自從通用變頻器問世以來,變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速恒壓供水設備以其節(jié)能、安全、高品質的供水質量等優(yōu)點,使我國供水行業(yè)的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恒壓供水調速系統(tǒng)實現水泵電機無級調速,依據用水量的變化自動調節(jié)系統(tǒng)的運行參數,在用水量的變化自動調節(jié)系統(tǒng)的運行參數,在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求,是當今最、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實際應用中得到了很大的發(fā)展。隨著電力電子技術的飛速發(fā)展,變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器內置的各種功能,對合理設計變頻調速恒壓供水設備,降低成本,保證產品質量等方面有著非常重要的意義。
一、變頻恒壓供水系統(tǒng)的構成及原理
變頻恒壓供水控制系統(tǒng)通過測到的管網壓力,經變頻器的內置PID調節(jié)器運算后,調節(jié)輸出頻率,實現管網的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號(一般可作為管網壓力極限信號)可適時通知PLC進行變頻泵邏輯切換。為防止水錘現象的產生,泵的啟停將聯(lián)動其出口閥門。
系統(tǒng)工作原理間圖如下所示。假設整個系統(tǒng)由四臺水泵,一臺變頻器,一臺PLC和一個壓力變送器及若干輔助部件構成。各部分功能如下:安裝于供水管道上的壓力變送器將管網壓力轉換成1—5伏的電信號;變頻調速器用于調節(jié)水泵轉速以調節(jié)流量;PLC用于邏輯切換。
此外,上述系統(tǒng)還配備了外圍輔助電路,以保障自動控制系統(tǒng)出現故障時可通過人工調節(jié)方式維持系統(tǒng)運行,保證連續(xù)生產。
二、設備選型說明
變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。
1. 供水系統(tǒng)選用原則
(1)蓄水池容量應大于每小時最大供水量。
(2)水泵揚程應大于實際供水高度。
(3)水泵流量總和應大于實際最大供水量。
(4)變頻控制柜選型:
用戶可根據供水量和供水高度確定水泵型號及臺數,然后對控制柜進行選型。
2. 變頻器
根據工藝要求,建議配用ABB ACS600系列變頻器。ACS 600系列變頻器是ABB公司采用直接轉矩控制(DTC)技術,結合諸多*的生產制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍,優(yōu)良的速度控制和轉矩控制特性,完整的保護功能以及靈活的編程能力,較高的可靠性和較小的體積。
主要技術數據:
·功率范圍:2.2-3000kW
·電源電壓:380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%;
·電源頻率:48-63Hz
·控制連接:2個可編程的模擬輸入(AI);1個可編程的模擬輸出(AO);5個可編程的數字輸入(DI);2個可編程的數字輸出(DO)。
·連續(xù)負載能力:150% In,每10分鐘允許1分鐘
·串行通訊能力:標準的RS—485接口可使變頻器方便地與計算機連接。
·保護特性:過流保護、I2t、過壓保護、欠壓保護、過熱保護、短路保護、接地保護、欠壓緩沖、電機欠/過載保護、堵轉保護、串行通訊故障保護、AI信號丟失保護等。
外型結構緊湊,安裝方便。產品經過多種電氣安全規(guī)范認證,符合GE、UL及質量認證體系ISO9001和ISO4001等。
ABB變頻器的直接轉矩控制(DTC)功能是目前最佳的電機控制方式,它可以對所有交流電機的核心變量進行直接控制,無需速度反饋就可以實現電機速度和轉矩的精確控制。
ACS600變頻器內置PID、PFC、預磁通等八種應用宏,只需選擇需要的應用宏,相應的所有參數都自動設置,輸入輸出端子也將自動配置,這些預設的應用宏配置大大節(jié)約了調試時間,減少出錯。
3. 可編程序控制器
PLC建議采用西門子S7-200型。SIMATIC S7-200 可編程序控制器是模塊化中小型PLC系統(tǒng),能滿足中等性能要求的應用;大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應自動控制任務,各種單獨的模塊之泛組合以用于擴展;簡單實用的分散式結構和多界面網絡能力,使得應用十分靈活;方便用戶和簡易的無風扇設計;當控制任務增加時,可以自由擴展;大范圍的集成功能使得它的功能非常強勁。