ABB變頻器在無負(fù)壓變頻供水設(shè)備中的應(yīng)用實例
ABB變頻器在無負(fù)壓變頻供水設(shè)備中的應(yīng)用實例
一、變頻調(diào)速的特點(diǎn)及分析
用戶用水量一般是動態(tài)的,因此供水不足或供水過剩的情況時有發(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,即用水多時供水也多,用水少時供水也少,從而提高了供水的質(zhì)量。
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,起動平穩(wěn),起動電流可限制在額定電流以內(nèi),從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊;由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了,從而可延長泵和閥門等東西的使用壽命;可以消除起動和停機(jī)時的水錘效應(yīng)。其穩(wěn)定的運(yùn)行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能,將使供水實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力,達(dá)到行目的。
二、無負(fù)壓變頻供水設(shè)備的變頻應(yīng)用方式
通常在同一路供水系統(tǒng)中,設(shè)置多臺常用泵,供水量大時多臺泵全開,供水量小時開一臺或兩臺。在采用變頻調(diào)速進(jìn)行恒壓供水時,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(jù)壓力反饋信號,通過PID運(yùn)算自動調(diào)整變頻器輸出頻率,改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速,達(dá)到管網(wǎng)恒壓的目的,就一個閉環(huán)回路,較簡單,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,是未來的發(fā)展方向,我公司開發(fā)ZYW2016系列無負(fù)壓變頻供水控制系統(tǒng)就可實現(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多馬達(dá)的系統(tǒng)。
三、無負(fù)壓變頻供水設(shè)備PID控制原理
根據(jù)反饋原理:要想維持一個物理量不變或基本不變,就應(yīng)該引這個物理量與恒值比較,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,在壓力波動較大時使用模糊控制,以加快響應(yīng)速度;在壓力范圍較小時采用PID來保持靜態(tài)精度。這通過PLC加智能儀表可時現(xiàn)該算法,同時對PLC的編程來時現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實踐證明,使用這種方法是可行的,而且造價也不高。
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、管徑大,管網(wǎng)的充壓都較慢,故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng),不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制,而采用PLC參與控制的方式來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。
四、無負(fù)壓變頻供水設(shè)備的變頻控制原理
用變頻調(diào)速來實現(xiàn)無負(fù)壓變頻供水,與用調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)恒壓供水相比,節(jié)能效果十分顯著(可根據(jù)具體情況計算出來)。其優(yōu)點(diǎn)是:
1、起動平衡,起動電流可限制在額定電流以內(nèi),從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊;
2、由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了,從而可延長泵和閥門等的使用壽命;
3、可以消除起動和停機(jī)時的水錘效應(yīng);
一般地說,當(dāng)由一臺變頻器控制一臺電動機(jī)時,只需使變頻器的配用電動機(jī)容量與實際電動機(jī)容量相符即可。當(dāng)一臺變頻器同時控制兩臺電動機(jī)時,原則上變頻器的配用電動機(jī)容量應(yīng)等于兩臺電動機(jī)的容量之和。但如在高峰負(fù)載時的用水量比兩臺水泵全速供水量相差很多時,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,電動機(jī)的工作電流較小。但是,當(dāng)用戶的用水量變化頻繁時,電動機(jī)將處于頻繁的升、降速狀態(tài),而升、降速的電流可略超過電動機(jī)的額定電流,導(dǎo)致電動機(jī)過熱。因此,電動機(jī)的熱保護(hù)是必需的。對于這種由于頻繁地升、降速而積累起來的溫升,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)采用熱繼電器來進(jìn)行電動機(jī)的熱保護(hù)。
高工作頻率。升、降速時間在采用PID調(diào)節(jié)器的情況下,升、降速時間應(yīng)盡量設(shè)定得短一些,以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動態(tài)響應(yīng)過程。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能時,只要在預(yù)置時設(shè)定PID功能有效,則所設(shè)定的升速和降速時間將自動失效。
五、無負(fù)壓變頻供水設(shè)備特點(diǎn)
1、節(jié)電:優(yōu)化的節(jié)能控制軟件,使水泵實現(xiàn)醉大限度地節(jié)能運(yùn)行;
2、節(jié)水:根據(jù)實際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力,自動控制水泵出水量,減少了水的跑、漏現(xiàn)象;
3、運(yùn)行可靠:由變頻器實現(xiàn)泵的軟起動,使水泵實現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換,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,實時監(jiān)控各個站點(diǎn),如電機(jī)的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個站點(diǎn)的用電量,累積每臺泵的出水量,同時提供各種形式的打印報表,以便分析統(tǒng)計。
5、控制靈活:分段供水,定時供水,手動選擇工作方式。
6、自我保護(hù)功能完善:如某臺泵出現(xiàn)故障,主動向上位機(jī)發(fā)出報警信息,同時啟動備用泵,以維持供水平衡。萬一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障,用戶可以直接操作手動系統(tǒng),以保護(hù)供水。
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