ABB變頻器在變頻穩壓給水設備控制系統的應用

變頻穩壓給水設備系統的構成及原理

      變頻穩壓給水設備控制系統通過測到的管網壓力，經變頻器的內置PID調節器運算后，調節輸出頻率，實現管網的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號（一般可作為管網壓力極限信號）可適時通知PLC進行變頻泵邏輯切換。為防止水錘現象的產生，泵的啟停將聯動其出口閥門。

 

變頻穩壓給水設備選型說明

      變頻穩壓給水設備供水系統主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。

1. 供水系統選用原則

(1)蓄水池容量應大于每小時最大供水量。

(2)水泵揚程應大于實際供水高度。

(3)水泵流量總和應大于實際最大供水量。

(4)變頻控制柜選型：

用戶可根據供水量和供水高度確定水泵型號及臺數，然后對控制柜進行選型。

2. 變頻器

      根據工藝要求，建議配用ABB ACS600系列變頻器。ACS 600系列變頻器是ABB公司采用直接轉矩控制（DTC）技術，結合諸多先進的生產制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍，優良的速度控制和轉矩控制特性完整的保護功能以及靈活的編程能力，較高的可靠性和較小的體積。

 

變頻穩壓給水設備主要技術數據：

·功率范圍：2.2-3000kW

·電源電壓：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；

·電源頻率：48-63Hz

·控制連接：2個可編程的模擬輸入（AI）；1個可編程的模擬輸出（AO）；5個可編程的數字輸入（DI）；2個可編程的數字輸出（DO）。

·連續負載能力：150% In，每10分鐘允許1分鐘

·串行通訊能力：標準的RS—485接口可使變頻器方便地與計算機連接。

·保護特性：過流保護、I2t、過壓保護、欠壓保護、過熱保護、短路保護、接地保護、欠壓緩沖、電機欠/過載保護、堵轉保護、串行通訊故障保護、AI信號丟失保護等。

外型結構緊湊，安裝方便。產品經過多種電氣安全規范認證，符合GE、UL及質量認證體系ISO9001和ISO4001等。

      ABB變頻器獨特的直接轉矩控制（DTC）功能是目前最佳的電機控制方式，它可以對所有交流電機的核心變量進行直接控制，無需速度反饋就可以實現電機速度和轉矩的精確控制。

      ACS600變頻器內置PID、PFC、預磁通等八種應用宏，只需選擇需要的應用宏，相應的所有參數都自動設置，輸入輸出端子也將自動配置，這些預設的應用宏配置大大節約了調試時間，減少出錯。

3. 可編程序控制器

      PLC建議采用西門子S7-200型。SIMATIC S7-200 可編程序控制器是模塊化中小型PLC系統，能滿足中等性能要求的應用；大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應自動控制任務，各種單獨的模塊之泛組合以用于擴展；簡單實用的分散式結構和多界面網絡能力，使得應用十分靈活；方便用戶和簡易的無風扇設計；當控制任務增加時，可以自由擴展；大范圍的集成功能使得它的功能非常強勁。

      多種的性能遞增的CPU和豐富的且帶有許多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可以完全根據實際應用選擇合適的模塊。當任務規模擴大，可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展。

 

變頻穩壓給水設備應用范圍

1. 該系統既可用于生產、生活用水，亦可用于熱水供應，恒壓噴淋等系統。

a. 可廣泛用于工業企業、生活、生產供水系統及企業自備并改造工程，自來水廠、生活小區及消防供水系統。

b. 可用于各種場合的恒壓、變壓、冷卻水和循環供水系統。

c. 可用于污水泵站、污水處理及污水提升系統。

d. 可用于農業排灌、園林噴淋、水景和音樂噴泉系統。

e. 可用于賓館、大型公共建筑供水及消防系統。

2. 技術指標

a．最大供水高度：200米

b．最大流量：1000立方米/小時

c．壓力波動：≤0.25兆帕

d．水泵電機功率：0.75KW-280KW

 

變頻穩壓給水設備概述

      長沙中贏供水設備有限公司建廠以來一直從事變頻穩壓給水設備的研制，開發和生產。專業生產經營變頻穩壓給水設備，恒壓供水設備，無塔供水設備，管網疊壓供水設備，變頻調速供水設備，不銹鋼無負壓變頻穩壓給水設備，無負壓供水設備，自來水供水設備。

   　該變頻穩壓給水設備突出優點是，不需建造水塔，投資小、占地少，采用水氣自動調節、自動運轉、并能與自來水自動并網，停電后仍可供水，調試后數年不需看管。比建造水塔節約投資70％，比建造高位水箱節約投資60％，大大節約土建投資，廣泛用于企事業單位、住宅區及農村的生產、生活、辦公用水。供水戶在20--20000戶。日供水量在20—50000m3，供水高度達150米，即50層樓房。

　　使用我公司變頻穩壓給水設備，只需在鍋爐房或地下室，擠出一點地方即可安裝，有自來水的單位，使用該設備可以調節高峰用水量，增加水壓，能在高峰用水時，滿足大面積用水和高樓層用水。沒自來水的單位、工廠或農村，只需用該設備接通水源即可得到同水塔一樣的效果，使您滿意的用上自來水，我公司生產的設備為一體型設備，保證現場施工5天安裝完畢。歡迎廣大用戶到公司看樣訂貨。

 

變頻穩壓給水設備特點

   ■　采用微機控制、壓力分級控制及手動控制等三種不同控制方式，確保設備的可靠性。

   ■　能夠實現電機軟啟動，大大減少啟動負荷和壓力波動，實現恒壓供水，節能效果顯著。

   ■　采用高可靠性管路附件及電器無觸點控制方式，大大提高了設備使用壽命。

   ■　系統配備小型緩沖壓力調節罐，大大減輕管網的水錘現象。還配備小流量定壓泵，起小流量范圍內的供水及保證消防系統常備壓的作用。

   ■　設有斷相、過壓、過流、過載、失速及無水等各種保護功能及故障顯示和報警裝置。

   ■　設備占地面積和高度較小，靈活機動，安裝調試方便，省工省時，節省投資。

 

變頻穩壓給水設備適用范圍：

   ● 生產用水：供水量1～1300m3/h

   ● 生活用水：可供1～120000戶居民用水

   ● 消防用水：可用于1～3類建筑物的消防用水

 

變頻穩壓給水設備變頻應用方式

　 通常在同一路供水系統中，設置多臺常用泵，供水量大時多臺泵全開，供水量小時開一臺或兩臺。在采用變頻穩壓給水設備進行恒壓供水時，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。后種方法根據壓力反饋信號，通過PID運算自動調整變頻器輸出頻率，改變電動機轉速，最終達到管網恒壓的目的，就一個閉環回路，較簡單，但成本高。前種方法成本低，性能不比后種差，但控制程序較復雜，是未來的發展方向，我公司開發NKL-A系列變頻穩壓給水設備系統就可實現一變頻器控制任意數馬達的功能。下面講到的原理都是一變頻器拖動多馬達的系統。

 

變頻穩壓給水設備變頻控制原理

     用變頻調速來實現恒壓供水，與用調節閥門來實現恒壓供水相比，節能效果十分顯著（可根據具體情況計算出來）。其優點是：

   a、 起動平衡，起動電流可限制在額定電流以內，從而避免了起動時對電網的沖擊；

   b、 由于泵的平均轉速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命；

   c、 可以消除起動和停機時的水錘效應；

　 一般地說，當由一臺變頻器控制一臺電動機時，只需使變頻器的配用電動機容量與實際電動機容量相符即可。當一臺變頻器同時控制兩臺電動機時，原則上變頻器的配用電動機容量應等于兩臺電動機的容量之和。但如在高峰負載時的用水量比兩臺水泵全速供水量相差很多時，可考慮適當減小變頻器的容量，但應注意留有足夠的容量。

　 雖然水泵在低速運行時，電動機的工作電流較小。但是，當用戶的用水量變化頻繁時，電動機將處于頻繁的升、降速狀態，而升、降速的電流可略超過電動機的額定電流，導致電動機過熱。因此，電動機的熱保護是必需的。對于這種由于頻繁地升、降速而積累起來的溫升，變頻器內的電子熱保護功能是難以起到保護作用的，所以應采用熱繼電器來進行電動機的熱保護。

　 在主要功能預置方面，最高頻率應以電動機的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。升、降速時間在采用PID調節器的情況下，升、降速時間應盡量設定得短一些，以免影響由PID調節器決定的動態響應過程。如變頻器本身具有PID調節功能時，只要在預置時設定PID功能有效，則所設定的升速和降速時間將自動失效。

 

變頻穩壓給水設備PID控制原理

　 根據反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應該引這個物理量與恒值比較，形成閉環系統。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，從而形成閉環系統。但被控制的系統特點是非線性、大慣性的系統，現在控制和PID相結合的方法，在壓力波動較大時使用模糊控制，以加快響應速度；在壓力范圍較小時采用PID來保持靜態精度。這通過PLC加智能儀表可時現該算法，同時對PLC的編程來時現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。

　 變頻穩壓給水設備要想維持供水網的壓力不變，根據反饋定理在管網系統的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統管道長、管徑大，管網的充壓都較慢，故系統是一個大滯后系統，不易直接采用PID調節器進行控制，而采用PLC參與控制的方式來實現對控制系統調節作用。