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壓力變送器接變頻器恒壓供水(恒壓供水專(zhuān)用變頻器)

文章出處:華仁儀表 發(fā)表時(shí)間:2021-09-15 15:58

恒壓供水

恒壓供水是二次供水設(shè)備實(shí)行供水的一種方式。它是保持供水壓力的恒定,可使供水和用水之間保持平衡,即用水多時(shí)供水也多,用水少時(shí)供水也少,從而提高了供水的質(zhì)量。

中文名恒壓供水

設(shè)備變頻控制箱

使用領(lǐng)域自來(lái)水供水、生活小區(qū)系統(tǒng)

條件常溫型 -15 ℃至 +70 ℃


一、變頻調(diào)速的特點(diǎn)及分析

用戶(hù)用水量一般是動(dòng)態(tài)的,因此供水不足或供水過(guò)剩的情況時(shí)有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上,即用水多而供水少,則壓力低;用水少而供水多,則壓力大。保持供水壓力的恒定,可使供水和用水之間保持平衡,即用水多時(shí)供水也多,用水少時(shí)供水也少,從而提高了供水的質(zhì)量。

恒壓供水系統(tǒng)對(duì)于用戶(hù)是非常重要的。在生產(chǎn)生活供水時(shí),若自來(lái)水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水,可能影響生活質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響生存安全,如發(fā)生火災(zāi)時(shí),若供水壓力不足或無(wú)水供應(yīng),不能迅速滅火,可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以,用水區(qū)域采用正藝恒壓供水系統(tǒng),能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

隨著電力技術(shù)的發(fā)展,變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完善,以變頻調(diào)速為核心的智能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備,起動(dòng)平穩(wěn),從而可延長(zhǎng)泵和閥門(mén)等東西的使用壽命;其穩(wěn)定安全的運(yùn)行性能、簡(jiǎn)單方便的操作方式、以及齊全周到的功能,將使供水實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力,最終達(dá)到高效率的運(yùn)行目的。


二、恒壓供水的變頻應(yīng)用方式

通常在同一路供水系統(tǒng)中,設(shè)置多臺(tái)常用泵,供水量大時(shí)多臺(tái)泵全開(kāi),供水量小時(shí)開(kāi)一臺(tái)或兩臺(tái)。在采用變頻調(diào)速進(jìn)行恒壓供水時(shí),就用兩種方式,其一是所有水泵配用一臺(tái)變頻器;其二是每臺(tái)水泵配用一臺(tái)變頻器。后種方法根據(jù)壓力反饋信號(hào),通過(guò)PID運(yùn)算自動(dòng)調(diào)整變頻器輸出頻率,改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,最終達(dá)到管網(wǎng)恒壓的目的,就一個(gè)閉環(huán)回路,較簡(jiǎn)單,但成本高。前種方法成本低,性能不比后種差,但控制程序較復(fù)雜,是未來(lái)的發(fā)展方向,比如上海正藝信息科技的恒壓供水控制系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)一變頻器控制任意數(shù)馬達(dá)的功能。下面講到的原理都是一變頻器拖動(dòng)多馬達(dá)的系統(tǒng)。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

德岑供水的恒壓供水設(shè)備


三、PID控制原理

根據(jù)反饋原理:要想維持一個(gè)物理量不變或基本不變,就應(yīng)該引這個(gè)物理量與恒值比較,形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定,因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較,從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點(diǎn)是非線(xiàn)性、大慣性的系統(tǒng),在壓力波動(dòng)較大時(shí)使用模糊控制,以加快響應(yīng)速度;在壓力范圍較小時(shí)采用PID來(lái)保持靜態(tài)精度。這通過(guò)PLC加智能儀表可實(shí)現(xiàn)該算法,同時(shí)對(duì)PLC的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實(shí)踐證明,使用這種方法是可行的,而且造價(jià)也不高。

要想維持供水網(wǎng)的壓力不變,根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件,由于供水系統(tǒng)管道長(zhǎng)、管徑大,管網(wǎng)的充壓都較慢,故系統(tǒng)是一個(gè)大滯后系統(tǒng),不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制,而采用PLC參與控制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。


四、變頻控制原理

用變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水,與用調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水相比,節(jié)能效果十分顯著(可根據(jù)具體情況計(jì)算出來(lái))。其優(yōu)點(diǎn)是:

1、 起動(dòng)平衡,起動(dòng)電流可限制在額定電流以?xún)?nèi),從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊;

2、 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了,從而可延長(zhǎng)泵和閥門(mén)等的使用壽命;

3、 可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng);

一般地說(shuō),當(dāng)由一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí),只需使變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量與實(shí)際電動(dòng)機(jī)容量相符即可。當(dāng)一臺(tái)變頻器同時(shí)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí),原則上變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量應(yīng)等于兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的容量之和。但如在高峰負(fù)載時(shí)的用水量比兩臺(tái)水泵全速供水量相差很多時(shí),可考慮適當(dāng)減小變頻器的容量,但應(yīng)注意留有足夠的容量。

雖然水泵在低速運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)的工作電流較小。但是,當(dāng)用戶(hù)的用水量變化頻繁時(shí),電動(dòng)機(jī)將處于頻繁的升、降速狀態(tài),而升、降速的電流可略超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電流,導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。因此,電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)是必需的。對(duì)于這種由于頻繁地升、降速而積累起來(lái)的溫升,變頻器內(nèi)的電子熱保護(hù)功能是難以起到保護(hù)作用的,所以應(yīng)采用熱繼電器來(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)。

在主要功能預(yù)置方面,最高頻率應(yīng)以電動(dòng)機(jī)的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。升、降速時(shí)間在采用PID調(diào)節(jié)器的情況下,升、降速時(shí)間應(yīng)盡量設(shè)定得短一些,以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能時(shí),只要在預(yù)置時(shí)設(shè)定PID功能有效,則所設(shè)定的升速和降速時(shí)間將自動(dòng)失效。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#


五、恒壓供水系統(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:由變頻器實(shí)現(xiàn)泵的軟起動(dòng),使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無(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(hù)可以直接操作手動(dòng)系統(tǒng),以保護(hù)供水。


六、系統(tǒng)應(yīng)用范圍

1、 自來(lái)水廠(chǎng)、加壓泵房

2、 居民生活區(qū)、賓館及其它建筑

3、 企業(yè)生產(chǎn)用水

4、 鍋爐循環(huán)水系統(tǒng)

5、 農(nóng)田灌溉系統(tǒng)

同其它供水方式相比較,廣州德岑通用設(shè)備有限公司的變頻恒壓供水系統(tǒng),除了具有顯著的節(jié)能效果外,還有以下顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì):

1、恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動(dòng)機(jī)電源頻率,而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力,比靠調(diào)節(jié)閥門(mén)的控制水泵出口壓力的方式,具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。

2、由于變量泵工作在變頻工況,在其出口流量小于額定流量,泵轉(zhuǎn)速降低,減少了軸承的磨損和發(fā)熱,延長(zhǎng)泵和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械使用壽命。

3、水泵電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)方式,按設(shè)定的加速時(shí)間加速,避免電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊,對(duì)電網(wǎng)電壓造成波動(dòng)的影響,同時(shí)也避免了電動(dòng)機(jī)突然加速造成泵系統(tǒng)的喘振。徹底消除水錘現(xiàn)象。

4、實(shí)現(xiàn)恒壓自動(dòng)控制,不需要操作人員頻繁操作,降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省了人力。

早期的恒壓供水系統(tǒng)一般是由PLC或單片機(jī)為主,加以復(fù)雜的控制設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)。而隨著變頻器技術(shù)的不斷發(fā)展,功能的不斷完善,簡(jiǎn)單的恒壓供水系統(tǒng)不再依賴(lài)PLC或單片機(jī)控制系統(tǒng)。而僅僅依靠變頻器的內(nèi)置功能即可實(shí)現(xiàn)這一控制任務(wù)。利用變頻器你的PID閉環(huán)控制功能,配以壓力傳感器作為反饋裝置,即實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度控制。從而實(shí)現(xiàn)供水壓力的恒定。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

本案例我們選用某品牌AMB100系列變頻器,該系列是適應(yīng)多種工況的高品質(zhì)、低噪聲、多功能通用變頻器調(diào)速器。內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器,閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。壓力表本案例選用YTZ-150電位器式的遠(yuǎn)程壓力表,安裝在水泵的出水管上,該壓力表適用于的工作環(huán)境場(chǎng)所,即可直接觀(guān)測(cè)出壓力值,又可以輸出相應(yīng)的電信號(hào),輸出的電壓信號(hào)(0-10V)傳至遠(yuǎn)端的變頻器!

壓力表有紅、黃、藍(lán)三根引線(xiàn),一般紅線(xiàn)接變頻器+10V、黃色線(xiàn)接變頻器AI1、藍(lán)色線(xiàn)接GND。壓力表的電氣技術(shù)參數(shù):

電阻滿(mǎn)量程:400Ω(藍(lán)、紅)

零壓力起始電阻值:≤20Ω(黃、紅)

滿(mǎn)量程壓力上限電阻值:≤360Ω(黃、紅)

接線(xiàn)端外加電壓:≤(藍(lán)、紅)

變頻器恒壓供水模型

PID控制原理及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置:

1、比例P增益:調(diào)節(jié)量按誤差比例輸出,純比例控制時(shí),誤差不會(huì)為零。

2、積分I控制:調(diào)節(jié)量按誤差的積分輸出,誤差為零時(shí),輸出恒定。

3、微分D控制,調(diào)節(jié)量按誤差的微分輸出,誤差突變時(shí),能及時(shí)控制。

PID控制:組合三者優(yōu)勢(shì),獲得最佳的控制性能。

變頻器PID控制功能圖

PID控制的功能參數(shù):

當(dāng)變頻器需要以PID閉環(huán)方式運(yùn)行時(shí),F(xiàn)0.05功能代碼參數(shù)設(shè)定為5,F(xiàn)0.05=5。

功能代碼F9.02用來(lái)選擇反饋通道,F(xiàn)9.03用來(lái)改變PID特性方向;

變頻器應(yīng)用與恒壓供水系統(tǒng)的有點(diǎn)包含:減小工程人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短調(diào)試時(shí)間、減少投資、節(jié)省電能、使用戶(hù)使用更便捷!同時(shí)變頻器的多種保護(hù)功能對(duì)電動(dòng)機(jī)起到良好的保護(hù),縮減了設(shè)備維護(hù)率、提高了經(jīng)濟(jì)效益!

變頻器恒壓供水PID控制,在運(yùn)行調(diào)試方面也尤為重要,尤其是P增益與I積分,需要在不同的階段觀(guān)察采樣調(diào)試!以確保設(shè)備運(yùn)行在最優(yōu)的環(huán)境下!

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