变频应用案例:变频器在恒压供水系统中的应用

 

1 引言

      传统的供水方案不仅前期投资成本高，而且后期维护成本和人工投入也很高，除此之外供水压力不稳定，耗电量大，水资源浪费也相当严重。 随着社会的不断发展人类对自然资源的巨大消耗，节能、节约用水成为了社会的迫切需求，所以一种新的供水方案势在必行，近年通过变频器实现的恒压供水方案很好的解决了传统供水方案带来的问题，相信这种方案将成为供水行业的发展趋势。

 

2 传统供水系统

1．单台恒定转速泵的供水系统 供水方式：是水泵直接将水从蓄水池中输入供水管网，水泵从系统开始供水到停止供水期间一直恒速运行； 优点：系统简单，造价低廉； 缺点：管网压力不稳定，耗能大，水资源浪费大。 

2．定转速泵加水塔的供水系统 供水方式：由水泵将水输入水塔，再由水塔向管网供水。当水塔内水位低于一定位置时水泵开始工作，当水位低于一定位置时水泵停止工作； 优点：相对前一种供水方式供水压力比较恒定，耗能也相对较小； 缺点：设备投资大、占地面积大、水压不可调、水泵起停频繁对设备损耗大。 

3．恒定转速泵加气压罐的供水系统 供水方式：由水泵将水输入气压罐，然后由气压罐向管网供水。当气压罐内气压低于一定压力时水泵开始工作，当气压罐内气压高于一定压力时水泵停止工作； 优点：较水塔方式成本低； 缺点：水泵起停频繁对设备损耗大，能耗大。

 

3 变频器恒压供水系统技术特点

      变频器运用先进的客户化设计理念，专注供水行业需求，将先进的电机控制技术与恒压供水控制逻辑完美的结合；丰富的供水控制逻辑功能，超强的过载能力，完善的故障保护，可以满足各种供水系统的节能改造和应用。

3.1 丰富的供水控制逻辑功能

      （1）2种供水模式 恒压供水调试模式主要用于检测电机配线以及变频器输出端子的配线； 恒压供水运行模式是恒压供水运行时必需选择的模式。 （2）水位检测功能 水位检测包含3种模式：不检测水位信号，由开关量输入端子输入，由模拟量输入端子输入。水位检测功能主要实现监测蓄水池水位情况，根据不同情况采取不同的供水措施。水位下降时，当水位下降到下限水位时系统按照备用设定压力运行，如果水位下降到缺水水位时系统将停掉当前所有运行的泵;水位上升时，当水位上升到下限水位时系统重新启动水泵开始供水且此时按照备用压力供水，如果水位上升到上限水位时则系统才按照正常压力供水。 （3）水泵轮换功能 水泵轮换功能是为了解决当供水系统长期稳定供水压力的情况下一些水泵长期处于停机状态下以至发生生锈的情况。 （4）休眠功能 休眠功能是发生在当当前供水系统监测到供水管网压力一直处于超出期望设定压力时，而此时变频水泵任然处于下限频率会零频输出状态，如果此时休眠将节省电能，当管网压力下降后系统将重新唤醒继续供水。 （5）多时段设定供水压力 多时段设定压力供水适用于如小区生活供水，这些地方不同时段用水水量有明显差异。 （6）PID功能 对于输入供水系统的设定压力信号和反馈的管网压力信号，通过PID调节特性使系统的管网压力最终趋向设定压力。

3.2 超强的过载能力

      150%额定输出电流2分钟； 180%额定输出电流10秒； 3.3 完善的故障保护 当变频器报故障时，供水系统会根据预先设定的处理方式进行处理。系统包含两种处理方式，一种为如果变频器报故障直接停掉供水系统中的所有水泵，另一种为变频器报故障时系统将切换到下一台变频泵运行。

 

4 变频器恒压供水系统应用案例

4.1 现场情况及接线

      现场使用3台异步电机、一台DC0－10V量程为1Mpa的远程压力表、一个0－10v量程的电位器、一个液位传感器，由电位器信号来设置期望的管网压力，远程压力表信号反馈给HD31当前管网实际压力，液位传感器监测当前蓄水池水量信息。变频器通过液位传感器传回来的信息决定当前系统是否还继续从蓄水池抽水。当蓄水池水量充分时，变频器通过内置的PID功能对电位器信号和远程压力表信号运算以达到期望的管网压力.

4.1.1 调试过程

      （1）按照上图1进行配线； （2）使能供水扩展功能，使能供水扩展卡； （3）按照电机铭牌设定水泵1的额定电流； （4）设置命令给定通道； （5）设置加减速时间、模拟量功能、端子功能； （6）调节两个模拟量信号，根据实际表现来调整PID参数。

 

4.1.2 参数设置

功能参数	参数说明	设定值及说明
F00.04	通用扩展卡选择	2（选择供水卡）
F00.05	扩展应用功能	1（使能供水功能）
F00.11	命令设定通道	1（端子给定命令端子）
F15.00	DI1端子功能选择	2（正转命令给定）
P00.00	供水模式选择	0（恒压供水运行模式）
P00.01	水位信号输入选择	1（由开关量输入端子输入）
P00.17	休眠功能使能	1（启用休眠功能）
P01.00	水泵1类型选择	1（变频泵）
P01.01	水泵2类型选择	2（工频泵）
P01.02	水泵3类型选择	2（工频泵）
P03.00	AI1功能选择	1（模拟压力设定）
P03.01	AI2功能选择	2（模拟反馈设定）
P03.05	DI2功能选择	15（进水池上限水位）
P03.06	DI3功能选择	16（进水池下限水位）
P03.07	DI4功能选择	17（进水池缺水水位）
P03.15	RLY1输出功能选择	1（水泵1变频控制）
P03.16	RLY2输出功能选择	2（水泵1工频频控制）
P03.17	RLY3输出功能选择	4（水泵2工频频控制）
P03.18	RLY4输出功能选择	6（水泵3工频频控制）
P03.19	RLY5输出功能选择	15（休眠运行指示）
P03.20	RLY6输出功能选择	19（蓄水池缺水指示）
P03.21	RLY7输出功能选择	23（供水系统运行中指示）

 

4.1.3 调试效果

      设定期望管网压力后起动变频器恒压供水系统，通过HD31内置的PID功能水泵1很快从0Hz调整到PID上限频率运行，此时还没达到期望的管网压力，超过加泵检测时间后变频器按照预先设定的减速时间立即由PID上下频率减到下限频率，同时将水泵2以工频模式投入使用,然后水泵1重新按照PID调节出的频率运行，此时观察远程压力表反馈回来的信号基本稳定在我们预先设定的管网压力范围内。

5 结束语

      多种压力设定方式满足了各种工程实施需求、先进的PID调节功能保障了管网压力的稳定、水位控制功能保证了在蓄水池水量不足的情况下暂停供水一方面节能另一方面减少了机械损耗、休眠控制功能保障了在管网压力持续过大的情况下关闭所有水泵实现节能。实际使用表明变频器很好的实现了恒压供水，其优异的电机性能，丰富的控制功能，稳定可靠的表现最终赢得了客户的认可，变频器将继续为供水行业节能减排做出应有的贡献。