變頻(pín)器(qì)在泵站恒壓供水(shuǐ)中的(de)應用

共閱[2375]次 日(rì)期：[2015/5/17]

 變頻(pín)器(qì)在泵站恒壓供水(shuǐ)中的(de)應用

一、變頻(pín)調速的(de)特點及分析

　　用戶用水(shuǐ)量一般是動态的(de)，因此供水(shuǐ)不足或供水(shuǐ)過剩的(de)情況時(shí)有(yǒu)發生(shēng)。而用水(shuǐ)和(hé)供水(shuǐ)之間(jiān)的(de)不平衡集中反映在供水(shuǐ)的(de)壓力上(shàng)，即用水(shuǐ)多而供水(shuǐ)少，則壓力低(dī);用水(shuǐ)少而供水(shuǐ)多，則壓力大。保持供水(shuǐ)壓力的(de)恒定，可使供水(shuǐ)和(hé)用水(shuǐ)之間(jiān)保持平衡，即用水(shuǐ)多時(shí)供水(shuǐ)也多，用水(shuǐ)少時(shí)供水(shuǐ)也少，從(cóng)而提高(gāo)了供水(shuǐ)的(de)質量。

　　恒壓供水(shuǐ)系統對(duì)于用戶是非常重要的(de)。在生(shēng)産生(shēng)活供水(shuǐ)時(shí)，若自(zì)來(lái)水(shuǐ)供水(shuǐ)因故壓力不足或短時(shí)斷水(shuǐ)，可能影響生(shēng)活質量，嚴重時(shí)會影響生(shēng)存安全，如發生(shēng)火災時(shí)，若供水(shuǐ)壓力不足或或無水(shuǐ)供應，不能迅速滅火，可能引起重大經濟損失和(hé)人(rén)員(yuán)傷亡。所以，用水(shuǐ)區(qū)域采用恒壓供水(shuǐ)系統，能産生(shēng)較大的(de)經濟效益和(hé)社會效益。

　　随着電(diàn)力技(jì)術的(de)發展，變頻(pín)調速技(jì)術的(de)日(rì)臻完善，以變頻(pín)調速為(wèi)核心的(de)智能供水(shuǐ)控制系統取代了以往高(gāo)位水(shuǐ)箱和(hé)壓力罐等供水(shuǐ)設備，起動平穩，起動電(diàn)流可限制在額定電(diàn)流以內(nèi)，從(cóng)而避免了起動時(shí)對(duì)電(diàn)網的(de)沖擊;由于泵的(de)平均轉速降低(dī)了，從(cóng)而可延長(cháng)泵和(hé)閥門等東西(xī)的(de)使用壽命;可以消除起動和(hé)停機(jī)時(shí)的(de)水(shuǐ)錘效應。其穩定安全的(de)運行性能、簡單方便的(de)操作(zuò)方式、以及齊全周到的(de)功能，将使供水(shuǐ)實現(xiàn)節水(shuǐ)、節電(diàn)、節省人(rén)力，最終達到高(gāo)效率的(de)運行目的(de)。

　　二、恒壓供水(shuǐ)的(de)變頻(pín)應用方式

　　通(tōng)常在同一路(lù)供水(shuǐ)系統中，設置多台常用泵，供水(shuǐ)量大時(shí)多台泵全開(kāi)，供水(shuǐ)量小(xiǎo)時(shí)開(kāi)一台或兩台。在采用變頻(pín)調速進行恒壓供水(shuǐ)時(shí)，就用兩種方式，其一是所有(yǒu)水(shuǐ)泵配用一台變頻(pín)器(qì);其二是每台水(shuǐ)泵配用一台變頻(pín)器(qì)。後種方法根據壓力反饋信号，通(tōng)過PID運算(suàn)自(zì)動調整變頻(pín)器(qì)輸出頻(pín)率，改變電(diàn)動機(jī)轉速，最終達到管網恒壓的(de)目的(de)，就一個(gè)閉環回路(lù)，較簡單，但(dàn)成本高(gāo)。前種方法成本低(dī)，性能不比後種差，但(dàn)控制程序較複雜(zá)，是未來(lái)的(de)發展方向，我公司開(kāi)發BC2100系列恒壓供水(shuǐ)控制系統就可實現(xiàn)一變頻(pín)器(qì)控制任意數馬達的(de)功能。下(xià)面講到的(de)原理(lǐ)都(dōu)是一變頻(pín)器(qì)拖動多馬達的(de)系統。

　　三、PID控制原理(lǐ)

　　根據反饋原理(lǐ)：要想維持一個(gè)物(wù)理(lǐ)量不變或基本不變，就應該引這(zhè)個(gè)物(wù)理(lǐ)量與恒值比較，形成閉環系統。我們要想保持水(shuǐ)壓的(de)恒定，因此就必須引入水(shuǐ)壓反饋值與給定值比較，從(cóng)而形成閉環系統。但(dàn)被控制的(de)系統特點是非線性、大慣性的(de)系統，現(xiàn)在控制和(hé)PID相(xiàng)結合的(de)方法，在壓力波動較大時(shí)使用模糊控制，以加快響應速度;在壓力範圍較小(xiǎo)時(shí)采用PID來(lái)保持靜态精度。這(zhè)通(tōng)過PLC加智能儀表可時(shí)現(xiàn)該算(suàn)法，同時(shí)對(duì)PLC的(de)編程來(lái)時(shí)現(xiàn)泵的(de)工(gōng)頻(pín)與變頻(pín)之間(jiān)的(de)切換。實踐證明(míng)，使用這(zhè)種方法是可行的(de)，而且造價也不高(gāo)。

　　要想維持供水(shuǐ)網的(de)壓力不變，根據反饋定理(lǐ)在管網系統的(de)管理(lǐ)上(shàng)安裝了壓力變送器(qì)作(zuò)為(wèi)反饋元件(jiàn)，由于供水(shuǐ)系統管道(dào)長(cháng)、管徑大，管網的(de)充壓都(dōu)較慢(màn)，故系統是一個(gè)大滞後系統，不易直接采用PID調節器(qì)進行控制，而采用PLC參與控制的(de)方式來(lái)實現(xiàn)對(duì)控制系統調節作(zuò)用。

　　四、變頻(pín)控制原理(lǐ)

　　用變頻(pín)調速來(lái)實現(xiàn)恒壓供水(shuǐ)，與用調節閥門來(lái)實現(xiàn)恒壓供水(shuǐ)相(xiàng)比，節能效果十分顯着(可根據具體(tǐ)情況計(jì)算(suàn)出來(lái))。其優點是：

1、起動平衡，起動電(diàn)流可限制在額定電(diàn)流以內(nèi)，從(cóng)而避免了起動時(shí)對(duì)電(diàn)網的(de)沖擊;

2、由于泵的(de)平均轉速降低(dī)了，從(cóng)而可延長(cháng)泵和(hé)閥門等的(de)使用壽命;

3、可以消除起動和(hé)停機(jī)時(shí)的(de)水(shuǐ)錘效應;

　　一般地(dì)說(shuō)，當由一台變頻(pín)器(qì)控制一台電(diàn)動機(jī)時(shí)，隻需使變頻(pín)器(qì)的(de)配用電(diàn)動機(jī)容量與實際電(diàn)動機(jī)容量相(xiàng)符即可。當一台變頻(pín)器(qì)同時(shí)控制兩台電(diàn)動機(jī)時(shí)，原則上(shàng)變頻(pín)器(qì)的(de)配用電(diàn)動機(jī)容量應等于兩台電(diàn)動機(jī)的(de)容量之和(hé)。但(dàn)如在高(gāo)峰負載時(shí)的(de)用水(shuǐ)量比兩台水(shuǐ)泵全速供水(shuǐ)量相(xiàng)差很(hěn)多時(shí)，

　　可考慮适當減小(xiǎo)變頻(pín)器(qì)的(de)容量，但(dàn)應注意留有(yǒu)足夠的(de)容量。

　　雖然水(shuǐ)泵在低(dī)速運行時(shí)，電(diàn)動機(jī)的(de)工(gōng)作(zuò)電(diàn)流較小(xiǎo)。但(dàn)是，當用戶的(de)用水(shuǐ)量變化(huà)頻(pín)繁時(shí)，電(diàn)動機(jī)将處于頻(pín)繁的(de)升、降速狀态，而升、降速的(de)電(diàn)流可略超過電(diàn)動機(jī)的(de)額定電(diàn)流，導緻電(diàn)動機(jī)過熱。因此，電(diàn)動機(jī)的(de)熱保護是必需的(de)。對(duì)于這(zhè)種由于頻(pín)繁地(dì)升、降速而積累起來(lái)的(de)溫升，變頻(pín)器(qì)內(nèi)的(de)電(diàn)子(zǐ)熱保護功能是難以起到保護作(zuò)用的(de)，所以應采用熱繼電(diàn)器(qì)來(lái)進行電(diàn)動機(jī)的(de)熱保護。

　　在主要功能預置方面，最高(gāo)頻(pín)率應以電(diàn)動機(jī)的(de)額定頻(pín)率為(wèi)變頻(pín)器(qì)的(de)最高(gāo)工(gōng)作(zuò)頻(pín)率。升、降速時(shí)間(jiān)在采用PID調節器(qì)的(de)情況下(xià)，升、降速時(shí)間(jiān)應盡量設定得短一些，以免影響由PID調節器(qì)決定的(de)動态響應過程。如變頻(pín)器(qì)本身(shēn)具有(yǒu)PID調節功能時(shí)，隻要在預置時(shí)設定PID功能有(yǒu)效，則所設定的(de)升速和(hé)降速時(shí)間(jiān)将自(zì)動失效。

　　五、恒壓供水(shuǐ)系統特點

1、節電(diàn)：優化(huà)的(de)節能控制軟件(jiàn)，使水(shuǐ)泵實現(xiàn)最大限度地(dì)節能運行;

2、節水(shuǐ)：根據實際用水(shuǐ)情況設定管網壓力，自(zì)動控制水(shuǐ)泵出水(shuǐ)量，減少了水(shuǐ)的(de)跑、漏現(xiàn)象;

3、運行可靠：由變頻(pín)器(qì)實現(xiàn)泵的(de)軟起動，使水(shuǐ)泵實現(xiàn)由工(gōng)頻(pín)到變頻(pín)的(de)無沖擊切換，防止管網沖擊、避免管網壓力超限，管道(dào)破裂。

4、聯網功能：采用全中文(wén)工(gōng)控組态軟件(jiàn)，實時(shí)監控各個(gè)站點，如電(diàn)機(jī)的(de)電(diàn)壓、電(diàn)流、工(gōng)作(zuò)頻(pín)率、管網壓力及流量等。并且能夠累積每個(gè)站點的(de)用電(diàn)量，累積每台泵的(de)出水(shuǐ)量，同時(shí)提供各種形式的(de)打印報表，以便分析統計(jì)。

5、控制靈活：分段供水(shuǐ)，定時(shí)供水(shuǐ)，手動選擇工(gōng)作(zuò)方式。

6、自(zì)我保護功能完善：如某台泵出現(xiàn)故障，主動向上(shàng)位機(jī)發出報警信息，同時(shí)啓動備用泵，以維持供水(shuǐ)平衡。萬一自(zì)控系統出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作(zuò)手動系統，以保護供水(shuǐ)。

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