后恢復(fù)太慢。

水泵的供水壓力變化后恢復(fù)太慢，說(shuō)明閉環(huán)調(diào)節(jié)設(shè)定的積分時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或比列增益太小。如果原來(lái)預(yù)置的比例增益和積分時(shí)間都預(yù)置的較大，則應(yīng)首先考慮減小積分時(shí)間。如果原來(lái)預(yù)置的比例增益不大，則應(yīng)首先考慮加大比例增益。如果控制系統(tǒng)設(shè)定了微分環(huán)節(jié)的話，則可以適當(dāng)加大微分時(shí)間。

4.2系統(tǒng)在啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)異常跳閘

當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)前，供水官網(wǎng)沒沒有壓力，即反饋信號(hào)小或趨近與為0。它和目標(biāo)信號(hào)之間偏差很大，由PID運(yùn)算出的調(diào)節(jié)量也會(huì)很大。當(dāng)設(shè)置變頻器PID功能有效時(shí)，變頻器的“加速時(shí)間”和“減速時(shí)間”都會(huì)失效。變頻器的加速和減速的快慢只取決于PID調(diào)節(jié)量的大小。因此，在變頻器閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng)中，有可能因加速過(guò)快而導(dǎo)致“過(guò)流跳閘”。

參考文獻(xiàn)：

[1]張燕賓.變頻調(diào)速460問.機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1.

[2]張燕賓.常用變頻器功能手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，2004.9.

篇6

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；供水水泵；節(jié)能改造；探討

中圖分類號(hào)：U264.91+3.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

1 變頻調(diào)速與供水水泵概述

1.1 變頻調(diào)速概述

在電機(jī)的工作中，通過(guò)改變電機(jī)的供電頻率和電機(jī)的極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)差率就能夠達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速率的目的。當(dāng)前生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備主要使用改變定子極對(duì)數(shù)、定子電壓、頻率等技術(shù)達(dá)到變頻轉(zhuǎn)速的目的。變頻調(diào)速分為高效調(diào)速方法和低效調(diào)速兩種方式，高效調(diào)速的時(shí)轉(zhuǎn)差率不變，造成的能耗較小，低效調(diào)速的轉(zhuǎn)差損耗較大，因此在供水水泵的節(jié)能改造中主要使用高效變頻調(diào)速的技術(shù)手段。

1.2 供水水泵概述

在人們生產(chǎn)和生活中，供水水泵的出現(xiàn)極大的提高了人們的效率和提高了生活舒適度。但是早期的供水水泵工作效率較低，能耗較大，不利于社會(huì)的可持續(xù)化發(fā)展。造成供水水泵能耗較大的因素主要有以下幾個(gè)方面：

（1）供水水泵不能與輸送水管道準(zhǔn)確匹配。

（2）供水水泵系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜。

（3）輸送管道設(shè)計(jì)不合理。

（4）輸送管道出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

（5）供水水泵自身質(zhì)量較差。

1.3 供水水泵節(jié)能原理

在供水水泵的使用中，使用者需要根據(jù)最佳工況運(yùn)行原則，建立準(zhǔn)確的水力數(shù)學(xué)模型和參數(shù)采集標(biāo)準(zhǔn)，量身定做高效節(jié)能泵或高效葉輪，徹底解決循環(huán)水過(guò)流量引起能耗增加的現(xiàn)象，達(dá)到節(jié)能最大化 。

2變頻調(diào)速在供水水泵中的節(jié)能改造

2.1供水水泵中利用變頻調(diào)速進(jìn)行節(jié)能的技術(shù)特點(diǎn)

供水水泵中利用變頻調(diào)速的技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造具有以下幾個(gè)方面的技術(shù)特點(diǎn)

（1）采用閉式（或開式）變頻控制技術(shù)，由能耗優(yōu)化模塊、智能控制系統(tǒng)、變頻控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控制系統(tǒng)等組成，實(shí)時(shí)監(jiān)控泵系統(tǒng)工藝參數(shù)并與目標(biāo)值比較，自尋優(yōu)給出滿足工藝要求且實(shí)時(shí)電耗最低的運(yùn)行匹配和調(diào)速策略，實(shí)行最優(yōu)運(yùn)行調(diào)度方案，達(dá)到最佳節(jié)能效果。

（2）利用變頻器和電氣元件，性能穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行安全可靠。

（3）自動(dòng)尋優(yōu)功能。自尋優(yōu)給出滿足工藝要求且實(shí)時(shí)能耗最低的運(yùn)行搭配和調(diào)速策略，實(shí)行最優(yōu)運(yùn)行調(diào)度方案，調(diào)節(jié)及時(shí)、平穩(wěn)、準(zhǔn)確。

（4）實(shí)時(shí)計(jì)量運(yùn)行功率，累計(jì)電量和運(yùn)行時(shí)間，精確掌握能耗情況及節(jié)電量。（5）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變頻器的工作狀態(tài)、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、電流、電壓的超標(biāo)報(bào)警以及欠壓、短路等保護(hù)功能。實(shí)時(shí)監(jiān)控泵系統(tǒng)設(shè)備振動(dòng)、軸承溫度等，進(jìn)行故障診斷，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。

2.2供水水泵進(jìn)行變頻控制設(shè)計(jì)的分析

在供水水泵的使用過(guò)程中，主要是為了滿足生產(chǎn)者和使用者對(duì)流量的需求。因此改造人員需要進(jìn)行流量的準(zhǔn)確計(jì)算和檢測(cè)。通過(guò)考慮在動(dòng)態(tài)供水的環(huán)境下，根據(jù)供水管道中水的壓力大小和用水需求之間的關(guān)系，進(jìn)行供水水泵的變頻控制改造。在供水水泵的供水中管道所受的壓力直接顯示了供水需求之間的變化。設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)管道壓力變化的檢測(cè)能夠科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)出滿足人們需求的生產(chǎn)水泵供水系統(tǒng)。

變頻調(diào)速控制方案主要包括：

（1）供水水泵需要根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行“一變多定”的配置，通過(guò)對(duì)變頻調(diào)速供水水泵的調(diào)速特性曲線進(jìn)行分析，找出定壓供水系統(tǒng)中變頻泵曲線與等壓線之間的交點(diǎn)。由于供水水泵的特性曲線較為平坦，因此造成這種供水水泵的變頻調(diào)速范圍較小。因此在變、頂速水泵的配置方案在進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能較為困難，在實(shí)際生產(chǎn)中需要采用高性能離心水泵群進(jìn)行變、定匹配和變頻調(diào)速控制，這樣能夠達(dá)到很好的節(jié)能效果，并能夠滿足人們生產(chǎn)和生活的需要。

（2）變、定水泵的并列運(yùn)行。在供水水泵的實(shí)際使用過(guò)程中，設(shè)計(jì)和改造人員需要根據(jù)投資和運(yùn)行的情況進(jìn)行供水水泵的并列運(yùn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)首先需要考慮根據(jù)最大設(shè)計(jì)水量的基礎(chǔ)上盡量改進(jìn)系統(tǒng)參數(shù)，使水泵的調(diào)速高效特性曲線與系統(tǒng)曲線匹配，通過(guò)這種調(diào)節(jié)和改進(jìn)能夠使調(diào)速泵組合進(jìn)入最高工作段和工作點(diǎn)的概率增大，提高變頻調(diào)速泵組的節(jié)能效率。備用泵系統(tǒng)需要采用工頻定速泵組，當(dāng)調(diào)速泵出現(xiàn)故障時(shí)，工頻泵能夠及時(shí)工作，避免因變頻泵出現(xiàn)故障而造成的供水中斷。

2.3 供水水泵變頻調(diào)速的范圍的確定

供水水泵的泵徑與管徑具有多樣化的特點(diǎn)，水泵閥門開度與流量的關(guān)系較為復(fù)雜，這種情況造成了變頻調(diào)速的范圍較難確定。當(dāng)供水水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)它的靜態(tài)揚(yáng)程不會(huì)為零，它的阻力曲線不會(huì)通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)。因此在進(jìn)行供水水泵的變頻調(diào)速范圍的確定時(shí)需要兼顧流量和揚(yáng)程的要求，將供水水泵的閥門打開到最大，通過(guò)轉(zhuǎn)速進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)。科學(xué)的流量調(diào)節(jié)能夠很好的進(jìn)行供水水泵的變頻調(diào)速范圍的確定，達(dá)到高效的節(jié)能效果，滿足社會(huì)可發(fā)展的需要。

2.4 供水水泵變頻調(diào)速后節(jié)能效果估算

供水水泵的調(diào)速節(jié)能效果計(jì)算較為復(fù)雜，因?yàn)樗玫撵o揚(yáng)程在大多數(shù)情況下不為零，供水水泵的流量與揚(yáng)程以及軸功率轉(zhuǎn)速的關(guān)系進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)各工況點(diǎn)的相似拋物線核算得到個(gè)工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)速情況。在進(jìn)行節(jié)能計(jì)算時(shí)要用流量（百分比額定流量）作為根據(jù)（而不是閥門開度）；全流量軸功率也不能簡(jiǎn)單的采用額定軸功率，而應(yīng)采用實(shí)際水泵系統(tǒng)的全流量軸功率進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)榫唧w選定的泵用在不同的管路系統(tǒng)時(shí)其實(shí)際參數(shù)是不一樣的。并要注意在計(jì)算節(jié)電率時(shí)使用的比較電功率應(yīng)為采用閥門調(diào)節(jié)時(shí)相同流量下水泵實(shí)際所消耗的電功率，而不應(yīng)當(dāng)是電動(dòng)機(jī)的額定電功率，因?yàn)椴捎瞄y門調(diào)節(jié)時(shí)，隨著流量的減小，電動(dòng)機(jī)的電流（電功率）也是有所減小的。在相同的流量百分比時(shí)，不同的靜揚(yáng)程的轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率都是不同的，應(yīng)逐點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。

2.5 供水水泵進(jìn)行變頻調(diào)速后的優(yōu)點(diǎn)

供水水泵通過(guò)變頻調(diào)速改造后具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：

（1）改造后的供水水泵能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的調(diào)速，并且調(diào)速精度和轉(zhuǎn)頻分辨率較高。

（2）變頻調(diào)速改造后供水水泵能夠高效率的進(jìn)行調(diào)速。變頻調(diào)速具有在頻率變化后電動(dòng)機(jī)仍會(huì)在相同頻率范圍內(nèi)進(jìn)行正常運(yùn)行，保證額定的轉(zhuǎn)差率。

（3）變頻調(diào)速供水水泵的調(diào)速范圍較寬。并在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的調(diào)速裝置效率ηV。所以變頻調(diào)速方式適用于調(diào)速范圍寬且經(jīng)常處于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下運(yùn)行的負(fù)載。

（4）變頻調(diào)速供水水泵的功率因數(shù)較高，高功率因數(shù)能夠有效的降低變壓器的數(shù)量和電線線路的容量，降低供水水泵使用時(shí)的資金投入。在同樣的電源容量下能夠配置較多的供水水泵負(fù)載進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)。

（5）變頻調(diào)速供水水泵能夠通過(guò)高效的生產(chǎn)能力，在同樣的電源荷載情況下提供更大的揚(yáng)程和水量來(lái)滿足人們的生產(chǎn)和生活需要，有效的降低了能源的消耗，達(dá)到了高效節(jié)能的效果。

結(jié)語(yǔ)：

供水水泵在當(dāng)前人們的生產(chǎn)和生活中占據(jù)重要的地位。供水水泵的變頻調(diào)速技術(shù)改造能夠有效的降低其對(duì)能源的損耗，滿足人們生活和生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展的要求。本文對(duì)變頻調(diào)速供水水泵進(jìn)行了闡述，并提出了合理的供水水泵的變頻調(diào)速改造，達(dá)到了良好的節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘效軍. 鍋爐改造技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社,2010

篇7

1引言

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷發(fā)展，我國(guó)城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)相關(guān)的配套設(shè)施提出了更高的要求。供水行業(yè)是各項(xiàng)生產(chǎn)和生活用水的基本保障，不斷優(yōu)化和完善供水系統(tǒng)成為供水企業(yè)的重要研究課題。從目前情況分析，一些在運(yùn)行的供水泵的自動(dòng)化水平較低，供水效率也比較低，同時(shí)存在較大的能耗，在一些供水企業(yè)或者社區(qū)存在著水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，進(jìn)一步造成了經(jīng)濟(jì)損失。而變頻技術(shù)是一種高效調(diào)速技術(shù)，通過(guò)調(diào)整電流實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度的調(diào)節(jié)，具有高頻化、數(shù)控化、集成化的應(yīng)用功能特點(diǎn)，在供水系統(tǒng)中能夠發(fā)揮良好的節(jié)能降耗效果，有利于供水行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最大化。

2變頻調(diào)速技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1變頻器

變頻器根據(jù)需要將工頻電源轉(zhuǎn)為不同頻率的交流電源，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。變頻器的組成主要包括整流器、中間電路、逆變器以及周圍的電路等幾部分，如圖1所示，其中整流器能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中的交流電源進(jìn)行整流，實(shí)現(xiàn)交流變直流，中間電路則是對(duì)整流器輸出的電源進(jìn)行平滑濾波，并傳輸給逆變器，逆變器作為變頻器的核心部件，需要完成直流變交流的逆變工作，為電動(dòng)機(jī)提供所需頻率的交流電源[1]。目前，新型變頻器都配置了通信接口，對(duì)各種檢測(cè)到的信號(hào)和參數(shù)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與變頻器之間的通信功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的處理以及運(yùn)行指令的下達(dá)，在需要高精度控制時(shí)，可將反饋信號(hào)反饋到變頻器，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。以變頻器為基礎(chǔ)的變頻技術(shù)在各個(gè)行業(yè)得到推廣，充分發(fā)揮了其節(jié)能降耗、自動(dòng)化控制、質(zhì)量提高、減小維修、提高適應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)。

2.2變頻技術(shù)

變頻技術(shù)的基本原理就是通過(guò)調(diào)整電源的頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。交流電動(dòng)機(jī)主要包括同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：n=60fp（1-s）；其中s=n0-nn0，式中n表示轉(zhuǎn)子速度，n0表示電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，s表示轉(zhuǎn)差率，f表示電源頻率，p表示電機(jī)極對(duì)數(shù)，通過(guò)公式我們可以發(fā)現(xiàn)，電源頻率、極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率三個(gè)方面的改變可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，其中變頻調(diào)速是最穩(wěn)定和簡(jiǎn)單的調(diào)速技術(shù)，這就需要發(fā)揮變頻器的變頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。在水泵等設(shè)備中，變頻器主要采用VVVF控制方式，即保持電壓和頻率的比例系數(shù)不變，即改變電源頻率的同時(shí)，對(duì)輸出電壓進(jìn)行有效控制，從而保障電動(dòng)機(jī)的磁通不變，這種變頻調(diào)速技術(shù)叫作恒U/f控制。

3變頻技術(shù)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1水泵調(diào)速方案的選擇

供水系統(tǒng)中的水泵運(yùn)行過(guò)程中，輸出揚(yáng)程H和電機(jī)轉(zhuǎn)速的平方形成正比例關(guān)系，在水流量為零的情況下，供水管道內(nèi)部也要保持一定的水壓。供水系統(tǒng)中的水流量隨著用戶用水量而產(chǎn)生變化，具有一定的隨機(jī)性，因此，針對(duì)水泵電機(jī)主要通過(guò)控制水壓實(shí)現(xiàn)供水控制。水泵也是一種減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成比例，轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)矩也會(huì)減小，因此變頻器可以通過(guò)SF模式實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。供水系統(tǒng)往往應(yīng)用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)恒壓控制，在這個(gè)過(guò)程中要求水壓連續(xù)可調(diào)，可以通過(guò)PID調(diào)節(jié)器建立壓力閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，但是在保持電機(jī)動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)方面存在不足。這時(shí)候還可以采用內(nèi)環(huán)為速度閉環(huán)的SF控制系統(tǒng)，改善恒壓供水系統(tǒng)的整體性能[2]。

3.2變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于變頻技術(shù)的恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，應(yīng)用PID調(diào)節(jié)器和變頻器形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化和改善，進(jìn)一步提高供水系統(tǒng)的控制準(zhǔn)確度。在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，SF變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)為一種內(nèi)環(huán)控制，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，首先要啟動(dòng)主泵，供水管網(wǎng)中的水壓需要達(dá)到設(shè)定數(shù)值，同時(shí)變頻器的輸出穩(wěn)定在特定范圍。當(dāng)用戶的用水量增加時(shí)，管道內(nèi)的水壓就會(huì)降低，壓力變送器采集該信號(hào)，并傳送給比較器，比較器將該壓力數(shù)值與給定的壓力數(shù)值做比較，將差值輸入到PID控制器，經(jīng)PID處理的數(shù)值再傳入SF控制變頻器，作為轉(zhuǎn)差給定值，進(jìn)而調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道水壓的調(diào)節(jié)，使其回復(fù)給定數(shù)值，系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行。在用水量增加過(guò)多的情況下，主泵的供水量難以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制效果，則需要啟動(dòng)備用泵，如果用水量減少，也可以實(shí)現(xiàn)備用泵的自動(dòng)切除。因此，在供水系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器可以根據(jù)水壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)雙位控制，進(jìn)而保證供水質(zhì)量。

4變頻技術(shù)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用效益

利用變頻技術(shù)對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行全流量恒壓控制，能夠取得良好的運(yùn)行效益，主要包括以下幾點(diǎn)：第一，高效節(jié)能，變頻恒壓供水系統(tǒng)可以根據(jù)水壓設(shè)定值，在水壓發(fā)生變化時(shí)對(duì)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而保障供水效率，進(jìn)一步減少電能損失；第二，供水壓力穩(wěn)定，系統(tǒng)采用的是閉環(huán)控制方式，能夠根據(jù)系統(tǒng)水壓和壓力設(shè)定值差值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)壓力保持恒定，流量連續(xù)可調(diào)；第三，PID調(diào)節(jié)功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，通過(guò)壓力傳感器反饋的信號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，并利用PLC技術(shù)進(jìn)行壓力值和PID相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，通過(guò)PLC運(yùn)算功能實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)分析和處理，并且程序可以根據(jù)用戶需求靈活調(diào)整；第四，“休眠”功能，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常遇到用戶用水量較小或不用水的情況，為了節(jié)能，系統(tǒng)具備可以使水泵具有暫停工作的“休眠”功能，當(dāng)變頻器頻率輸出低于下限時(shí)，變頻器停止工作，當(dāng)變頻器頻率達(dá)到設(shè)定啟動(dòng)值后啟動(dòng)水泵運(yùn)行；第五，延長(zhǎng)電機(jī)、水泵使用壽命，各泵均為軟啟動(dòng)，消除了全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的沖擊電流，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，采用各泵循環(huán)軟啟動(dòng)，促使各泵不會(huì)因長(zhǎng)久不用而生銹或頻繁使用而磨損[3]。

5結(jié)語(yǔ)

總而言之，變頻技術(shù)是一種高新節(jié)能調(diào)速技術(shù)，應(yīng)用在供水系統(tǒng)中，表現(xiàn)出良好的調(diào)速性能和節(jié)能效果，并且控制操作安全可靠，還能夠根據(jù)用水量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)供水系統(tǒng)。各大水廠或供水企業(yè)需要根據(jù)具體區(qū)域的供水需求，積極應(yīng)用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)控制功能的優(yōu)化和完善，同時(shí)要做好變頻器的維護(hù)和保養(yǎng)，使得變頻技術(shù)能夠在供水行業(yè)發(fā)揮更大的應(yīng)用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

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篇8

1.1PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于PLC和變頻調(diào)速器控制的智能恒壓供水系統(tǒng)，具有完善的控制和保護(hù)功能，明顯的經(jīng)濟(jì)節(jié)能效益。恒壓供水是指用戶端在任何時(shí)候，不管用水量的大小，總能保持管網(wǎng)中水壓的基本恒定。恒壓供水系統(tǒng)的控制策略是采用可編程控制器（PLC）和變頻調(diào)速裝置優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行，并自動(dòng)調(diào)整泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)， 完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時(shí)能達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)一般由信號(hào)檢測(cè)、控制器、變頻器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電控設(shè)備和報(bào)警裝置等組成。

信號(hào)檢測(cè)包括水壓信號(hào)檢測(cè)和液位信號(hào)檢測(cè)。水壓信號(hào)檢測(cè)反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。液位信號(hào)檢測(cè)反映水泵的進(jìn)水水源是否充足，信號(hào)有效時(shí)控制系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)控制，以防止水泵空抽而損壞電機(jī)和水泵。

控制器是整個(gè)供水控制系統(tǒng)的核心?？刂破鞲鶕?jù)變送器檢測(cè)到的壓力和液位信號(hào)進(jìn)行分析， 通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（水泵）進(jìn)行控制。

在供水控制系統(tǒng)中，變頻器根據(jù)控制器送來(lái)的控制信號(hào)改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。變頻器還為電機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化，同時(shí)變頻器還可作為電機(jī)軟啟動(dòng)裝置，限制電機(jī)的啟動(dòng)電流。壓力變送器的作用是檢測(cè)管網(wǎng)水壓。智能PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的PID調(diào)節(jié)。PLC控制單元?jiǎng)t是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備，同時(shí)還是變頻器的驅(qū)動(dòng)控制，根據(jù)用水量的實(shí)際變化，自動(dòng)調(diào)整其它工頻泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。變頻器和PLC的應(yīng)用為水泵轉(zhuǎn)速的平滑性連續(xù)調(diào)節(jié)提供了方便。水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻軟啟動(dòng)， 消除了對(duì)電網(wǎng)、電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的沖擊，延長(zhǎng)機(jī)電設(shè)備的使用壽命。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一組水泵組成，它們用于將水送人用戶管網(wǎng)。水泵分為兩種類型：調(diào)速泵和輔助泵。調(diào)速泵由變頻調(diào)速器控制，根據(jù)用水量的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的水壓恒定。輔助泵只在工頻狀態(tài)下運(yùn)行。速度恒定。此泵主要工作在夜間用水量很少的情況下，用以維持管網(wǎng)壓力。

電控設(shè)備由繼電器、接觸器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等電氣元件組成。在供水系統(tǒng)中用于控制器完成對(duì)水泵的變頻―工頻切換和手動(dòng)―自動(dòng)切換等。接觸器主要用于頻繁接通或分?jǐn)嘟?、直流電路，具有控制容量大，可遠(yuǎn)距離操作，配合繼電器可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)操作，聯(lián)鎖控制，各種定量控制和失壓及欠壓保護(hù)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制電路，完成對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。

作為一個(gè)控制系統(tǒng)，報(bào)警時(shí)必不可少的重要組成部分。由于供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)和水泵機(jī)組的變頻運(yùn)行與工頻運(yùn)行的同步切換，所以，為了保證系統(tǒng)的安全、可靠、平穩(wěn)運(yùn)行，防止因超調(diào)、過(guò)電壓、過(guò)電流、缺水造成故障，因此對(duì)主電路的電壓、電流等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)檢測(cè)變送裝置，有PLC判別報(bào)警類別，進(jìn)行顯示和保護(hù)動(dòng)作控制。為了保證供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)了水位、壓力上下限等報(bào)警裝置。

1.2 PLC變頻調(diào)速恒壓供水原理

恒壓供水的基本思路是： 變頻恒壓供水系統(tǒng)主要是由PLC、變頻器、動(dòng)力控制線路以及水泵等組成。通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)通過(guò)A/D變換變成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)送入變頻器的PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力；當(dāng)用水量超過(guò)或低于一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò)PLC控制器加減泵。根據(jù)用水量的大小由PLC控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對(duì)水泵的凋速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。

2 PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)PLC恒壓供水的原理，系統(tǒng)的電氣控制圖主要框圖為：

圖 系統(tǒng)的電氣控制總框圖

由以上系統(tǒng)電氣總框圖可以看出，系統(tǒng)所需要的主要硬件包括：水泵機(jī)組、變頻器、PLC及擴(kuò)張模塊、壓力變送器及數(shù)顯儀構(gòu)成。

3 PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的程序

PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的程序如圖5：

圖5 PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)程序圖

在供水系統(tǒng)中，變頻器、PID調(diào)節(jié)器、壓力變送器、電機(jī)、水泵等構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以對(duì)供水能力實(shí)現(xiàn)有效的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)恒壓供水。其實(shí)現(xiàn)方法是，首先據(jù)用戶對(duì)水壓的要求，給PID調(diào)節(jié)器預(yù)置一個(gè)目標(biāo)壓力值，管道中的實(shí)際水壓，經(jīng)壓力變送器轉(zhuǎn)換成的模擬電流信號(hào)反饋給變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器根據(jù)目標(biāo)壓力值和實(shí)際壓力值的偏差，給出調(diào)節(jié)量，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使供水量適應(yīng)用水量的變化，取得動(dòng)態(tài)平衡，維持水壓不變。

4結(jié)論

本文介紹了基于PLC的變頻調(diào)速恒壓自動(dòng)控制供水系統(tǒng)，PLC變頻調(diào)速的應(yīng)用實(shí)際運(yùn)行分析表明，PLC變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是合理的、經(jīng)濟(jì)的，它為該系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠的技術(shù)保障，并具有節(jié)能、PID調(diào)節(jié)、運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)性好電機(jī)控制更容易實(shí)現(xiàn)負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，是供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與改造中最先進(jìn)的選擇之一，同時(shí)PLC變頻控制系統(tǒng)技術(shù)還可以用于引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)等自動(dòng)控制系統(tǒng)中，是過(guò)程控制發(fā)展的新方向。

參考文獻(xiàn)

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篇9

【關(guān)鍵詞】：機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng) 改造 變頻器

中圖分類號(hào)：TM6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、概述：

小灣水電站位于云南省鳳慶縣與南澗縣交界的瀾滄江上，系瀾滄江中下游河段梯級(jí)開發(fā)的第二級(jí)電站和“龍頭水庫(kù)”。電站裝機(jī)容量4200MW，裝機(jī)6臺(tái)，單機(jī)容量700MW。機(jī)組技術(shù)供水采用異步電機(jī)水泵供水方式，兩臺(tái)電機(jī)水泵，一臺(tái)主用，一臺(tái)備用，電機(jī)電源分別取自機(jī)組自由電a、b段，正常運(yùn)行時(shí)當(dāng)一臺(tái)水泵出現(xiàn)故障或失電時(shí)，自動(dòng)切換為另一臺(tái)水泵運(yùn)行。水泵電機(jī)額定功率355kW，額定電壓380V，額定運(yùn)行電流650A。為西門子產(chǎn)品。配套設(shè)置了ABB軟啟動(dòng)器，型號(hào)為：PSTB720-600-70，用于水泵啟停過(guò)程中實(shí)現(xiàn)限流啟動(dòng)的功能。

二、采用軟啟動(dòng)器限流啟動(dòng)技術(shù)供水泵電機(jī)存在的問題：

三相異步電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流很大，可達(dá)額定電流的3~7倍，甚至更大，對(duì)電網(wǎng)會(huì)有沖擊，對(duì)電機(jī)也會(huì)有一定的損害。因此電機(jī)啟動(dòng)要選擇降壓限流啟動(dòng)，小灣電廠機(jī)組技術(shù)供水泵電機(jī)啟動(dòng)選擇的是利用軟啟動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的降壓限流啟動(dòng)。所使用的軟啟動(dòng)器是ABB公司生產(chǎn)的型號(hào)為PSTB720-600-70，額定電流設(shè)置為650A。軟起動(dòng)器是一種集軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的電機(jī)控制裝置。它不僅實(shí)現(xiàn)在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中無(wú)沖擊而平滑的起動(dòng)電流，而且可根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的特性來(lái)調(diào)節(jié)起動(dòng)過(guò)程中的參數(shù)，如限流值、起動(dòng)時(shí)間等。此外，它還具有對(duì)電機(jī)的保護(hù)功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備的諸多弊端。但軟啟動(dòng)器實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)的方法就是通過(guò)降低啟動(dòng)電壓，減小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這個(gè)過(guò)程對(duì)系統(tǒng)電壓有一定的沖擊，從實(shí)際運(yùn)行的情況來(lái)看，我廠應(yīng)用ABB軟啟動(dòng)器時(shí)，設(shè)置限流設(shè)置為4，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)組技術(shù)供水泵電機(jī)啟動(dòng)電流瞬時(shí)最大達(dá)2500A，啟動(dòng)電流較大，并且啟動(dòng)對(duì)我廠系統(tǒng)電壓具有一定沖擊。并且技術(shù)供水泵電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)拉低廠用電系統(tǒng)電壓，導(dǎo)致部分反應(yīng)敏感的電源監(jiān)視繼電器故障報(bào)警。

因啟動(dòng)電流過(guò)大，并且啟動(dòng)過(guò)程拉低不能滿足電廠黑啟動(dòng)條件。小灣電廠黑啟動(dòng)的電源來(lái)此于柴油發(fā)電機(jī)，型號(hào)：HDC1250，額定電壓400V，功率1000kV，額定電流804.2A，經(jīng)柴油發(fā)電機(jī)變壓器將電壓變至10kV后，接入我廠10kV廠用電系統(tǒng)。若使用軟啟動(dòng)器，機(jī)組技術(shù)供水泵電機(jī)啟動(dòng)瞬間電流2500A，已遠(yuǎn)大于柴油發(fā)電機(jī)額定電流，無(wú)法滿足黑啟動(dòng)要求。

三、變頻啟動(dòng)與軟啟動(dòng)的比較：

1、變頻器與軟啟動(dòng)器性能比較

軟啟動(dòng)器是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國(guó)外稱為Soft Starter。軟啟動(dòng)器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動(dòng)機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過(guò)流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長(zhǎng)軟啟動(dòng)器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動(dòng)器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)過(guò)程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。其主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成的。 變頻器把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。

變頻器相對(duì)軟啟動(dòng)器有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電機(jī)至額定工況之后，便切換為旁路輸出，在電機(jī)正常運(yùn)行期間是無(wú)法起到保護(hù)電機(jī)的功能，變頻器則一直存在于電機(jī)運(yùn)行電路之中，能很好保護(hù)電機(jī)運(yùn)行。

2、軟啟動(dòng)器只是在電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中降壓、限流，啟動(dòng)過(guò)程中電流仍然很大，對(duì)系統(tǒng)電壓也存在一定的影響，變頻器可以改變電機(jī)啟動(dòng)頻率，可以從零壓?jiǎn)?dòng)，對(duì)系統(tǒng)電壓沒有沖擊。

3、軟啟動(dòng)器不能調(diào)速，但變頻器可以。

軟啟動(dòng)器必須以降低啟動(dòng)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，這就會(huì)造成電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小，而變頻器不必降低啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。總的來(lái)說(shuō)，變頻器具有所有軟啟動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)，在功能特性上完全可以替代軟啟動(dòng)器。

綜上所述，選擇變頻器能滿足現(xiàn)階段小灣電廠機(jī)組技術(shù)供水泵啟動(dòng)需求。

2、變頻器型號(hào)的選擇：

我廠選用的機(jī)組技術(shù)供水泵電機(jī)為西門子公司的異步電機(jī)，具體參數(shù)如下：

品牌 西門子

額定電壓 380V 功率因數(shù) 0.86

頻率 50Hz 繞組接法 D

電流 650A 耐熱等級(jí) F

功率 355KW 轉(zhuǎn)速 1488min-1

根據(jù)上述名牌選擇合適的變頻器，我廠選用變頻器的型號(hào)及參數(shù)如下：

柜體式傳動(dòng)單元型號(hào) ACS-800-07-440-3

變頻器模塊型號(hào) ACS-800-04M-440-3 外形規(guī)格 R8

額定電壓 380V 額定電流 695A

額定功率 355KW 最大輸出電流 1017A

額定容量 440KVA

四、加裝變頻器后機(jī)組技術(shù)泵后實(shí)際運(yùn)行情況：

機(jī)組技術(shù)供水在水輪發(fā)電機(jī)開機(jī)條件中屬于必要條件，若機(jī)組技術(shù)供水流量及壓力達(dá)不到設(shè)定值，則機(jī)組開機(jī)失敗，判定供水方式為水泵供水，經(jīng)2秒鐘時(shí)間判定，已發(fā)送啟動(dòng)機(jī)組技術(shù)供水令，確定機(jī)組技術(shù)供水啟動(dòng)后，判斷機(jī)組技術(shù)供水各管路壓力、流量是否達(dá)到額定值，若120秒后仍然達(dá)不到額定值，判定開機(jī)失敗?；谝陨峡紤]，變頻器啟動(dòng)水泵電機(jī)應(yīng)在判定時(shí)間內(nèi)完成。在機(jī)組技術(shù)供水泵電機(jī)啟動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速設(shè)置為30秒，啟動(dòng)變變頻器后，電機(jī)轉(zhuǎn)速約30s內(nèi)從0按固定斜率上升至1488轉(zhuǎn)/分鐘，變頻器輸出電流在約30s內(nèi)從100A左右開始呈拋物線上升至額定電流650A附近；考慮要滿足電廠黑啟動(dòng)要求，要小于柴油發(fā)電機(jī)額定電流，將變頻器限制電流選擇為800A；技術(shù)供水系統(tǒng)管路壓力大于0.3MPa，停泵時(shí)容易產(chǎn)生水錘現(xiàn)象，因此在技術(shù)供水管路上加裝水力止回閥來(lái)防止產(chǎn)生水錘，水力止回閥關(guān)閉時(shí)間約10s，故將變頻器斜坡停車設(shè)置時(shí)間為10s，其具體參數(shù)見下表：

參數(shù)索引 名稱 設(shè)定值 備注

10.03 REF DIRECTION FORWORD 固定電機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)檎?/p>

14.01 RELAY RO1 OUTPUT EXT CTRL 處于外部控制時(shí)可編程繼電器RO1輸出

20.01 MINIMUM SPEED 1488 最小轉(zhuǎn)速，將給定最小轉(zhuǎn)速限制為1488

20.02 MAXIMUM SPEED 1488 最大轉(zhuǎn)速，給定最大轉(zhuǎn)速限制為1488

20.03 MAXIMUM CURRENT 800A 最大電流限制，變頻器將輸出電流限制在800A以內(nèi)

20.04 TORQ MAX LIM1 300%（默認(rèn)） 最大正轉(zhuǎn)矩

21.01 START FUNCTIOM AUTO 自動(dòng)啟動(dòng)

21.03 STOP FUNCTION RAMP 選擇斜坡停車

22.01 ACC/DEC SEL ACC/DEC 1 加速和減速時(shí)間1

22.02 ACCEL TIME 1 30s 加速時(shí)間，在30s變頻器將電機(jī)轉(zhuǎn)速0提升至1488

22.03 DECEL TIME2 10s 減速時(shí)間，斜坡停車時(shí)間10s

22.06 ACC/DEC RAMP SHPE 0.00S 加速/減速斜坡形狀選擇為線性斜坡

30.02 PANEL LOSS FAULT 現(xiàn)地控制方式下，控制盤丟失則變頻器跳閘而自由停車

實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，機(jī)組技術(shù)供水總管流量約30秒由0上升至1800m3/h（技術(shù)供水流量正常定值），3秒后穩(wěn)定在2450 m3/h左右；機(jī)組機(jī)組供水總管壓力約30秒由0上升至0.2Mpa（壓力正常定值），3秒后穩(wěn)定在0.34Mpa左右，即30s內(nèi)流量壓力滿足機(jī)組開機(jī)流程，33秒機(jī)組技術(shù)供水達(dá)到穩(wěn)定供水壓力及流量?？紤]到單臺(tái)水泵或電機(jī)出現(xiàn)故障，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)機(jī)組技術(shù)供水流量及壓力未能達(dá)到額定值，有充足的時(shí)間啟動(dòng)另外一臺(tái)備用水泵，在機(jī)組技術(shù)供水控制柜內(nèi)設(shè)定判定一臺(tái)水泵啟動(dòng)失敗的時(shí)間為80秒，為啟動(dòng)另外一臺(tái)水泵留下足夠時(shí)間。在實(shí)際調(diào)試技術(shù)供水系統(tǒng)時(shí)，實(shí)際情況與設(shè)計(jì)情況基本相同，機(jī)組技術(shù)供水泵啟動(dòng)過(guò)程中電流上升曲線很平緩，廠用電系統(tǒng)電壓基本不變。電流上升曲線如下圖所示。

五、變頻器使用過(guò)程中存在的危險(xiǎn)因素

連接變頻器的電源系統(tǒng)往往有并聯(lián)有電力電容器、發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等負(fù)載，變頻器產(chǎn)生的高次諧波電流按著各自的阻抗分配到電源系統(tǒng)和并聯(lián)負(fù)載。雖然ACS-800-07變頻器本身設(shè)置了濾波器，但仍然有部分諧波對(duì)廠用電系統(tǒng)造成污染。機(jī)組技術(shù)供水泵電機(jī)自更換變頻器后，因諧波引起電動(dòng)機(jī)附加發(fā)熱，電機(jī)運(yùn)行溫度有所升高。

六、結(jié)束語(yǔ)：

小灣電廠機(jī)組技術(shù)供水變頻器改造后，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)平滑啟動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)電壓影響較小，滿足我廠黑啟動(dòng)要求，雖然產(chǎn)生的諧波對(duì)廠用電系統(tǒng)有一定的污染，但綜合考慮，利大于弊。

參考文獻(xiàn)：

1.劉美俊《通用變頻器應(yīng)用技術(shù)》福建科學(xué)技術(shù)出版社 2004

2.《小灣電廠機(jī)組技術(shù)供水運(yùn)行規(guī)程》小灣電廠 2013

作者簡(jiǎn)介：

篇10

關(guān)鍵詞：變頻器恒壓供水閉環(huán)控制節(jié)能

中圖分類號(hào)：TN773文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

前言

鶴崗誠(chéng)基水電熱力有限責(zé)任公司南部供水系統(tǒng)由富力泵站、鹿林加壓站和南山配水池組成，富力泵站以0.76Mpa恒壓運(yùn)行，在保證鹿林山地區(qū)用水的前提下，多余水量送到鹿林加壓站，由鹿林加壓站將水送至南山配水池，通過(guò)自流供南山地區(qū)用水。為保證富力泵站的恒壓供水和南山配水池有調(diào)節(jié)水量的能力來(lái)滿足南山地區(qū)用水，誠(chéng)基水電熱力有限責(zé)任公司在富力泵站、鹿林加壓站安裝了變頻器，通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)了南部供水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

高壓變頻器的工作原理

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一種頻率的電能控制裝置。變頻器由移相變壓器、功率單元和控制器組成。它采用直接“高-高”形式，6KV輸入直接高壓 6KV輸出， 6KV系列有15個(gè)功率單元，單元串聯(lián)多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每相由5個(gè)功率單元串聯(lián)而成，每個(gè)功率單元可以互換，其電路結(jié)構(gòu)如圖3為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到單相交流輸出。

功率單元輸入側(cè)由移相變壓器供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成30脈沖整流方式，經(jīng)過(guò)多級(jí)移相疊加的整流方式，消除了大部分由獨(dú)立功率模塊引起的諧波電流，大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形。輸出側(cè)由每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電，通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到階梯PWM波形。這種波形正弦度好，可減少對(duì)電纜和電機(jī)的絕緣損壞，完全適合舊設(shè)備的改造。

控制器由高速單片處理器、人機(jī)界面和PLC共同構(gòu)成，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)PWM控制，人機(jī)界面提供了全中文監(jiān)控界面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制，內(nèi)置PLC則用于信號(hào)的邏輯處理。控制器與功率單元之間采用光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有抗電磁干擾性能?？刂乒駜?nèi)備有UPS不間斷供電電源，當(dāng)控制電源掉電時(shí)，不影響變頻器的正常運(yùn)行。恒壓供水

富力泵站恒壓供水的工作原理：測(cè)量元件為壓力傳感器，將它設(shè)在水泵機(jī)組出水口，Vi為恒定供水壓力設(shè)定值，供水壓力V作為輸出量，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻器內(nèi)部的PLC采集供水壓力值V與泵站給定值Vi進(jìn)行比較和運(yùn)算，通過(guò)PID進(jìn)行調(diào)整，將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號(hào)送至變頻器，直至達(dá)到供水壓力的給定值Vi。不管系統(tǒng)供水流量如何變化，供水壓力值V始終維持在給定壓力值Vi附近。

液位控制

當(dāng)鹿林加壓站的來(lái)水量能夠滿足南山地區(qū)的用水量時(shí)，通過(guò)南山配水池的水位變送器輸出的模擬量經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換經(jīng)光纖送到鹿林加壓站，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換傳到變頻器的PLC中，由PLC控制水泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到南山配水池水位恒定的目的。當(dāng)鹿林加壓站的來(lái)水量不能滿足南山地區(qū)的用水量時(shí)，加壓站的水泵轉(zhuǎn)速將不受南山配水池水位的控制，由鹿林加壓站的來(lái)水流量計(jì)輸出的模擬量信號(hào)通過(guò)PLC來(lái)控制水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到來(lái)水量與出水量的平衡，而南山地區(qū)的用水量將通過(guò)配水池內(nèi)的水量來(lái)滿足。以上控制過(guò)程都是在無(wú)人操作的情況下自動(dòng)完成的，運(yùn)行后取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。社會(huì)效益

1.降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

2.富力泵站、鹿林加壓站采用變頻器后，實(shí)現(xiàn)了水泵的軟啟動(dòng)，減少了工頻啟動(dòng)水泵時(shí)所造成的對(duì)水泵、管路、閘閥等的沖擊，增加了設(shè)備的使用壽命，減少了設(shè)備的維修量。

3.富力泵站根據(jù)設(shè)定的壓力實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行恒壓供水；鹿林加壓站通過(guò)來(lái)水量和南山配水池的水位實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行。以上運(yùn)行過(guò)程都是在變頻器內(nèi)PLC的控制下運(yùn)行的，無(wú)需泵站運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和頻繁操作水泵，減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.變頻器的使用使電機(jī)從零轉(zhuǎn)速啟動(dòng)，避免了工頻啟動(dòng)電流大所造成的對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，節(jié)省了設(shè)備投資。

5.變頻器具有完善、靈敏的故障檢測(cè)、診斷、報(bào)警、跳閘等功能，保證電機(jī)水泵始終安全運(yùn)行。

經(jīng)濟(jì)效益

1.富力泵站、鹿林加壓站通過(guò)安裝變頻器調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制水泵的供水量，避免了因采用調(diào)節(jié)出水閘閥的開度來(lái)水泵供水量而消耗在閥板的能量損失，大大地節(jié)省電能。

富力泵站3#機(jī)組（355KW/6KV）在壓力為0.76Mpa流量為900m3 /h時(shí)工頻運(yùn)行的電流為33.5A。而在相同的壓力、流量的情況下，變頻運(yùn)行的電流為27.3A。富力泵站安裝變頻器至今運(yùn)行半年共節(jié)電：

P=1.732UICOS∮t

=1.732×6KV×（33.5-27.3）A×0.88×24H×180天

=24.5萬(wàn)千瓦時(shí)

以每千瓦時(shí)電0.5元計(jì)算可節(jié)資：0.5元/千瓦時(shí)×24.5萬(wàn)千瓦時(shí)=12.25萬(wàn)元

2.鹿林加壓站1#機(jī)組（132KW/0.38KV）在壓力為0. 60Mpa流量為350m3 /h時(shí)工頻運(yùn)行的電流為210A。而在相同的壓力、流量的情況下，變頻運(yùn)行的電流為180A。富力泵站安裝變頻器至今運(yùn)行半年共節(jié)電：

P=1.732UICOS∮t

=1.732×0.38KV×（210-180）A×0.88×24H×180天

=7.5萬(wàn)千瓦時(shí)

以每千瓦時(shí)電0.5元計(jì)算可節(jié)資：0.5元/千瓦時(shí)×7.5萬(wàn)千瓦時(shí)=3.75萬(wàn)元

3.按此方式運(yùn)行南部系統(tǒng)一年可節(jié)電64萬(wàn)千瓦時(shí)，可節(jié)約資金32萬(wàn)元。

變頻器運(yùn)行的規(guī)劃

富力泵站機(jī)械室內(nèi)沒有取暖設(shè)施，在沒有安裝變頻器前電機(jī)運(yùn)行電流高，電機(jī)本身產(chǎn)生的熱量就能滿足機(jī)械室內(nèi)冬季的取暖問題；安裝變頻器后，電機(jī)運(yùn)行電流低其產(chǎn)生的熱量已無(wú)法滿足室溫的要求。變頻器的變壓器、功率模塊均是發(fā)熱元件，通過(guò)風(fēng)機(jī)的強(qiáng)排風(fēng)對(duì)其進(jìn)行冷卻，單位正在設(shè)計(jì)將熱源進(jìn)行收集、利用，用其解決泵房冬季取暖的問題。

利用變頻器支持Profibus、Modbus、TCP/IP等種通訊協(xié)議，將變頻器的運(yùn)行參數(shù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端系統(tǒng)調(diào)度室，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。還可以通過(guò)上位機(jī)對(duì)變頻器進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對(duì)變頻器的啟動(dòng)、停車、設(shè)定運(yùn)行頻率、查看故障記錄等控制操作，除安排必要的維修人員外可實(shí)現(xiàn)無(wú)人看守，從而降低勞動(dòng)力。