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    G1系列變頻器在恒壓供水系統上的應用

    發布于2016-11-16     文章來源:企業    瀏覽次數:

    【概述】 本文以恒壓供水系統的工作特性為例,對比了傳統供水與變頻恒壓供水系統之間的差異,詳細介紹了華遠電氣G1變頻器在恒壓供水系統上的應用。該系統自帶工、變頻切換功能,能根據水壓的變化自動調節水泵轉速,使整個系統自動保持高效穩定運行,且能有效的消除管道中“水錘效應”的影響。系統安裝維護方便,調試簡單,可靠穩定。
     
    一、恒壓供水系統介紹
    1.供水系統的基本構造和原理
     
        以上是一套簡單的供水系統基本組成,它主要由水泵將低處水通過加壓抽到高處或其它遠處的水池中,通過壓力表來顯示供水壓力,當系統供水壓力超過或低于設定壓力時,再通過手動調節出水閥門來調節系統壓力,以適應用戶要求。在通過調節閥門開度來調節水壓的過程中,水泵電機的實際轉速保持不變。
    2.供水系統的主要參數
        (1)流量(Q):單位時間內通過管道截面的水流量,在管道截面不變的情況下,其大小與水泵轉速成正比。Q∝N
        (2)揚程(H):水泵能夠揚水的高度,其大小與水泵轉速平方成變比。H∝N²
        (3)實際揚程:在供水系統中,實際的最高水位與最低水位之間的水位差,即為實際提升的水位。
        (4)全揚程:水泵額定的供水能力。
        (5)損失揚程:全揚程與實際揚程之差。
        (6)閥門和管道系統對水流的阻力。
    3.傳統供水控制系統缺點分析
        (1)水泵最初的設計都是按照系統的最大需求量考慮并留有一定裕量,而實際的供水量則比較小。傳統的通過調節出水閥門來調節系統流量和壓力的方法,無論閥門處于“開大”還是“關小”的位置,系統中水泵電機始終處于全速運行,此時電能損耗很大;
        (2)用戶的供水需求是隨時變化的,這就要求隨時都要有工作人員來進行調節,尤其當夜間供水時,更是極為不便;
        (3)工頻啟動時,水泵電機在極短的時間內從靜止狀態加速到額定轉速,會產生很大的沖擊電流。另外在極短的時間內流量的巨大變化將引起管道的壓強過高或過低的沖擊,壓力的沖擊將對管道造成極大的破壞力,即所謂的“水錘效應”。壓強過高,將引起管道的破裂 ;壓強過低又會導致管道癟塌,另外水錘效應也會損壞閥門和其他固定件。
        (4)工頻運行的電機直接啟動、停止將使整個系統的供水量急劇上升、下降,造成供水系統的穩定性差。
    二、變頻恒壓供水系統
        變頻恒壓供水系統通過對水泵電機實行無級變速,依據用水量及水壓的變化,通過變頻器內部的PID運行,自動調節水泵轉速來保持水壓恒定,以滿足用戶用水的要求。
    1.  恒壓供水系統的組成及工作原理
        由上圖可知,變頻恒壓供水系統主要由變頻器、PID控制器、壓力傳感器所組成,隨著變頻技術的不斷發展,變頻器的集成功能越來越多,絕大多數品牌變頻器都內置有PID控制功能。
        系統工作時,通過PID設定值與壓力傳感器反饋值的不斷比較,來自動調節水泵的轉速。當用水量大時,水壓下降,水泵轉速上升;當用水量小時,水壓上升,水泵轉速下降;當水壓保持恒定不變時,水泵維持當前轉速,系統穩定運行。
        睡眠喚醒功能:當某一時段,完全不用水時,隨著水壓越來越高,變頻器頻率越來越低,當低于“睡眠頻率”且持續一段時間后,變頻器停止運行,系統處于“睡眠”狀態;隨著用戶開始用水,處于“睡眠”狀態的供水系統管道壓力持續下降,當低于設定值后,變頻器設定頻率會逐漸增加,當頻率高于“喚醒頻率”且持續一段時間后,變頻器重新投入運行,系統“喚醒”。
        變頻恒壓供水的優點:
        (1)變頻恒壓供水系統工作時,水泵轉速隨管道壓力變化而變化,工作效率高,避免了多余的能量損耗。
        (2)變頻恒壓供水系統,啟停平緩,沖擊電流小,還能最大程度消除“水錘效應”的影響。
        (3)調試簡單,維護方便。
    2.  變頻恒壓供水應用實例
        天津某建筑工地,客戶使用一臺4.0kW深井水泵對樓層供水,隨著樓層越建越高,就需要工作人員頻繁的對出水閥門進行調節。由于出水閥門離水泵電控室較遠,一旦停止用水,工作人員往往只會將閥門關閉,而讓電機一直處于全速運行狀態。水泵電機由于長時間空載運行,導致發熱嚴重,已造成電機燒壞過兩次。針對客戶現場反映出來的問題,我們為客戶制定了以下方案:
        (1)  根據系統供水的控制要求,選用我司G1-4T0055矢量型通用變頻器,獨特的PID算法和“睡眠喚醒”功能,快速穩定的滿足用戶對恒壓的要求;
        (2)  為保證整個系統持續穩定的運行,主回路設計有工、變頻切換電路,方便客戶維護和檢修;
        (3)  選用電阻式壓力表,通過變頻器AI2(0-10V)輸入端子作為壓力反饋通道。
        參數設置:

    功能參數 設定值 說明
    P00.00 0 V/F控制
    P00.01 1 外部端子啟停
    P00.02 6 頻率源選擇PID
    P10.01 40.0 PID設定值
    P10.02 1 PID反饋通道AI2
    P10.05 40.0 PID比例系數
    P10.06 1.0 PID積分常數
    P10.27 1 PID停機運算
    P10.28 20.00 喚醒頻率
    P10.29 5.0 喚醒等待時間
    P10.30 15.00 休眠頻率
    P10.31 5.0 休眠等待時間
        運行效果
        (1)節電效果明顯:現場壓力恒定4kg,頻率45Hz左右,初步計算節電率20%以上;
        (2)壓力調節迅速,系統穩定性好;
        (3)沖擊電流小,保護功能齊全,:全面的保護功能,針對深井泵的應用特點,對地保護和相間短路保護功能強大;啟動過程中最大電流才8A,對設備沖擊小,提升設備使用年限;
        (4)獨特的“睡眠喚醒”功能,保證無人用水時自動休眠,避免水泵過熱損壞。
    三、小結
        相對傳統供水控制系統,變頻恒壓供水系統可靠性強、效率高、節能效果顯著、動態響應快,且自動恒壓控制方式,不需要工作人員頻繁操作,節省了人力,減輕了勞動強度,提高了供水品質,正得到廣泛的應用。

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