【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 控制。 由于通用變頻器的負(fù)載主要是電動(dòng)機(jī)，出于電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)恒定的考慮，在變頻的同時(shí)都要伴隨著電壓的調(diào)節(jié)。 fU 控制由于忽略了電動(dòng)機(jī)漏阻抗的作用，在低頻段工作特性不理想。因而實(shí)際變頻器中采用 fE 控制。采用 fU 控制方式的變頻器通常被稱為普通功電源 M~ 電動(dòng)機(jī) 平 滑 電 容 + M~ 電動(dòng)機(jī) 平滑電感 電源 （ a） （ b） 能變頻器。 （ 2） 轉(zhuǎn)差頻率控制 。轉(zhuǎn)差頻率控制是在 fE 控制基礎(chǔ)上 增加轉(zhuǎn)差控制的一種控制方式。從電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速角度看，這是一種以電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度加上該速度下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率確定變頻器的輸出頻率的控制方式。更重要的是，在 fE =常數(shù)的條件下，通過對(duì)轉(zhuǎn)差率的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制。采用轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻器通常屬于多功能型變頻器。 （ 3） 矢量控制 。矢量控制是受調(diào)速性能優(yōu)良的直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)電流及轉(zhuǎn)矩電流可分別控制啟發(fā)而設(shè)計(jì)的一種控制方式。矢量控制將交流電動(dòng)機(jī)的定子電流采用矢量分解的方法，計(jì)算出定子電流的磁場(chǎng)分量及轉(zhuǎn)矩分量，并分別控 制，從而大大提高了變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及力矩控制的精度及性能。采用矢量控制的變頻器通常稱為高功能變頻器。 通用變頻器按工作方式分類的主要工程意義在于各類變頻器對(duì)負(fù)載的適應(yīng)性。普通功能型變頻器適用于泵類負(fù)載及要求不高的反抗性負(fù)載，而高功能變頻器可適用于位能性負(fù)載。 變頻器硬件的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，變頻器選用日本三菱變頻器 FRA500 產(chǎn)品。該產(chǎn)品可以和三菱 PLC 工作協(xié)調(diào)。 變 頻器選用日本三菱變頻器 FRA500 產(chǎn)品，適配電機(jī) 15 kW，該變頻器基本配置中帶有 PID 功能。通過變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率 作為壓力給定值，壓力傳感器反饋來的壓力信號(hào) (0～ 10 V)接至變頻器的輔助輸入端 FI、FC，作為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速，控制管網(wǎng)壓力保持在給定壓力值上。 M M2為變頻器的極限輸出頻率的檢測(cè)輸出信號(hào)端，該信號(hào)進(jìn) PLC，作為泵變頻與工頻切換的控制信息之一，變頻器的極限輸出頻率通過面板可以設(shè)定 。 MA、 MC 為變頻器發(fā)生故障的輸出信號(hào)，該兩端連接信號(hào)燈，以顯示變頻器故障，變頻器面板上有故障復(fù)位按鍵，輕故障用復(fù)位按鍵復(fù)位，可重新啟動(dòng)變頻器。 S1和 S2短接，并與 S3連接到 PLC的輸出點(diǎn)上，由 PLC 控制變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷； U、 V、 W輸出端并聯(lián)三個(gè)接觸器分別接 M MM3 泵電機(jī)，變頻器可分別驅(qū)動(dòng)三臺(tái)泵，另外這三臺(tái)泵電機(jī)還通過另外三個(gè)接觸器并聯(lián)到工頻電源上，這 6 個(gè)接觸器線包連接到 PLC 的四個(gè)輸出點(diǎn)上，由 PLC 控制其工頻、變頻切換工作。 通過變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率作為壓力給定值 (14端 )，壓力傳感器反饋來的壓力信號(hào) (0～ 10V)接至變頻器端子的 7端、 8端，作為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速。變頻器端子的 19端和 20端是傳感器壓力設(shè)定的上、下限 值，該信號(hào)進(jìn) PLC，作為工頻切換的控制信息，由PLC控制水泵的工頻或變頻運(yùn)行。 變頻器有 2個(gè)作用，一是作為電機(jī)的軟起動(dòng)裝置，限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流；二是改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。下圖 223為日本三菱變頻器FRA500在電路中的接線圖。 圖 210日本三菱變頻器 FRA500在電路中的接線圖 傳感器的選型和應(yīng)用 在智能系統(tǒng)中檢測(cè)是非常重要的一部分，它將檢測(cè)到控制量反饋給系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，給系統(tǒng)所用的檢測(cè)的是水壓，這個(gè)系統(tǒng)中選用壓力傳感器，它的作用是通過安 裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變成 4～ 20mA變化的電流信號(hào)或 0～ 10V 間變化的電 壓信號(hào) 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入 PLC 的端口進(jìn)行PID 調(diào)節(jié)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過 PLC 控制切換器進(jìn)行加減泵。R S T S1 U S2 V S3 W FRA500 FI FC M1 接 PLC 接 PLC 接指示燈 接 電 機(jī) ~380V 7 8 根據(jù)用水量的大小由 PLC 控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對(duì)水泵的調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制 系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是硬件 /軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時(shí)維修和系統(tǒng)的正常供水。 供水系統(tǒng)的壓強(qiáng)是 gh??P ，下面單位都是估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)單位 310?? ， g=，一般情況下， h60 米，所以本系統(tǒng)供水系統(tǒng)輸出壓力一般小于或等于 ，系統(tǒng)選用 YTZ150 型帶電接點(diǎn)式的壓力傳感器，其水壓檢測(cè)范圍為 0～ 1MPa，檢測(cè)精度為土 ，該傳感器將 0～ 1MPa 范圍的壓力對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換成 0～ 10V的電信號(hào)。該傳感器 還具有體積小，重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠的特點(diǎn)。 水泵的選型和調(diào)節(jié)方式 電機(jī)的選型 正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率，必須經(jīng)過以下計(jì)算或比較：對(duì)于恒定負(fù)載連續(xù)工作方式，如果知道負(fù)載的功率 (即生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率 )P10（ w)，可按式 2． 12 計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)的功率 P(kW)： P=Pl／ (η 1η 2) (2． 11) 式中， η 1 為生產(chǎn)機(jī)械的效率； η 2為電動(dòng)機(jī)的效率，即傳動(dòng)效率。 按上式求出的功率，不一定與產(chǎn)品功率相同。因此，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。 變頻恒壓供水的理論分析，電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)根據(jù)小區(qū)內(nèi)所需要（樓高為六層）的功率來選擇，盡量使電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行按 計(jì)算。 P=ρ gH= 103 3 6= 105 (Pa) （ ） 選擇時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過小，就會(huì)出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動(dòng)機(jī)被燒毀。 (2)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過大，就會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對(duì)用戶和電網(wǎng)不利，而且還 會(huì)造成電能浪費(fèi)。 水泵的調(diào)節(jié)方式 水泵的調(diào)速運(yùn)行，是指水泵在運(yùn)行中根據(jù)運(yùn)行環(huán)境的需要，人為的改變運(yùn)行工作狀況點(diǎn) (簡(jiǎn)稱工況點(diǎn) )的位置，使流量、揚(yáng)程、軸功率等運(yùn)行參數(shù)適應(yīng)新的工作狀況的需要。水泵的工況點(diǎn)是由水泵的性能曲線和管網(wǎng)的特性曲線的交點(diǎn)確定的。因此，只要這兩條曲線之一的形狀或位置有了改變，工況點(diǎn)的位置也就隨之改變。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。水泵的調(diào)節(jié)方式與節(jié)能的關(guān)系非常密切，過去普遍采用改變閥門或擋板開度的節(jié)流調(diào)節(jié)方式，即改變裝置管 網(wǎng)的特性曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方式雖然簡(jiǎn)便易行，但往往造成很大的能量損失。大量的統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明，一些在運(yùn)行中需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的水泵，其能量浪費(fèi)的主要原因，往往是由于采用不合適的調(diào)節(jié)方式。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)水泵的調(diào)節(jié)方式。 水泵的選定 在小區(qū)供水時(shí) 日常主供機(jī)組有三臺(tái)，其中備用電機(jī)有一臺(tái)，可以采用的變頻方式有一拖二 (即一臺(tái)變頻器帶二臺(tái)電機(jī) )、一拖三、一拖四的三種方式。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，拖的電機(jī)較多，變頻器和控制系統(tǒng)就會(huì)越復(fù)雜，成 本也會(huì)較高一些。從國內(nèi)目前成熟的變頻器上考慮，采用一拖三的低壓變頻器成本較低，技術(shù)也較成熟。因此如果能滿足日常供水要求，采用一拖三的方式更適宜于日常水廠。在變頻電機(jī)選擇上，考慮日常水廠作為全城的輔助水廠，在每天夜間會(huì)停機(jī)并在啟動(dòng)點(diǎn)機(jī)后會(huì)有較長(zhǎng)時(shí)間采用較小流量補(bǔ)水，這時(shí)采用小功率電機(jī)變頻，電機(jī)功率相對(duì)會(huì)低一些，因此，從經(jīng)濟(jì)與實(shí)用角度，采用變頻一拖三，帶一臺(tái) Y315／ 160kw電機(jī)和兩臺(tái) Y280S／ 75kw 電機(jī)，其中備用電機(jī)既可以滿足最大供水量要求，也可以解決小流量時(shí)電耗問題，是比較適宜的變頻機(jī)泵的選擇方案。 各個(gè)水泵的 型號(hào)及參 數(shù)見表 213。 表 213水泵型號(hào)及參數(shù) 水泵類型 用水量 /（ hm/3 ） 揚(yáng)程 /m 水泵型號(hào) 電動(dòng)機(jī)功率/kw 配用變頻器/kw 主水泵 36? 3 100 65LG5020? 5 22 22 輔助泵 24? 1 100 50LG2420? 5 11 11 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 電氣控制圖 接口的選擇 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)要求 對(duì)三泵生活 /消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是： (1)生活供水時(shí)，系統(tǒng)低恒壓值遠(yuǎn)行，消防供水時(shí)高桓壓值遠(yuǎn)行。 (2)三臺(tái)泵根據(jù)恒壓的需要．采取“先開先?！钡脑瓌t接入和退出。 (3)在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過 3h，則要切換下即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)泵工作時(shí)間過長(zhǎng)。 (4)三臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)都要有軟啟動(dòng)功能。 (5)要有完善的報(bào)警功 。 (6)對(duì)泵的操作要有手動(dòng)控制功能，手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修時(shí)臨時(shí)使用。 開始 自動(dòng)工作？ 手動(dòng)工頻工作 消防供水？ 消防供水 程序初始化 生活供