ABB變頻器在變頻穩壓給水設備控制系統的應用

變頻穩壓給水設備(bei)系統(tong)的(de)構(gou)成及原理

      變(bian)頻(pin)(pin)穩壓給水設備控制系統通過測到的(de)(de)管(guan)網壓力，經變(bian)頻(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)內置(zhi)PID調節器(qi)運算后，調節輸出頻(pin)(pin)率，實(shi)現(xian)管(guan)網的(de)(de)恒壓供(gong)水。變(bian)頻(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)頻(pin)(pin)率超限信號(hao)（一(yi)般(ban)可(ke)作為(wei)管(guan)網壓力 信號(hao)）可(ke)適時通知(zhi)PLC進行變(bian)頻(pin)(pin)泵(beng)(beng)邏(luo)輯(ji)切換(huan)。為(wei)防止水錘現(xian)象的(de)(de)產生(sheng)，泵(beng)(beng)的(de)(de)啟(qi)停將聯動其(qi)出口閥門(men)。

變頻穩壓給水(shui)設備選型說明

      變頻(pin)(pin)穩壓給水(shui)設備供水(shui)系(xi)統主要由(you)變頻(pin)(pin)控(kong)制柜(ju)、壓力傳(chuan)感器、水(shui)泵等組(zu)成(cheng)。變頻(pin)(pin)控(kong)制柜(ju)由(you)斷路(lu)器、變頻(pin)(pin)器、接觸器、中間繼電器、PLC等組(zu)成(cheng)。

1. 供水系統選(xuan)用原則

(1)蓄(xu)水池(chi)容量(liang)應大于每小時峰值供(gong)水量(liang)。

(2)水泵揚程應大于實際(ji)供(gong)水高度(du)。

(3)水泵流(liu)量總和應大于(yu)實際峰值供水量。

(4)變頻控制柜選型：

用戶可根據供(gong)水量和供(gong)水高度(du)確定水泵型(xing)號及(ji)臺數，然(ran)后對控制(zhi)柜進行(xing)選(xuan)型(xing)。

2. 變(bian)頻(pin)器

      根據(ju)工藝要求(qiu)，建(jian)議配用(yong)ABB ACS600系列變頻器(qi)。ACS 600系列變頻器(qi)是ABB公司采用(yong)直接轉矩控制（DTC）技術(shu)，結合諸多(duo)先進的(de)生產制造工藝推出的(de)高性能(neng)變頻器(qi)。它具有很寬(kuan)的(de)功率范(fan)圍，優良的(de)速度控制和(he)轉矩控制特性完整的(de)保護功能(neng)以及靈(ling)活的(de)編(bian)程能(neng)力，較(jiao)高的(de)可靠性和(he)較(jiao)小的(de)體積。

變(bian)頻(pin)穩壓給水設(she)備主要(yao)技術數據：

·功(gong)率(lv)范圍：2.2-3000kW

·電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；

·電源頻(pin)率：48-63Hz

·控(kong)制連接：2個(ge)可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程的模(mo)擬輸入（AI）；1個(ge)可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程的模(mo)擬輸出（AO）；5個(ge)可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程的數字(zi)輸入（DI）；2個(ge)可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程的數字(zi)輸出（DO）。

·連續負載能力(li)：150% In，每10分鐘允許1分鐘

·串行通訊能力：標準的RS—485接口(kou)可(ke)使變頻器方便(bian)地與計(ji)算機(ji)連接。

·保(bao)(bao)護(hu)(hu)(hu)(hu)特性：過流保(bao)(bao)護(hu)(hu)(hu)(hu)、I2t、過壓(ya)保(bao)(bao)護(hu)(hu)(hu)(hu)、欠壓(ya)保(bao)(bao)護(hu)(hu)(hu)(hu)、過熱保(bao)(bao)護(hu)(hu)(hu)(hu)、短路保(bao)(bao)護(hu)(hu)(hu)(hu)、接(jie)地保(bao)(bao)護(hu)(hu)(hu)(hu)、欠壓(ya)緩沖、電機(ji)欠/過載保(bao)(bao)護(hu)(hu)(hu)(hu)、堵轉保(bao)(bao)護(hu)(hu)(hu)(hu)、串行通訊故障保(bao)(bao)護(hu)(hu)(hu)(hu)、AI信號丟失保(bao)(bao)護(hu)(hu)(hu)(hu)等。

外型結構緊湊，安裝(zhuang)方便。產品(pin)經過多種電氣 規范認證(zheng)，符(fu)合GE、UL及質量認證(zheng)體系ISO9001和ISO4001等。

      ABB變(bian)頻(pin)器的(de)(de)直(zhi)接轉矩控制(zhi)（DTC）功能是目前較(jiao)好 的(de)(de)電機(ji)(ji)(ji)控制(zhi)方(fang)式，它可以對(dui)所有交流電機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)核心變(bian)量進行直(zhi)接控制(zhi)，無需速度(du)反饋(kui)就(jiu)可以實(shi)現電機(ji)(ji)(ji)速度(du)和轉矩的(de)(de)準確控制(zhi)。

      ACS600變(bian)頻器內置PID、PFC、預磁通等(deng)八種應(ying)用宏，只(zhi)需選擇需要的應(ying)用宏，相(xiang)應(ying)的所有參數都自(zi)動(dong)設置，輸入(ru)輸出(chu)端子也(ye)將自(zi)動(dong)配(pei)置，這(zhe)些預設的應(ying)用宏配(pei)置大大節約了調試時(shi)間，減少(shao)出(chu)錯。

3. 可編程序控(kong)制(zhi)器

      PLC建(jian)議采用(yong)(yong)西門子S7-200型(xing)。SIMATIC S7-200 可(ke)編程序控制器是(shi)模塊(kuai)化(hua)中小型(xing)PLC系統，能滿(man)足(zu)中等性能要求的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)；大(da)范(fan)圍(wei)(wei)的(de)(de)各(ge)種功(gong)能模塊(kuai)可(ke)以(yi)(yi)(yi)非常(chang)好的(de)(de)滿(man)足(zu)和(he)適應(ying)自動控制任務，各(ge)種單獨的(de)(de)模塊(kuai)之泛組合以(yi)(yi)(yi)用(yong)(yong)于擴展(zhan)；簡單實用(yong)(yong)的(de)(de)分(fen)散式結構和(he)多界面網絡能力，使得(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)十分(fen)靈活(huo)；方便用(yong)(yong)戶和(he)簡易的(de)(de)無風扇設(she)計；當控制任務增加時，可(ke)以(yi)(yi)(yi)自由擴展(zhan)；大(da)范(fan)圍(wei)(wei)的(de)(de)集(ji)成功(gong)能使得(de)(de)它的(de)(de)功(gong)能非常(chang)強勁。

      多種的(de)性(xing)能遞(di)增的(de)CPU和豐(feng)富的(de)且(qie)帶有許(xu)多方便功(gong)能的(de)I/O擴展模(mo)塊，使(shi)用戶可以 根據(ju)實際(ji)應用選(xuan)擇(ze)合適的(de)模(mo)塊。當任(ren)務規模(mo)擴大，可隨(sui)時使(shi)用(yong)附加模塊(kuai)對PLC進行(xing)擴(kuo)展。

變頻穩壓給水設備應(ying)用范圍

1. 該(gai)系統既(ji)可用(yong)于生產(chan)、生活用(yong)水(shui)，亦可用(yong)于熱水(shui)供應(ying)，恒壓噴淋等系統。

a. 可(ke)廣泛用于工業企業、生活、生產(chan)供(gong)水系(xi)統及(ji)(ji)企業自(zi)備(bei)并改造工程(cheng)，自(zi)來(lai)水廠(chang)、生活小區及(ji)(ji)消防供(gong)水系(xi)統。

b. 可(ke)用于各種(zhong)場合的恒壓(ya)、變壓(ya)、冷卻水和循環供水系統。

c. 可用于污水(shui)泵站(zhan)、污水(shui)處理及污水(shui)提升系統。

d. 可(ke)用于農業排灌(guan)、園林(lin)噴(pen)(pen)淋、水景和(he)音樂噴(pen)(pen)泉(quan)系統。

e. 可用于賓館(guan)、大型(xing)公共建筑供水及消防系統。

2. 技術指標

a． 供水(shui)高度：200米(mi)

b． 流(liu)量：1000立方米/小時

c．壓力波動：≤0.25兆帕

d．水泵電(dian)機功率：0.75KW-280KW

變頻穩壓(ya)給水設備概述(shu)

      長沙中贏供水(shui)(shui)設(she)(she)(she)備有限公司(si)建廠(chang)以來一直(zhi)從(cong)事變(bian)頻穩壓(ya)(ya)給(gei)水(shui)(shui)設(she)(she)(she)備的研制，開發和生產(chan)。專業生產(chan)經營變(bian)頻穩壓(ya)(ya)給(gei)水(shui)(shui)設(she)(she)(she)備，恒壓(ya)(ya)供水(shui)(shui)設(she)(she)(she)備，無(wu)塔供水(shui)(shui)設(she)(she)(she)備，管網疊壓(ya)(ya)供水(shui)(shui)設(she)(she)(she)備，變(bian)頻調速(su)供水(shui)(shui)設(she)(she)(she)備，不銹鋼無負壓(ya)變(bian)頻穩壓(ya)給水設備，無負壓供水設備(bei)(bei)，自來(lai)水供水設備(bei)(bei)。

   　該變頻穩(wen)壓(ya)給水(shui)(shui)設(she)備突出優點是，不(bu)需建(jian)造水(shui)(shui)塔，投(tou)(tou)資(zi)小、占地少，采用水(shui)(shui)氣自動調節(jie)、自動運(yun)轉(zhuan)、并(bing)能與自來水(shui)(shui)自動并(bing)網，停(ting)電(dian)后仍可(ke)供(gong)水(shui)(shui)，調試后數年不(bu)需看管。比(bi)建(jian)造水(shui)(shui)塔節(jie)約(yue)投(tou)(tou)資(zi)70％，比(bi)建(jian)造高位(wei)水(shui)(shui)箱節(jie)約(yue)投(tou)(tou)資(zi)60％，大大節(jie)約(yue)土建(jian)投(tou)(tou)資(zi)，廣(guang)泛用于企事業單位(wei)、住宅區及農村的生產、生活、辦公(gong)用水(shui)(shui)。供(gong)水(shui)(shui)戶在(zai)20--20000戶。日供(gong)水(shui)(shui)量在(zai)20—50000m3，供(gong)水(shui)(shui)高度達150米，即50層樓房。

　　使(shi)用我公司(si)變頻穩壓(ya)給水(shui)(shui)(shui)設(she)備，只需在鍋爐(lu)房(fang)或地下室，擠出(chu)一(yi)(yi)點地方即可(ke)安裝(zhuang)，有自來(lai)(lai)水(shui)(shui)(shui)的(de)單位(wei)，使(shi)用該(gai)設(she)備可(ke)以調節高(gao)(gao)峰(feng)(feng)用水(shui)(shui)(shui)量，增加水(shui)(shui)(shui)壓(ya)，能在高(gao)(gao)峰(feng)(feng)用水(shui)(shui)(shui)時，滿(man)足(zu)大(da)面積用水(shui)(shui)(shui)和高(gao)(gao)樓層用水(shui)(shui)(shui)。沒自來(lai)(lai)水(shui)(shui)(shui)的(de)單位(wei)、工廠或農村，只需用該(gai)設(she)備接通(tong)水(shui)(shui)(shui)源(yuan)即可(ke)得到同水(shui)(shui)(shui)塔一(yi)(yi)樣的(de)效果，使(shi)您滿(man)意的(de)用上自來(lai)(lai)水(shui)(shui)(shui)，我公司(si)生產的(de)設(she)備為一(yi)(yi)體型設(she)備，保證現場施工5天安裝(zhuang)完(wan)畢。歡(huan)迎廣大(da)用戶到公司(si)看樣訂(ding)貨。

變頻穩(wen)壓給水設備特點

   ■　采用微(wei)機控(kong)(kong)制、壓力分級控(kong)(kong)制及手動控(kong)(kong)制等(deng)三(san)種不同控(kong)(kong)制方式，確(que)保設(she)備的可靠性。

   ■　能夠實(shi)現(xian)(xian)電機軟啟(qi)動(dong)(dong)，大大減少啟(qi)動(dong)(dong)負荷和壓(ya)力波動(dong)(dong)，實(shi)現(xian)(xian)恒壓(ya)供水，節能效(xiao)果顯著。

   ■　采用(yong)高可靠性(xing)管路(lu)附件及(ji)電器無(wu)觸點(dian)控(kong)制方式，大(da)大(da)提高了(le)設備(bei)使用(yong)壽命。

   ■　系統配(pei)備小(xiao)型緩沖壓力調(diao)節(jie)罐，大大減輕管網的(de)水(shui)錘(chui)現象(xiang)。還配(pei)備小(xiao)流(liu)量定壓泵，起小(xiao)流(liu)量范圍內的(de)供水(shui)及保證消防系統常備壓的(de)作用。

   ■　設有斷相、過壓、過流、過載、失速(su)及無(wu)水等各種保護功能及故障(zhang)顯示和報(bao)警(jing)裝置(zhi)。

   ■　設備(bei)占地面積和(he)高度較小，靈活(huo)機(ji)動(dong)，安裝調試方便，省工省時(shi)，節(jie)省投資(zi)。

變頻穩壓給水(shui)設備適用(yong)范圍：

   ● 生產用(yong)水(shui)：供水(shui)量1～1300m3/h

   ● 生活用(yong)水：可(ke)供1～120000戶居民用(yong)水

   ● 消防用水(shui)(shui)：可(ke)用于1～3類建筑(zhu)物的消防用水(shui)(shui)
 

變頻(pin)穩(wen)壓給水設備變頻(pin)應用方式

　 通常在(zai)同一(yi)(yi)路供水(shui)(shui)系(xi)統中，設(she)置(zhi)多臺常用(yong)泵，供水(shui)(shui)量大時多臺泵全(quan)開，供水(shui)(shui)量小時開一(yi)(yi)臺或兩(liang)臺。在(zai)采(cai)用(yong)變(bian)頻穩壓(ya)給水(shui)(shui)設(she)備(bei)進(jin)行恒(heng)壓(ya)供水(shui)(shui)時，就用(yong)兩(liang)種(zhong)方式，其(qi)一(yi)(yi)是(shi)所有水(shui)(shui)泵配用(yong)一(yi)(yi)臺變(bian)頻器(qi)；其(qi)二是(shi)每臺水(shui)(shui)泵配用(yong)一(yi)(yi)臺變(bian)頻器(qi)。后(hou)種(zhong)方法(fa)根(gen)據(ju)壓(ya)力反饋信號，通過PID運算自(zi)動(dong)調整變(bian)頻器(qi)輸出頻率，改變(bian)電動(dong)機轉速，  達(da)到(dao)管網恒(heng)壓(ya)的(de)目的(de)，就一(yi)(yi)個閉環回路，較(jiao)簡單，但(dan)成本高。前種(zhong)方法(fa)成本低，性能(neng)不比后(hou)種(zhong)差(cha)，但(dan)控(kong)制程序較(jiao)復雜(za)，是(shi)未來的(de)發展方向，我(wo)公司開發NKL-A系(xi)列變(bian)頻穩壓(ya)給水(shui)(shui)設(she)備(bei)系(xi)統就可實現一(yi)(yi)變(bian)頻器(qi)控(kong)制任意數馬達(da)的(de)功能(neng)。下(xia)面講到(dao)的(de)原理都是(shi)一(yi)(yi)變(bian)頻器(qi)拖動(dong)多馬達(da)的(de)系(xi)統。
 

變頻(pin)(pin)穩壓給水設備變頻(pin)(pin)控制原理

     用變頻調(diao)速來(lai)實現(xian)恒(heng)壓供水，與用調(diao)節(jie)閥門來(lai)實現(xian)恒(heng)壓供水相(xiang)比，節(jie)能效(xiao)果十分顯著（可根據具體情況計算出來(lai)）。其優(you)點是：

   a、 起動(dong)(dong)平衡，起動(dong)(dong)電流(liu)可限制在額定電流(liu)以內，從(cong)而避免了起動(dong)(dong)時對電網(wang)的沖擊；

   b、 由(you)于(yu)泵的(de)平均轉速降低了(le)，從(cong)而(er)可延長(chang)泵和閥(fa)門(men)等的(de)使用壽命(ming)；

   c、 可(ke)以(yi)消除起動和停機時的水錘效應；

　 一(yi)(yi)般地說(shuo)，當由(you)一(yi)(yi)臺(tai)(tai)(tai)變頻器(qi)控制(zhi)一(yi)(yi)臺(tai)(tai)(tai)電動(dong)機(ji)(ji)時(shi)，只需使變頻器(qi)的配用電動(dong)機(ji)(ji)容(rong)(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)與實際電動(dong)機(ji)(ji)容(rong)(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)相(xiang)符即(ji)可。當一(yi)(yi)臺(tai)(tai)(tai)變頻器(qi)同時(shi)控制(zhi)兩臺(tai)(tai)(tai)電動(dong)機(ji)(ji)時(shi)，原則上變頻器(qi)的配用電動(dong)機(ji)(ji)容(rong)(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)應等于兩臺(tai)(tai)(tai)電動(dong)機(ji)(ji)的容(rong)(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)之和。但如在(zai)高峰負載時(shi)的用水量(liang)(liang)(liang)比兩臺(tai)(tai)(tai)水泵全速(su)供(gong)水量(liang)(liang)(liang)相(xiang)差很(hen)多時(shi)，可考慮適當減小(xiao)變頻器(qi)的容(rong)(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)，但應注意留有足夠的容(rong)(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)。

　 雖(sui)然水(shui)泵在低速運(yun)行時(shi)，電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)工作電(dian)(dian)(dian)流較小。但是，當(dang)用(yong)戶的(de)(de)(de)(de)用(yong)水(shui)量變(bian)化頻(pin)繁時(shi)，電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)將處于頻(pin)繁的(de)(de)(de)(de)升、降(jiang)速狀(zhuang)態，而升、降(jiang)速的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流可(ke)略(lve)超(chao)過電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)額定電(dian)(dian)(dian)流，導致電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)過熱。因此(ci)，電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)熱保(bao)(bao)護是必需(xu)的(de)(de)(de)(de)。對于這種由于頻(pin)繁地升、降(jiang)速而積(ji)累起來的(de)(de)(de)(de)溫升，變(bian)頻(pin)器內(nei)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)熱保(bao)(bao)護功能是難以起到保(bao)(bao)護作用(yong)的(de)(de)(de)(de)，所以應(ying)采用(yong)熱繼電(dian)(dian)(dian)器來進行電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)熱保(bao)(bao)護。

　 在(zai)主要功能預(yu)置方(fang)面， 頻(pin)率(lv)(lv)應以電動機(ji)的(de)(de)額定頻(pin)率(lv)(lv)為變頻(pin)器的(de)(de) 工作頻(pin)率(lv)(lv)。升(sheng)、降速時(shi)間(jian)在(zai)采(cai)用PID調節(jie)(jie)器的(de)(de)情況下，升(sheng)、降速時(shi)間(jian)應盡量設(she)(she)定得短(duan)一些(xie)，以免影響(xiang)由PID調節(jie)(jie)器決定的(de)(de)動態響(xiang)應過(guo)程。如(ru)變頻(pin)器本(ben)身具有PID調節(jie)(jie)功能時(shi)，只要在(zai)預(yu)置時(shi)設(she)(she)定PID功能有效，則所設(she)(she)定的(de)(de)升(sheng)速和降速時(shi)間(jian)將自動失(shi)效。

變頻穩壓給水設備PID控制(zhi)原理

　 根據反饋原理：要想維持(chi)(chi)(chi)一(yi)個(ge)物理量不(bu)變或(huo)基本不(bu)變，就(jiu)應(ying)該引(yin)這(zhe)(zhe)個(ge)物理量與(yu)恒(heng)值比(bi)較(jiao)，形成閉(bi)環(huan)系(xi)(xi)統(tong)。我們(men)要想保(bao)持(chi)(chi)(chi)水(shui)壓(ya)的(de)(de)恒(heng)定(ding)，因此(ci)就(jiu) 須(xu)引(yin)入水(shui)壓(ya)反饋值與(yu)給定(ding)值比(bi)較(jiao)，從而形成閉(bi)環(huan)系(xi)(xi)統(tong)。但被控(kong)(kong)制的(de)(de)系(xi)(xi)統(tong)特點是非線(xian)性、大(da)慣(guan)性的(de)(de)系(xi)(xi)統(tong)，現(xian)在控(kong)(kong)制和PID相結合的(de)(de)方法(fa)，在壓(ya)力波(bo)動較(jiao)大(da)時使用模(mo)糊(hu)控(kong)(kong)制，以加快響應(ying)速度；在壓(ya)力范(fan)圍較(jiao)小時采用PID來保(bao)持(chi)(chi)(chi)靜(jing)態精度。這(zhe)(zhe)通(tong)過PLC加智(zhi)能儀表可(ke)(ke)時現(xian)該算法(fa)，同時對PLC的(de)(de)編(bian)程來時現(xian)泵的(de)(de)工頻與(yu)變頻之間的(de)(de)切(qie)換。實踐證明(ming)，使用這(zhe)(zhe)種(zhong)方法(fa)是可(ke)(ke)行的(de)(de)，而且造價也不(bu)高。

　 變頻穩壓給水設(she)備要想維(wei)持(chi)供(gong)水(shui)網(wang)的(de)(de)壓力(li)不變(bian)，根據反饋定理在管(guan)網(wang)系統的(de)(de)管(guan)理上安裝了壓力(li)變(bian)送器作(zuo)為反饋元件，由于供(gong)水(shui)系統管(guan)道長、管(guan)徑大(da)，管(guan)網(wang)的(de)(de)充壓都較(jiao)慢，故系統是一個大(da)滯后系統，不易直(zhi)接采用PID調(diao)節器進行控(kong)制，而采用PLC參與控(kong)制的(de)(de)方式來實現對控(kong)制系統調(diao)節作(zuo)用。