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FR-500变频器在恒压供水系统的应用

发布日期:2021-12-22 00:10

本文摘要:1.恒压供水控制系统的基本控制策略是:采用电机调压装置和包括控制系统在内的PLC,优化控制泵组调压运行,自动调节泵组数量,完成供水压力的闭环控制,超过了管网流量变化时稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站主管道的进水压力。 将系统的原始自来水压力值与系统主管压力的实际值进行比较。差值输出给CPU计算处理后,接收控制指令,控制投入运行的泵电机数量和变量泵电机的扭矩,从而超过自来水主管压力,稳定在原压力值上。

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1.恒压供水控制系统的基本控制策略是:采用电机调压装置和包括控制系统在内的PLC,优化控制泵组调压运行,自动调节泵组数量,完成供水压力的闭环控制,超过了管网流量变化时稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站主管道的进水压力。

将系统的原始自来水压力值与系统主管压力的实际值进行比较。差值输出给CPU计算处理后,接收控制指令,控制投入运行的泵电机数量和变量泵电机的扭矩,从而超过自来水主管压力,稳定在原压力值上。

随着电力电子技术的发展,电力电子器件的理论研究和生产技术得到了很大的提高,电力电子器件在容量、耐压、特性和类型等方面都取得了长足的进步。20世纪90年代,电力电子设备正朝着大容量、高频率、慢呼叫、低损耗的方向发展。作为一种应用于现代电力电子器件和微机技术有机结合的交流变频调压装置,随着产品的创新和普及,交流异步电动机调压领域又发生了一场巨大的技术革命。

目前,自动恒压供水系统中使用的电机调压器都采用交流变频技术,系统的控制装置采用PLC控制器,因为PLC不仅可以实现两台泵和阀门的逻辑控制,还可以完成系统的数字PID调节功能,动态监控系统中的各种运行参数和控制点,完成系统运行状况的CRT屏幕显示、故障报警和打印机报告。自动恒压供水系统有一个标准的通信模块,可以与城市供水系统的上位机连接,构建城市供水系统的优化控制,获得城市供水系统的现代化调度、管理、监控和经济运行手段。2.控制方案在住宅水厂的管网系统中,由于管网堵塞,泵站供水的流量是用户用水量所要求的,压力损失P与泵站供水压力的流量Q之间没有满足管网中最有利压力点的以下关系:P=KQ2公式中,k为系数,PL为最有利的压力点,低于压力,因此泵站出口管汇压力p不宜按下式供水,能满足用户用水的拒绝压力值,节能效果最佳。P=PL P=PL KQ2因此,供水系统的原始压力应根据流量的变化进行大幅修正。

这种恒压供水技术称为变恒压供水,即供水系统最有利点的供水压力恒定,泵站出口总管的反压固定。典型自动恒压供水系统的结构框图如图1右图所示。

该系统具有控制水泵出口歧管压力恒定和反向供水的功能。系统通过安装在进水总管上的压力传感器和流量传感器,将压力和流量的非电信号动态切换为电信号,并输出到可编程控制器(PLC)的输出模块。

信号经中央处理器处理后,与原始信号进行比较,得到最佳工况参数。系统的输出模块输入逻辑控制指令和变频器的频率设定值,控制泵站中投入运行的水泵数量和变量泵的运行工况,并根据CPU指令对每个水泵进行软启动、硬变频和变频运行。根据用水量的变化,系统可以自动确认泵组中各泵的循环运行,从而提高系统的稳定性和运行效率 模式1:交错模式,一般变频器以同样的方式驱动某台泵,根据其输入频率动态运行辅助泵。该模式与模式0的区别在于,如果前一个泵启动顺序为泵1和泵2,当变频器输入暂停时,下一个启动顺序为泵2和泵1。

模式二:必要模式。当输出启动信号时,变频器启动第一个泵。

当泵超过最低频率时,变频器将泵切换到工频运行,由变频器启动下一台泵的变频运行。当泵暂停条件正式成立时,2008年启动的泵再次暂停。3.2PID调节功能:压力传感器必须将系统的水压信号(4-20MA或-5V)发送到PLC的A/D口(可以手握编程器),原始的等效压力值和PID参数值,由PLC计算出为什么需要切换泵的操作人员完成了系统控制,系统参数在实际运行中进行调节,这样对系统控制的调用就变得原始了。

3.3睡眠状态功能系统在运行过程中经常不满足用户少用水或不用水(如夜间)的情况。为了节能,系统特意设置了一个可以停泵的睡眠状态功能。当变频器的频率输入高于其上限时,变频器停止工作,2 #和3 #泵不工作,泵停止(处于睡眠状态)。以后水压增加,泵1会暂停;当水压上升到一定值时,变频器将启动运行泵2 #或泵3;当频率达到一定值时,泵1将启动,以调节泵2 #或泵3的扭矩。

设置睡眠状态值变频器输入的上限频率PR507。睡眠状态确认时间由参数PR506设定。

当变频器的输入频率高于睡眠状态值时,如睡眠状态时间td,变频器在TD TN时变频器转入睡眠状态。的苏醒值由供水压力上限启动,当供水压力高于下限时,PLC接收指令,苏醒变频器工作。经过测试,睡眠状态值为10HZ。

睡眠状态确认时间td:20s苏醒值70% 3.4通讯功能本系统具有计算机通讯功能,PLC变频器具有RS232或485模块PLC可配合西门子S7-200计算机与一个或多个系统通讯,计算机可同时监控:电流、电压、频率、扭矩、压力等。还可以控制变频器的各种参数。此外,系统还具有手动/自动操作、故障报警、运行状态、电流、电压和频率状态指示缺水维护等功能。4.运行特点以三泵恒压供水系统为例。

在自动运行模式下,可编程控制器控制变频器启动1#泵。此时1#泵转入变频运行状态,扭矩逐渐增大。

当供水为Q1/3Qmax(三台泵均以工频运行时,Qmax仅次于流量)时,可编程控制器CPU根据供水的变化自动调节1#泵的运行扭矩,以保证所需的供水压力。当用水量q在1/3QmaxQ2/3Qmax之间时,1#泵已不能满足用户所需的用水量。此时,可编程控制器接收指令,将1#泵改为工频运行,软启动2#泵,使2#泵转入变频运行模式。

2#泵的运行扭矩由用户用水量要求,以保证供水系统最有利点所需的供水压力。当外部所需供水量Q为2/3qmaxqqqmax时,可编程控制器收到指令后,将2#泵置于变频运行状态,同时软启动3#泵转入变频运行状态。此时,3#泵的运行扭矩由用户的用水量来确定,以确保供水系统最有利点的供水压力恒定。

当外部供水增加到1/3QmaxQ2/3Qmax时,t 5.系统经济效益分析及系统优势5.1经济效益分析变量泵的功率n1、供水Q1、泵扭矩N1之间的关系如下:N1/Q1=(N1/N)3 Q1/Q=N1 Q额定流量/N,当Q1QN额定流量Q为N时的轴功率额定流量Q=100%时的泵额定扭矩,n=100%,N如果n1=80%n,Q1=80%Q,N1=51.2%N,可节电48.8%。5.2系统优点5.2.1恒压供水技术由于采用变频器改变电机功率频率,与通过调节泵的扭矩来控制泵出口压力的方式相比,具有降低管道阻力、大大降低分洪损失的效率。5.2.2由于变量泵在变频条件下工作,当其出口流量大于额定流量时,泵扭矩减小,增加了轴承的磨损和痉挛,缩短了泵和电机的机械寿命。

5.2.3由于恒压自动控制的施工,不需要频繁的操作人员,降低了人员的劳动强度,节省了人力。5.2.4水泵电机采用软启动方式,按照原加速时间加速,防止电机启动时电流冲击,影响电网电压波动,同时防止电机突然加速造成泵系统喘振。5.2.5由于变量泵以变频方式工作,其扭矩是运行时外部供水所需要的,因此系统在运行中可以节省相当多的电能,经济效益非常显著。

由于节电效果显著,系统具有投资回报慢、效益长远的优点,社会效益也很大。


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