變頻應用案例:變頻器在恒壓供水系統中的應用
變頻應用案例:變頻器在恒壓供水系統中的應用
1 引言
傳統的供水方案不僅前期投資成本高，而且后期維護成本和人工投入也很高，除此之外供水壓力不穩定，耗電量大，水資源浪費也相當嚴重。 隨著社會的不斷發展人類對自然資源的巨大消耗，節能、節約用水成為了社會的迫切需求，所以一種新的供水方案勢在必行，近年通過變頻器實現的恒壓供水方案很好的解決了傳統供水方案帶來的問題，相信這種方案將成為供水行業的發展趨勢。
2 傳統供水系統
1．單臺恒定轉速泵的供水系統 供水方式：是水泵直接將水從蓄水池中輸入供水管網，水泵從系統開始供水到停止供水期間一直恒速運行； 優點：系統簡單，造價低廉； 缺點：管網壓力不穩定，耗能大，水資源浪費大。
2．定轉速泵加水塔的供水系統 供水方式：由水泵將水輸入水塔，再由水塔向管網供水。當水塔內水位低于一定位置時水泵開始工作，當水位低于一定位置時水泵停止工作； 優點：相對前一種供水方式供水壓力比較恒定，耗能也相對較小； 缺點：設備投資大、占地面積大、水壓不可調、水泵起停頻繁對設備損耗大。
3．恒定轉速泵加氣壓罐的供水系統 供水方式：由水泵將水輸入氣壓罐，然后由氣壓罐向管網供水。當氣壓罐內氣壓低于一定壓力時水泵開始工作，當氣壓罐內氣壓高于一定壓力時水泵停止工作； 優點：較水塔方式成本低； 缺點：水泵起停頻繁對設備損耗大，能耗大。
3 變頻器恒壓供水系統技術特點
變頻器運用先進的客戶化設計理念，專注供水行業需求，將先進的電機控制技術與恒壓供水控制邏輯完美的結合；豐富的供水控制邏輯功能，超強的過載能力，完善的故障保護，可以滿足各種供水系統的節能改造和應用。
3.1 豐富的供水控制邏輯功能
（1）2種供水模式 恒壓供水調試模式主要用于檢測電機配線以及變頻器輸出端子的配線； 恒壓供水運行模式是恒壓供水運行時必需選擇的模式。 （2）水位檢測功能 水位檢測包含3種模式：不檢測水位信號，由開關量輸入端子輸入，由模擬量輸入端子輸入。水位檢測功能主要實現監測蓄水池水位情況，根據不同情況采取不同的供水措施。水位下降時，當水位下降到下限水位時系統按照備用設定壓力運行，如果水位下降到缺水水位時系統將停掉當前所有運行的泵;水位上升時，當水位上升到下限水位時系統重新啟動水泵開始供水且此時按照備用壓力供水，如果水位上升到上限水位時則系統才按照正常壓力供水。 （3）水泵輪換功能 水泵輪換功能是為了解決當供水系統長期穩定供水壓力的情況下一些水泵長期處于停機狀態下以至發生生銹的情況。 （4）休眠功能 休眠功能是發生在當當前供水系統監測到供水管網壓力一直處于超出期望設定壓力時，而此時變頻水泵任然處于下限頻率會零頻輸出狀態，如果此時休眠將節省電能，當管網壓力下降后系統將重新喚醒繼續供水。 （5）多時段設定供水壓力 多時段設定壓力供水適用于如小區生活供水，這些地方不同時段用水水量有明顯差異。 （6）PID功能 對于輸入供水系統的設定壓力信號和反饋的管網壓力信號，通過PID調節特性使系統的管網壓力最終趨向設定壓力。
3.2 超強的過載能力
150%額定輸出電流2分鐘； 180%額定輸出電流10秒； 3.3 完善的故障保護 當變頻器報故障時，供水系統會根據預先設定的處理方式進行處理。系統包含兩種處理方式，一種為如果變頻器報故障直接停掉供水系統中的所有水泵，另一種為變頻器報故障時系統將切換到下一臺變頻泵運行。
4 變頻器恒壓供水系統應用案例
4.1 現場情況及接線
現場使用3臺異步電機、一臺DC0－10V量程為1Mpa的遠程壓力表、一個0－10v量程的電位器、一個液位傳感器，由電位器信號來設置期望的管網壓力，遠程壓力表信號反饋給HD31當前管網實際壓力，液位傳感器監測當前蓄水池水量信息。變頻器通過液位傳感器傳回來的信息決定當前系統是否還繼續從蓄水池抽水。當蓄水池水量充分時，變頻器通過內置的PID功能對電位器信號和遠程壓力表信號運算以達到期望的管網壓力.
4.1.1 調試過程
（1）按照上圖1進行配線； （2）使能供水擴展功能，使能供水擴展卡； （3）按照電機銘牌設定水泵1的額定電流； （4）設置命令給定通道； （5）設置加減速時間、模擬量功能、端子功能； （6）調節兩個模擬量信號，根據實際表現來調整PID參數。
4.1.2 參數設置
| 功能參數 | 參數說明 | 設定值及說明 |
| F00.04 | 通用擴展卡選擇 | 2（選擇供水卡） |
| F00.05 | 擴展應用功能 | 1（使能供水功能） |
| F00.11 | 命令設定通道 | 1（端子給定命令端子） |
| F15.00 | DI1端子功能選擇 | 2（正轉命令給定） |
| P00.00 | 供水模式選擇 | 0（恒壓供水運行模式） |
| P00.01 | 水位信號輸入選擇 | 1（由開關量輸入端子輸入） |
| P00.17 | 休眠功能使能 | 1（啟用休眠功能） |
| P01.00 | 水泵1類型選擇 | 1（變頻泵） |
| P01.01 | 水泵2類型選擇 | 2（工頻泵） |
| P01.02 | 水泵3類型選擇 | 2（工頻泵） |
| P03.00 | AI1功能選擇 | 1（模擬壓力設定） |
| P03.01 | AI2功能選擇 | 2（模擬反饋設定） |
| P03.05 | DI2功能選擇 | 15（進水池上限水位） |
| P03.06 | DI3功能選擇 | 16（進水池下限水位） |
| P03.07 | DI4功能選擇 | 17（進水池缺水水位） |
| P03.15 | RLY1輸出功能選擇 | 1（水泵1變頻控制） |
| P03.16 | RLY2輸出功能選擇 | 2（水泵1工頻頻控制） |
| P03.17 | RLY3輸出功能選擇 | 4（水泵2工頻頻控制） |
| P03.18 | RLY4輸出功能選擇 | 6（水泵3工頻頻控制） |
| P03.19 | RLY5輸出功能選擇 | 15（休眠運行指示） |
| P03.20 | RLY6輸出功能選擇 | 19（蓄水池缺水指示） |
| P03.21 | RLY7輸出功能選擇 | 23（供水系統運行中指示） |
4.1.3 調試效果
設定期望管網壓力后起動變頻器恒壓供水系統，通過HD31內置的PID功能水泵1很快從0Hz調整到PID上限頻率運行，此時還沒達到期望的管網壓力，超過加泵檢測時間后變頻器按照預先設定的減速時間立即由PID上下頻率減到下限頻率，同時將水泵2以工頻模式投入使用,然后水泵1重新按照PID調節出的頻率運行，此時觀察遠程壓力表反饋回來的信號基本穩定在我們預先設定的管網壓力范圍內。
5 結束語
多種壓力設定方式滿足了各種工程實施需求、先進的PID調節功能保障了管網壓力的穩定、水位控制功能保證了在蓄水池水量不足的情況下暫停供水一方面節能另一方面減少了機械損耗、休眠控制功能保障了在管網壓力持續過大的情況下關閉所有水泵實現節能。實際使用表明變頻器很好的實現了恒壓供水，其優異的電機性能，豐富的控制功能，穩定可靠的表現最終贏得了客戶的認可，變頻器將繼續為供水行業節能減排做出應有的貢獻。
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