【正文】 了PLC 或PID，甚至將壓力傳感器也融入變頻組件 目前國(guó)內(nèi)有不少公司在從事進(jìn)行變頻恒壓供水的研制推廣，國(guó)產(chǎn)變頻器主要 采用進(jìn)口元件組裝或直接進(jìn)口國(guó)外變頻器，結(jié)合PLC 或PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)恒壓供水，在小容量、控制要求的變頻供水領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)變頻器發(fā)展較快，并以其成本低廉的優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)了相當(dāng)部分小容量變頻恒壓供水市場(chǎng)。這類變頻 器電機(jī)功率在135kV沐320kw之間，電網(wǎng)電壓通常為ZooV或380V。如利德福華的一些高壓供水變頻器在本文中，研究和設(shè)計(jì)的變頻器是以第二種應(yīng)用范圍為基礎(chǔ)。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進(jìn)入蝸形泵殼。，盡量使電 動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。飛為電動(dòng)機(jī)的效率，即傳動(dòng)效率.按上式求出的功率，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。所以，水泵的調(diào)節(jié)從原理上講是通過改變水泵的性能曲線或管網(wǎng)特性曲線或二者同時(shí)改變來實(shí)現(xiàn)的。因此，研究并改進(jìn)它們的調(diào)節(jié)方式，是節(jié)能最有效的途徑和關(guān)鍵所在水泵的調(diào)節(jié)方式可分為恒速調(diào)節(jié)與變速調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)是能量損失很大，目前正逐漸被其它調(diào)節(jié)方式所取代。成本高，通常適用大容量水泵，對(duì)中小供水廠的水泵通常不適用。因此，目前此種方法雖大量使用，但正逐步被新的流量調(diào)節(jié)方式取代從恒速調(diào)節(jié)的分析可以看出，由于恒速調(diào)節(jié)要不結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要 被變速調(diào)節(jié)所取代.。一類是有級(jí)變速裝置，如齒輪變速等。 調(diào)速型液力禍合器用于葉片式水泵的變速調(diào)節(jié)時(shí)，主要具有以下優(yōu)點(diǎn):可以輸出連續(xù)的、無級(jí)的、變化的轉(zhuǎn)速。 液力禍合器的缺點(diǎn):在電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合，要求同樣的轉(zhuǎn)矩而采用 較小的轉(zhuǎn)速時(shí)，液力禍合器的工作腔直徑將加大，這不但增加了造價(jià)，而且還會(huì)使禍合器調(diào)速的延遲時(shí)間增加。電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是:可靠性高，只要把絕緣處理好，就能長(zhǎng)期無檢修運(yùn)行。調(diào)速時(shí)響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng):噪聲較大。此外，變極電動(dòng)機(jī)在變速時(shí)電力必須瞬間中斷，不能進(jìn)行熱態(tài)變換，因此在變速時(shí)電動(dòng)機(jī)有電流沖，則其切換裝置的安全可靠性尚需進(jìn)一步完善提高?；谶@個(gè)原理，變頻調(diào)速就是用晶閘管等變流元件組成的變頻器作為變頻電源，通過改變電源頻率的辦法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。常見的方法有閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法兩種。 (l)閥門控制法:即通過關(guān)小或開大閥門來調(diào)節(jié)流量，而轉(zhuǎn)速保持不變(通常為額定轉(zhuǎn)速)。揚(yáng)程增加為H。據(jù)有關(guān)資料介紹，水泵工作效率相對(duì)值(1)水泵工作效率的近似計(jì)算公式的近似計(jì)算公式如(): (2)不同控制方式時(shí)的工作效率 由式(，當(dāng)通過關(guān)小閥門來減小流 量時(shí)，由于轉(zhuǎn)速不變，n’=1，比值，可見，隨著流量的減小，水泵工作的效率降低十分明顯。因此，在決定額定揚(yáng)程和額定流量時(shí)，通常裕量較大。這是變頻調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的另外一個(gè)方面. 圖 “兩種常見調(diào)速方式效率曲線”為典型的液力偶合器和常見變頻器的 效率一轉(zhuǎn)速曲線，隨著輸出轉(zhuǎn)速的降低，液力偶合器的效率基本上正比降低 (例 如:，75%，20%轉(zhuǎn)速時(shí)效率約019)，而 變頻器在輸出轉(zhuǎn)速下降時(shí)效率仍然較高 (例如:額定轉(zhuǎn)速時(shí)效率住97，增長(zhǎng)了5%以上，20%)。水的流量從零猛增到額定流量。此外，水錘效應(yīng)也可能破壞閥門和固定件。圖中，曲線1是異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線2是水泵的機(jī)械特性，陰影部分是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩T (即兩者之差).“可知，水泵在直接啟動(dòng)過程中，拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩寫的大小如陰影部分所示，是很大的。 。 本章分析了供水系統(tǒng)的基本特性。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，有以下幾種方案可供選擇。 這種方式控制精度高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便，具有較高的性能價(jià)格比，但開發(fā)周期長(zhǎng)，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的靈活性差，同時(shí)變頻器在運(yùn)行時(shí)，將產(chǎn)生干擾，變頻器的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，所以必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的可靠性。通用性強(qiáng)，由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種 規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。通過變頻恒壓供水系統(tǒng)我們可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、通訊接口以及報(bào)警裝置等部分組成。另外為加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，還需對(duì)供水的上限壓力和下限壓力用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行檢測(cè)。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。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的壓力、液位、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)來自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵成行控制. (2)變頻器: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。 人機(jī)界面是人與機(jī)器進(jìn)行信息交流的場(chǎng)所。同時(shí)通過通訊接口，還可以將現(xiàn)代先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到本系統(tǒng)中來，例如可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷和維護(hù)等。由于全部變頻系統(tǒng)中，變頻器、控制器、電機(jī)均無備份設(shè)備，出現(xiàn)問題無法切換，故目前多適用于用水量不大，對(duì)供水的可靠性要求不高的場(chǎng)合。下面以單臺(tái)變頻器控制2臺(tái)水泵的方案來說明。 當(dāng)用水量再次增加，變頻器輸出頻率增加，則2號(hào)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到 最高輸出頻率時(shí)，表示只有1臺(tái)水泵工作已不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過控制系 統(tǒng)的控制，2號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng)1號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4. 當(dāng)控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4時(shí)，用水量又減少，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時(shí)，表示 只有1臺(tái)水泵工作已能滿足系統(tǒng)供水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)的控制，2號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng)1號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4。 2臺(tái)水泵中，1臺(tái)是由變頻器供電的變速泵，另外 1臺(tái)為普通交流電壓供電的定速泵。此時(shí)又需要啟動(dòng)1臺(tái)定速泵，由1臺(tái)變速泵與1臺(tái)定速泵同時(shí)工作，循環(huán)往復(fù)。按照先啟動(dòng)先停 止，后啟動(dòng)后停止的原則運(yùn)行，使水泵能循環(huán)運(yùn)行，通過可編程序控制器的編程， 使各臺(tái)水泵的運(yùn)行概率相同，避免出現(xiàn)某臺(tái)水泵經(jīng)常工作，而其他水泵經(jīng)常停歇，甚至受潮和生銹的情況.. 1水壓控制流程 在變頻恒壓供水中，整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)要根據(jù)檢測(cè)到的輸入信號(hào)的狀態(tài)，按照系統(tǒng)的控制流程，通過變頻調(diào)速器和執(zhí)行元件對(duì)水泵組進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)恒壓供水的目的。PD 的 。當(dāng)正 在變頻狀態(tài)下運(yùn)行的水泵電機(jī)要切換到工頻狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，只能在50F吃時(shí)運(yùn)行，由于電網(wǎng)的限制以及變頻器和電機(jī)工作頻率的限制，50Hz成為頻率調(diào)節(jié)的上限頻率。其實(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，變頻器的輸出頻率是不可能降傳到OHz，因?yàn)楫?dāng)水泵機(jī)組運(yùn)行，電機(jī)帶動(dòng)水泵向管網(wǎng)供水時(shí)，由于管網(wǎng)中的水壓會(huì)反推水泵，給帶動(dòng)水泵運(yùn)行的電機(jī)一個(gè)反向的力矩，同時(shí)這個(gè)水壓也在一定程度上阻止源水池中的水進(jìn)入管網(wǎng)，因此，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行頻率下降到一個(gè)值時(shí)，水泵就己經(jīng)抽不出水了，實(shí)際的供水壓力也不會(huì)隨著電機(jī)頻率的下。在這種情況下，如果按照上面的判別條件，只要條件一滿足就進(jìn)行機(jī)組切換，很可能由于新增加了一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，供水壓力一下 就超過了設(shè)定壓力。這增加了機(jī)組切換的次數(shù)，使系統(tǒng)一直處于不穩(wěn)定的狀態(tài)之中。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)在確實(shí)需要機(jī)組進(jìn)行切換的時(shí)候才進(jìn)行機(jī)組的切換。 回滯環(huán)的應(yīng)用提供了這樣一個(gè)保障，即如果切換的判別條件滿足，那就說明此時(shí)實(shí)際供水壓力在當(dāng)前機(jī)組的運(yùn)行狀況下滿足不了設(shè)定的要求。這兩種情況有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即它們維持的時(shí)間短，只能夠使機(jī)組切換的判別條件在一個(gè)瞬間滿足。經(jīng)過上面的討論，將實(shí)際的機(jī)組切換的實(shí)際條件定為: 本章分析了變頻供水系統(tǒng)的控制方式和組成，并對(duì)每一個(gè)組成部分進(jìn)行了系統(tǒng)的分 析和說明。1)電機(jī)及水泵搭配情況 樂山市第一水廠共有四臺(tái)電機(jī)水泵負(fù)責(zé)供水，其中一臺(tái)為備用機(jī)泵，日常供水主供機(jī)泵三臺(tái)，但同時(shí)最多只使用兩臺(tái)。 第一水廠供水量時(shí)變化系統(tǒng)較大，通常供水時(shí)，供水操作人員采用了以下方式進(jìn)行水量控制: 1)在供水量為 100一600 立方米月、時(shí)。 根據(jù)第一水廠所供水范圍的高程和區(qū)域要求，第一水廠理想供水壓力值要求在。在供水電耗方面，第一水廠供水電機(jī)平均電耗在140kwjk時(shí)左右，隨著各季節(jié)流量的不同及電機(jī)搭配不同，電耗值上下浮動(dòng)約10%。同時(shí)也有大量的國(guó)產(chǎn)品牌或合資品牌，如深圳的華為、四川的森蘭、成都的佳靈、南京的耐特和煙臺(tái)的惠豐等。 此外，由于恒壓供水，水錘效應(yīng)大幅減少，也可以大大減少因管道爆裂所造成的停水事件。 (3)第一水廠變頻改造后，由于水廠本身的高濕高溫環(huán)境，因而需要對(duì)變頻器進(jìn)行日常的維護(hù)與保養(yǎng)，增加了日常工作人員的負(fù)擔(dān)。因 此如果能滿足第一水廠供水要求，采用一拖二的方式更適宜于第一水廠。②適配電動(dòng)機(jī)的額定功率。如12()倍的額定電流可持續(xù)lmin。 首先計(jì)算出負(fù)載電流，然后應(yīng)考慮三個(gè)方面的因素:①用變頻器供電時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流的脈動(dòng)相對(duì)工頻供電時(shí)要大些。 目前國(guó)內(nèi)不少變頻器均自帶PID控制器或采用Pl刀控制器整合方式，兩者均可以很好的實(shí)現(xiàn)壓力反饋控制。 (3)環(huán)境要求:由于第一水廠泵房溫度范圍在 10℃~40℃，濕度常年保持在在 50%以上，因此，對(duì)變頻器及控制電路要求較高的溫濕度要求，℃一50℃，濕度在30%~卯%溫度環(huán)境中要求變頻器能正常工作。 (7)尺寸要求:變頻器及控制電路的尺寸不宜過大，以方便安裝在空間較小的第一水廠送水泵房?jī)?nèi)。連鎖功能由開關(guān)柜自身實(shí)現(xiàn)，在變頻器出現(xiàn)問題時(shí)，要求可以手工實(shí)現(xiàn)工頻凌頻轉(zhuǎn)換。同 樣，考慮到變頻器在送水泵房中長(zhǎng)期運(yùn)行可能造成的溫度過高，可以利用PLC 來判斷溫度報(bào)警信號(hào)并啟 動(dòng)強(qiáng)制制冷風(fēng)車，以確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。P比 程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是接受外部開關(guān)信號(hào)的輸入以及管網(wǎng)的壓力信號(hào)和水池水位信號(hào)，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)是否正常，然后執(zhí) 行程序，由輸出信號(hào)去控制接觸器、繼電器和變頻器等器件，以完成相應(yīng)的控制任務(wù)，除了PID運(yùn)算，PLC主要控制任務(wù)就是輸出頻率的計(jì)算和工頻、變頻的切換。特別要注意的是，在中小供水廠有條件的情況下，除了通常的液位報(bào)警和過載報(bào)警等外，還應(yīng)將流量?jī)x、濁度儀、余氯儀等報(bào)警信號(hào)接入PLC，從而實(shí)現(xiàn)在供水廠出現(xiàn)流量嚴(yán)重異常或水質(zhì)事故事可以實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。這樣每臺(tái) 水泵都在工頻和變頻之間切換，做到先開先停，后開后停。(2)啟動(dòng)頻率:選定為SHz，即在SHz以下變頻器不輸出電壓，這時(shí)根據(jù)以前在第一水廠較長(zhǎng)時(shí)間試用過的軟啟動(dòng)器設(shè)定的啟動(dòng)頻率來確定的。對(duì)第一水廠電機(jī)進(jìn)行恒壓變頻改造進(jìn)行了可行性分