plc與變頻器在恒壓供水的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-07-16 14:28 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 序輸出，一直循環(huán)掃描工作?！ ∽冾l器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置?，F(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)?！ ∽冾l器的主電路大體上可分為兩類：電壓型和電流型。電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。 變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)：(1) 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。 (2) 變頻器的負(fù)載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線。(3) 變頻器與負(fù)載的匹配問題； ①電壓匹配；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。 ②電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。 (4) 在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。 (5) 變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 第2章 變頻恒壓供水的控制方案 恒壓供水的方案的確定和元件選擇變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方案有多種，有1臺(tái)變頻器控制一臺(tái)水泵的簡(jiǎn)單控制方案，也有一臺(tái)變頻器控制幾臺(tái)水泵的方案，利用單臺(tái)變頻器控制多臺(tái)水泵的控制方案適用于大多數(shù)供水系統(tǒng)，是目前應(yīng)用中比較先進(jìn)的一種方案。下面以單臺(tái)變頻器控制2臺(tái)水泵的方案來說明。圖21 控制原理框圖 控制系統(tǒng)的工作原理如下:根據(jù)系統(tǒng)用水量的變化，控制系統(tǒng)控制2臺(tái)水泵按1—2—3—4—1的順序運(yùn)行，以保證正常供水。開始工作時(shí)，系統(tǒng)用水量不多，只有1號(hào)泵在變頻器控制下運(yùn)行，2號(hào)泵處于停止?fàn)顟B(tài)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)1。當(dāng)用水量增加，變頻器輸出頻率增加，則1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)水泵工作己不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)，1號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到工頻，而變頻器電源啟動(dòng)2號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)2?！ ‘?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)換工頻，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?！ ‘?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)用水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)的控制，可將2號(hào)泵電機(jī)停運(yùn)，1號(hào)泵電機(jī)仍由變頻器供電，這時(shí)，控制系統(tǒng)又回到了狀態(tài)1。如此循環(huán)往復(fù)的工作，以滿足系統(tǒng)用水的需要?！ 」┧到y(tǒng)時(shí)，應(yīng)先選擇水泵和電機(jī)，選擇依據(jù)是供水流量。而供水流量和住宅類型以及用戶數(shù)有關(guān)，系統(tǒng)確定還應(yīng)遵循以下的原則： ① 蓄水池容量應(yīng)大于每小時(shí)最大供水量； ② 水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度； ③ 水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量?！?設(shè)定供水壓力經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：平方供水壓力P=；樓房供水壓力 P=（+樓層數(shù)）MPa () 本設(shè)樓層數(shù)為15層樓，水泵實(shí)際揚(yáng)程為60(m)。每小時(shí)最大用水量為90m3/h,根據(jù)樓房供水設(shè)定供水壓力經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：。 系統(tǒng)各元件的選則(1) 水泵機(jī)組的選擇水泵功率計(jì)算公式如下： N=QH/367/g(~) () 式中:N，軸功率，單位是千瓦（kW） Q，流量，單位是立方米每小時(shí)（m3/h） H，揚(yáng)程，單位是米(m) 367，是常數(shù)，是一個(gè)固定值 g, ~，是水泵的效率，一般流量大的取大值，流量小的取小值； 取g=，有兩臺(tái)水泵，總流量為90（m3/h），取每臺(tái)水泵最大流量為45（m3/h），實(shí)際揚(yáng)程H=60(m)。所以有：N=4560/367/= 水泵功率=軸功率安全系數(shù),即P=NK(K在N不同時(shí)有不同的值，當(dāng)N22時(shí)，K=)P=NK== 故選出的電機(jī)功率為：15kW?！ 榱吮Ｕ献冾l器工作的安全可靠，根據(jù)以上分析，可得到 電機(jī)參數(shù)：Pe=15kw Ue=380v Ie= Ne=1490rpm (2) 變頻器的選擇 根據(jù)電機(jī)的選擇，本次設(shè)計(jì)采用西門子的MM430變頻器。西門子MM430是一款專門為風(fēng)機(jī)和水泵設(shè)計(jì)的變頻器，具有豐富的軟件設(shè)置參數(shù)，可以擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)多種功能，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜工況下的需要。通過對(duì)MM430的PID參數(shù)設(shè)定，可以在不增加任何外在設(shè)備的條件下，實(shí)現(xiàn)供水壓力的恒定，提高供水質(zhì)量，同時(shí)減少能量損耗。以往的恒壓供水設(shè)備，往往采用帶有模入/模出的可編程控制器或PID調(diào)節(jié)器，PID算法編程難度大，設(shè)備成本高，調(diào)試?yán)щy。MM430系列變頻器內(nèi)置的PID功能，可以進(jìn)行精確的PID控制，不僅節(jié)省了安裝調(diào)試時(shí)間，還有效的降低了設(shè)備成本，是進(jìn)行此類控制的首選 采用的MciorMaster430系列變頻器，型號(hào)為6SE644302AD318DA0，額定電流為38A。MicroMaster430系列變頻器是全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器。具有高度可靠性和靈活性，控制軟件可以實(shí)現(xiàn)專用功能：多泵切換、手動(dòng)/自動(dòng)切換、旁路功能、斷帶及缺水檢測(cè)、節(jié)能運(yùn)行方式等。 根據(jù)樓房供水設(shè)定供水壓力經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，，%，將參數(shù)設(shè)為68，即PID的目標(biāo)值。變頻器運(yùn)行過程中，反饋回來的信號(hào)與主設(shè)定值進(jìn)行比較，如果反
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