變頻器在水設(shè)備控制系統(tǒng)的應(yīng)用案例

　　變頻穩(wěn)壓給水設(shè)備控制系統(tǒng)通過測到的管網(wǎng)壓力， 經(jīng)變頻器的內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器運算后， 調(diào)節(jié)輸出頻率，實現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號(一般可作為管網(wǎng)壓力極限信號) 可適時通知PLC進(jìn)行變頻泵邏輯切換。為防止水錘現(xiàn)象的產(chǎn)生，泵的啟停將聯(lián)動其出口閥門。

　變頻穩(wěn)壓給水設(shè)備選型說明

　　變頻穩(wěn)壓給水設(shè)備供水系統(tǒng)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(tǒng)選用原則

　　(1)蓄水池容量應(yīng)大于每小時最大供水量。

　　(2)水泵揚程應(yīng)大于實際供水高度。

　　(3)水泵流量總和應(yīng)大于實際最大供水量。

　　(4)變頻控制柜選型：

　　用戶可根據(jù)供水量和供水高度確定水泵型號及臺數(shù)，然后對控制柜進(jìn)行選型。

　　2.變頻器

　　根據(jù)工藝要求， 建議配用ABBA CS 600系列變頻器。ACS 600系列變頻器是ABB公司采用直接轉(zhuǎn)矩控

　　制(DTC) 技術(shù)， 結(jié)合諸多先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍， 優(yōu)良的

　　速度控制和轉(zhuǎn)矩控制特性完整的保護(hù)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(wěn)壓給水設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)：

　　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(Al);1個可編程的模擬輸出(AO);5個可編程的數(shù)字輸入

　　(DI);2個可編程的數(shù)字輸出(DO)。

　　連續(xù)負(fù)載能力：150%In，每10分鐘允許1分鐘

　　·串行通訊能力：標(biāo)準(zhǔn)的RS-485接口可使變頻器方便地與計算機(jī)連接。

　　保護(hù)特性：過流保護(hù)、12t、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過熱保護(hù)、短路保護(hù)、接地保護(hù)、欠壓緩沖、電機(jī)欠/過載保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、串行通訊故障保護(hù)、AI信號丟失保護(hù)等。外型結(jié)構(gòu)緊湊， 安裝方便。產(chǎn)品經(jīng)過多種電氣安全規(guī)范認(rèn)證， 符合GE、UL及質(zhì)量認(rèn)證體系ISO 9001和ISO 4001等。ABB變頻器的直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC) 功能是目前最佳的電機(jī)控制方式， 它可以對所有交流電機(jī)的核心變量進(jìn)行直接控制，無需速度反饋就可以實現(xiàn)電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制。ACS 600變頻器內(nèi)置PID、PFC、預(yù)磁通等八種應(yīng)用宏， 只需選擇需要的應(yīng)用宏， 相應(yīng)的所有參數(shù)都自動設(shè)置，輸入輸出端子也將自動配置，這些預(yù)設(shè)的應(yīng)用宏配置大大節(jié)約了調(diào)試時間，減少出錯。

　　3.可編程序控制器

　　PLC建議采用西門子S 7-200型。SIMATIC S 7-200可編程序控制器是模塊化中小型PLC系統(tǒng)， 能滿足中等性能要求的應(yīng)用;大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應(yīng)自動控制任務(wù)，各種單獨的模塊之泛組合以用于擴(kuò)展;簡單實用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活;方便用戶和簡易的無風(fēng)扇設(shè)計;當(dāng)控制任務(wù)增加時，可以自由擴(kuò)展;大范圍的集成功能使得它的功能非常強(qiáng)勁。多種的性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴(kuò)展模塊， 使用戶可以根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴(kuò)大， 可隨時使用附加模塊對PLC進(jìn)行擴(kuò)展。

　變頻穩(wěn)壓給水設(shè)備應(yīng)用范圍

　　1.該系統(tǒng)既可用于生產(chǎn)、生活用水，亦可用于熱水供應(yīng)，恒壓噴淋等系統(tǒng)。

　　a.可廣泛用于工業(yè)企業(yè)、生活、生產(chǎn)供水系統(tǒng)及企業(yè)自備并改造工程，自來水廠、生活小區(qū)及消防供

　　水系統(tǒng)。

　　b.可用于各種場合的恒壓、變壓、冷卻水和循環(huán)供水系統(tǒng)。

　　c.可用于污水泵站、污水處理及污水提升系統(tǒng)。

　　d.可用于農(nóng)業(yè)排灌、園林噴淋、水景和音樂噴泉系統(tǒng)。

　　e.可用于賓館、大型公共建筑供水及消防系統(tǒng)。

　　2.技術(shù)指標(biāo)

　　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(jī)功率：0.75KW-280KW

　　變頻穩(wěn)壓給水設(shè)備適用范圍：

　　·生產(chǎn)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(wěn)壓給水設(shè)備變頻應(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。在采用變頻穩(wěn)壓給水設(shè)備進(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運算自動調(diào)整變頻器輸出頻率， 改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速，最終達(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。

　　變頻穩(wěn)壓給水設(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。變頻穩(wěn)壓給水設(shè)備要想維持供水網(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。