臺(tái)達(dá)變頻器在農(nóng)村給水設(shè)備控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
臺(tái)達(dá)變頻器在農(nóng)村給水設(shè)備控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
1、引 言
在送水工程中，為了維持農(nóng)村給水設(shè)備恒壓供水而又節(jié)能，除了不用大桶槽或虛耗能源的節(jié)流閥而能維持恒壓，還必須防止泵浦急速開(kāi)停循環(huán)而導(dǎo)致壓力涌浪。采用變頻器是個(gè)好的解決方法，但在控制上需要技巧。一般變頻器由外部PLC或PID控制器接受運(yùn)轉(zhuǎn)指令，整合調(diào)整有一定難度并且比較耗時(shí)。臺(tái)達(dá) VFD-F水泵專用變頻器使用內(nèi)建泵浦控制邏輯，大幅簡(jiǎn)化了農(nóng)村給水設(shè)備送水系統(tǒng)的變速控制。
2、農(nóng)村給水設(shè)備變頻調(diào)速特性
按照電機(jī)理論，電機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：
式中：P為電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，S為轉(zhuǎn)差率，f為供電電源頻率，n為電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。從公式可以看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而可以連續(xù)方便地改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。風(fēng)機(jī)是泵類負(fù)載，屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n、流量Q、壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n, H∝n2, P∝n3，即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比。由上述分析可知，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就可方便地改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，保證空氣燃料比的優(yōu)化；通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可以有效保證系統(tǒng)期望的工況，降低系統(tǒng)的電動(dòng)損耗。在監(jiān)控系統(tǒng)中使用變頻調(diào)速技術(shù)（變頻器）有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）可方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)、自由停車。電機(jī)均通過(guò)變頻器或軟起動(dòng)從0—50HZ作緩慢加速起動(dòng)，減少了機(jī)泵因突然高速起動(dòng)所帶來(lái)的影響，減少了直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊；
（2）可提高功率因數(shù)，改善電動(dòng)機(jī)電源質(zhì)量，保證電動(dòng)機(jī)的功率與實(shí)際負(fù)荷相匹配，達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的目的；
（3）可消除機(jī)泵的喘振現(xiàn)象，使機(jī)泵運(yùn)行處于最佳工況狀態(tài)；
（4）可方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，使被調(diào)節(jié)量得到更平穩(wěn)的調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
使用變頻調(diào)速技術(shù)不僅調(diào)節(jié)方便，而且節(jié)能效果也是很明顯的，設(shè)電動(dòng)機(jī)額定功率為PN，額定轉(zhuǎn)速為nN, 轉(zhuǎn)速為n時(shí)實(shí)際輸出功率為P，則節(jié)能（用功率表示）△P可以表示為：
如取n/nN=2/3，則△P=0.67PN , 即節(jié)能效果在理想情況下可達(dá)到67%，可見(jiàn)只要采用變頻調(diào)速技術(shù)，用變頻調(diào)速其節(jié)能效果是很顯著的。
3、農(nóng)村給水設(shè)備基于變頻調(diào)速的恒壓供水控制系統(tǒng)
農(nóng)村給水設(shè)備基于變頻調(diào)速的恒壓供水控制系統(tǒng)如圖1所示。在圖1控制系統(tǒng)中，壓力及流量是泵浦控制的兩個(gè)重要參數(shù)。VFD-F可借助壓力或流量傳感器回傳的電壓或電流信號(hào)持續(xù)跟蹤壓力及流量，泵浦按預(yù)先設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)方式工作或停止,可大幅度節(jié)電并延長(zhǎng)馬達(dá)及泵浦的使用壽命。控制多臺(tái)泵浦為了提高流量，可使用一臺(tái)以上泵浦組成控制系統(tǒng)，VFD-F可使用內(nèi)建Relay（或選購(gòu)Relay卡）控制額外泵浦在需要時(shí)的起動(dòng)或停止，以維持恒壓。VFD-F變頻器參數(shù)的特別設(shè)置，可防止擾人的開(kāi)開(kāi)停停，提供泵浦之間平順的轉(zhuǎn)移及維持壓力在容許的誤差范圍。VFD-F可控制任何以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的泵浦，內(nèi)建最小速度設(shè)定點(diǎn)可符合深井泵馬達(dá)制造廠家的最低速度要求。由于VFD-F變頻器可使用V/F曲線，設(shè)定提供低速能達(dá)到100%的額定轉(zhuǎn)矩，提供正排量泵浦低轉(zhuǎn)速時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩，使用者不必加大變頻器與馬達(dá)容量，使用Line-shaft透平泵浦時(shí)可消除危險(xiǎn)轉(zhuǎn)速。
4、結(jié)束語(yǔ)
農(nóng)村給水設(shè)備泵浦控制系統(tǒng)在各種類型的水站和供配水站有廣泛的應(yīng)用，文中討論的只是最簡(jiǎn)單的應(yīng)用情況。由于臺(tái)達(dá)VFD-F變頻器是系列產(chǎn)品，有廣泛的適應(yīng)性，歡迎對(duì)產(chǎn)品感興趣的用戶與我們合作。
農(nóng)村供水設(shè)備介紹
中贏供水設(shè)備廠在有塔供水設(shè)備基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了農(nóng)村供水設(shè)備，該設(shè)備充分利用自來(lái)水管網(wǎng)的原有壓力能源，在同樣供水需求的情況下，可以選用功率相對(duì)較小的水泵及控制設(shè)備，同時(shí)在夜間小流量用水的情況下利用自來(lái)水水壓直接供水而無(wú)需起動(dòng)水泵。相比較于傳統(tǒng)的帶水池的供水設(shè)備可節(jié)約大量的電能運(yùn)行成本及投資成本。
傳統(tǒng)的供水設(shè)備廠.家采用農(nóng)村供水，利用密封罐體，使局部增壓達(dá)到供水目的，其工作過(guò)程是水泵啟動(dòng)，將水通過(guò)止回閥注入罐體，從而使罐體內(nèi)壓力增大，當(dāng)壓力達(dá)到所設(shè)定壓力上限時(shí)，壓力自動(dòng)控制器自動(dòng)關(guān)閉水泵，使水泵停止運(yùn)行。由于供水罐體內(nèi)壓力高于供水管網(wǎng)壓力，所以能自動(dòng)降壓供水，當(dāng)壓力減小到設(shè)定壓力下限時(shí)，自動(dòng)控制水泵啟動(dòng)，自動(dòng)向供水罐內(nèi)注水，如此往復(fù)，恒信農(nóng)村供水設(shè)備在原有的農(nóng)村供水的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新，融合世界上先進(jìn)的賓館增壓技術(shù)，PID調(diào)節(jié)技術(shù)，改傳統(tǒng)的農(nóng)村供水為賓館增壓供水。取代原先必須有的氣壓罐。并且對(duì)水泵采用賓館增壓調(diào)速，根據(jù)用水量的變化來(lái)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，不僅可以節(jié)省大量的能源，而且降低了水泵運(yùn)行躁聲，廷長(zhǎng)了水泵的使用壽命。
農(nóng)村給水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
中贏公司是專業(yè)生產(chǎn)農(nóng)村供水設(shè)備的研制生產(chǎn)廠.家，我們有一支高素質(zhì)的技術(shù)人員隊(duì)伍，我們的控制系統(tǒng)無(wú)論是性能、外觀、可靠性都是國(guó)內(nèi)一流水平。
1為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，我們對(duì)控制線路和軟件專門進(jìn)行了可靠性設(shè)計(jì)，比如可編程控制器PLC的輸入、輸出端子，都采取繼電器隔離措施，如果利用控制器PLC的輸出端直接啟動(dòng)接觸器，因接觸器線圈的電感量比較大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行容易燒毀PLC觸點(diǎn)，因控制器PLC中編制有控制程序，如果因故障需要更換則比較困難。采取對(duì)控制器PLC的輸入、輸出繼電器隔離措施，可以提高PLC的可靠性，因控制器PLC是整個(gè)控制部分的核心，提高PLC的可靠對(duì)提高整機(jī)可靠性具有十分重要的意義。
2 、在配有供水視窗(觸摸屏)控制系統(tǒng)的設(shè)備中，觸摸屏和賓館增壓器之間通訊采取了光電隔離措施，以保證各電器運(yùn)行安全通訊可靠。
3 、在配有遠(yuǎn)程語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備中，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí)，設(shè)備自動(dòng)撥通預(yù)存的電話號(hào)碼，通知設(shè)備管理人員進(jìn)行及時(shí)維修以不影響用戶用水。
4 、在大中型控制系統(tǒng)中，設(shè)備控制通常采用的循環(huán)軟啟動(dòng)存在著嚴(yán)重的缺陷，在水泵從賓館增壓到工頻的轉(zhuǎn)換中，會(huì)產(chǎn)生致命的電氣和機(jī)械沖擊，導(dǎo)致危害電路和管網(wǎng)安全，我公司研制的無(wú)沖擊轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以做到無(wú)沖擊軟起、軟停避免機(jī)械及電氣沖擊，此項(xiàng)技術(shù)在大中型設(shè)備中應(yīng)用十分重要。
5、在大型設(shè)備供水壓力要求波動(dòng)比較大的設(shè)備中，可以做變壓變量方式供水，控制系統(tǒng)根據(jù)開(kāi)啟的工頻泵數(shù)量及賓館增壓器輸出頻率，估算設(shè)備流量，對(duì)設(shè)備出口壓力進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能的目的
6、中贏公司根據(jù)客戶需要可以有線監(jiān)控和無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視，監(jiān)控中心也可以對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制。
7、我公司做的大型水廠監(jiān)控系統(tǒng)，采用SCAD控制系統(tǒng)，集中檢測(cè)，分散控制，系統(tǒng)具有較高的靈活性和可靠性。
8、我公司成功的將高壓賓館增壓應(yīng)用于自來(lái)水廠項(xiàng)目也取得很好的社會(huì)效益。
農(nóng)村給水設(shè)備系統(tǒng)特點(diǎn)
1、節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實(shí)現(xiàn)最大限度地節(jié)能運(yùn)行;
2、 節(jié)水：根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動(dòng)控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象;
3、 運(yùn)行可靠：由賓館增壓器實(shí)現(xiàn)泵的軟起動(dòng)，使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到賓館增壓的無(wú)沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。
4、 聯(lián)網(wǎng)功能：采用全中文工控組態(tài)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)站點(diǎn)，如電機(jī)的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個(gè)站點(diǎn)的用電量，累積每臺(tái)泵的出水量，同時(shí)提供各種形式的打印報(bào)表，以便分析統(tǒng)計(jì)。
5、 控制靈活：分段供水，定時(shí)供水，手動(dòng)選擇工作方式。
6、 自我保護(hù)功能完善：如某臺(tái)泵出現(xiàn)故障，主動(dòng)向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)啟動(dòng)備用泵，以維持供水平衡。萬(wàn)一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作手動(dòng)系統(tǒng)，以保護(hù)供水。
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