1、浅谈变频恒压供水简易控制系统应用浅谈变频恒压供水简易控制系统的应用 林向胜(海南省三亚凤凰国际机场运行保障部 三亚 572000)摘要：根据三亚凤凰国际机场供水控制系统的特点，利用其现有供水设备改造为变频恒压供水简易控制系统。该系统可省去PLC控制器，简便易用，又能自动保持水压恒定，达到既能节省人工、节约成本又能满足供水要求的目地。关键词：变频器；恒压供水；简易控制方式；供水管网简易系统图。0 引 言凤凰机场供水系统中，供水能力往往取决于高位水池的上限水位和下限水位最大的储水量来确定，随着凤凰机场候机楼和驻场单位及员工日常生活中的用水量越来越大，每天用水量的波动也越来越大，特别是在高峰用水时，
2、就会造成高位水池储水量低供水压力不稳，无法满足用户需求。并且现有的水泵控制系统一期供水是靠人工操作控制，水泵不能自动启动与停止，水位的过低影响到用户水压，过高会使水溢出，造成浪费。导致供水保障效力低，用电量大。就上述凤凰机场供水控制系统存在的弊端，如果将现有的供水控制系统进行改进，实现自动化控制，使之成为一种自动化变频控制的恒压供水系统。这样既能解决人工操作的繁杂劳动和供水压力不稳，又能节约能源，为二期供水站运行实现“无人值班，少人值守” 创造了有利条件。且该系统操作方便，可靠性强。在恒压供水应用中，变频器以其节能、安全、高品质的供水质量等优点。恒压供水调速系统能实现水泵电机无级调速，依据用水
3、量的变化自动调节系统的运行参数，当用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是目前较先进、合理，节能型的供水系统。新型的变频调速恒压供水简易控制系统选用ACS510系列变频器。该变频器只要配置多泵控制单元，便可直接控制多个水泵，该控制系统电路通过设置指令代码，可方便灵活地实现PLC、PID等控制系统的功能，简化了电路结构，提高了系统的可靠性，既使设备成本大幅下降，又实现了简易控制恒压供水的目的。1 凤凰机场供水系统简介凤凰机场高位水池的水源由两条不同供水站的水管供水(机场一期供水站、机场二期供水站)，两条水管交换使用。再从高位水池出水管供到各用户，其中二期供水站水管连接高位水池进水管时，在途
4、中引接一条水管到新贵宾楼的供水站，再由新贵宾楼供水站供到新贵宾楼各用户。二期供水站现有45KW和30kw水泵各壹台，水泵工作方式为一主(1)一辅(2#)。该供水站控制系统采用具有手动自锁的控制系统，开启和停止是由一期供水站值班人员电话通知，经常出现水池满水不及时通知停机，造成溢水现象屡次发生。一期供水站供水水泵有30KW和7.5kw各两台。具有手动启动自动停止的控制系统。以上两个水站的控制系统自动化水平低，不能满足无人值班，少人值守的要求。2 凤凰机场供水系统设计思路1） 把高位水池的出水管装上单向截止阀及三通把二期供水站到高位水池进水管连接起来(高位水池消防出水管加装单向截止阀，并且在与二期
5、供水管连接中间加装电动闸阀便以消防水管压力不足时备用)。2）把二期供水站水泵控制系统改为变频恒压供水简易控制系统。3）把二期供水 站到新贵宾楼供水站的生活用水管直接和新贵宾楼各用户连接。这样可以实现新贵宾楼供水站无人值班，少人值守的运行管理要求。 3 控制原理该变频恒压供水简易控制系统应用于凤凰机场二期供水站管网系统中，系统利用变频器内部的PID功能实现了工业过程的闭环控制。系统通过安装压力传感器在二期供水站出水管单向截止阀后端上，实时将压力信号转换为模拟信号(420 mA)，并输入至变频器c1端作为反馈信号，由变频器将其与用户设定的压力值(04 MPa)进行比较，并通过变频器内置PID运算，
6、将结果转换为频率调节信号调整水泵电机的电源频率，从而控制水泵转速，使管网压力稳定在04 Mpa左右。 PID控制原理图如图1所示。图1 PID控制原理图4 系统工作过程41 系统简介该变频恒压供水简易控制系统采用(ACS510 IP54系列变频器ACS510-01-088A-4功率45kw )变频器分别驱动1#水泵和2#水泵作循环方式运 行。变频器恒压供水简易控制原理图如图2所示。 图2 变频器恒压供水简易控制原理图42 工作过程系统运行过程如下：首先开启变频器，当压力传感器检测供水压力低于035 MPa时，变频器先输出Y1信号闭合l#电机，接触器MlI控制1#泵变频软启动，变频器输出频率上升
7、，电机转速逐渐升高，同时管网压力信号逐渐增加，系统可根据供水量的变化由变频器的PID自动调节1#泵的运行转速，以保证所需的供水压力稳定在035045 Mpa范围内，此时1#泵处于变频运行状态。(1)当M1电机频率上升到最高频率50Hz时，而管网压力小于035 Mpa达20 s，表明1#泵不能满足用户所需的用水量。这时，系统发出指令，变频器输出Yl信号断开M1-I，解除变频运行。在稍微延时05 s后，变频器的多泵控制单元Y1AC输出闭合信号，Ml L接触器接通，控制l#泵由变频状态转为工频运行(即1#泵投入全速运行)。同时变频器输出Y2信号闭合M2电机接触器M2一I，控制2#泵变频软起动，使2#
8、泵进入变频运行工况。2#泵的运行转速由用户用水量决定，变频器的PID自动调节以保证供水系统所需的供水压力恒定在04 Mpa。(2)当用水量继续减少时，管网压力继续升高至045 Mpa，并持续时间20 s后，系统发出2#泵退出运行指令，变频器的多泵控制单元Y2AC输出断开信号，此时1#泵仍处于工频运行工况，以保持管网压力恒定在04Mpa。(3)当用水量再增时，管网压力降低到设定值035 Mpa，持续时间20 s后，系统发出1#泵变频起动指令并使其进入变频运行工况，如此往复循环以实现系统的恒压供水。(4)当深夜间基本不用水时，管网压力恒定在高位(045 Mpa)，变频器频率降至20 Hz达1min
9、，变频器可停止工作，进入低水量睡眠状态。这时高位水池出水管正常供水，当用水量恢复一定值时，变频器自动投入起动运行的正常工况。这对降低噪声和节能都具有非常大的作用。5 系统功能、优点及设定该系统充分应用变频器的完善功能，采用闭环控制，具有过电流、过电压、缺相、接地等各种保护和报警功能，另带有自动节能运行、再生回馈和过载防止等控制功能，减少了运行中不必要的报警停运。系统控制方便、线路简单、安全可靠，可长时间地免维护运行。工频运行用户设定的压力值既可以使用变频器的键盘以数字量的形式设定，也可以采用一只电位器以模拟量(O1O V)的形式送入变频器的l1、12、13号端子。这样，通过变频器的控制面板，在
10、变频器的PID选项中选择合适的PID参数，设置好变频器的各种参数，经现场调试校正，设备便可正常运行。6 结 语本文分析了变频恒压供水简易控制系统的特点及凤凰机场供水控制系统的情况，结合本人在凤凰机场从事供水工作的经验，从技术角度及经济角度分析并提出了凤凰机场供水控制系统的改造方案。该方案利用VP系列风机水泵专用变频器，采用上述控制方式，可以不外加PLC、PID控制器就能达到变频恒压供水的要求。控制系统电路简单，操作维护方便，运行可靠、经济实用，整个系统调试容易，设置好变频器参数，根据现场工况调节Pl参数值即可运行。若凤凰机场供水控制系统按上述控制系统改造后既能节省人工又能节约成本，大大提高了系
11、统自动化水平，达到无人值班，少人值守的要求，提高工作效率，可取得较好的经济效果 7 变频器主要的技术参数 ACS510系列变频器，作为一种高品质的电机变频调速控制设备，一款杰出的低压交流传动产品。应用于工业领域，特别适合风机水泵传动，典型的应用包括恒压供水，冷却风机，地铁和隧道通风机等等。 亮点：完美匹配风机水泵应用，高级控制盘，用于降低谐波的专利技术；变感式电抗器，循环软起动，多点U/F曲线，超越模式，内置RFI滤波器作为标准配置，适用于第一和第二环境，CE认证。 主要性能：完美匹配风机水泵：增强的PFC应用：最多可控制7（16）个泵；能切换更多的泵SPFC：循环软起功能；可依次调节每个泵多
12、点U/F曲线：可自由定义5点U/F曲线；可灵活广泛的应用超越模式：应用于隧道风机的火灾模式； 应用于紧急情况下PID调节器：两个独立的内置PID控制器：PID1和PID2，PID1可设置两套参数；通过PID2可控制一个独立的外部阀门。更经济：直觉特性：噪音最优化，当传动温度降低时增加开关频率，可控的冷却风机，仅在需要时启动；可随机分布开关频率，从而降低噪音，极大改善了电机噪音，降低传动噪音并提高功效磁通优化：负载降低时自动降低电机磁通；极大地降低能耗和噪音连接性：简单安装，可并排安装，容易连接电缆，通过多种I/O连接和即插式可选件方便地连接到现场总线系统上；减少安装时间，节约安装空间，可靠的电
13、缆连接 更环保：EMC：适用于第一及第二环境的RFI滤波器为标配；不需要额外的外部滤波器 电抗器：变感电抗器：根据不同的负载匹配电感量，因此抑制和减少谐波；降低总谐波其它：高级控制盘：2个功能键，功能随状态不同而改变，内置帮助键，已修改的参数列表；容易配置和调试，快速启动，快速进入参数现场总线：内置RS485接口，使用Modbus协议，即插式现场总线模块作为可选件；降低了成本。电压及功率范围三相，208至480 V 0.75至110 kW频率48至63 Hz功率因数0.98连续负载能力1.1 x I2N 一般应用,1.5 x I2hd 重载应用1.8 x I2hd for 2 /60 seco
14、nds 启动过载过载能力(最高环境温度40C时)每十分钟允许一分钟的 1.5 x I2N重载应用允许2秒钟的 1.8 x I2N启动应用。开关频率 1kHz 4 kHz，8 kHz，12 kHz制动R1,R2内置制动斩波器标配加速时间 /减速时间0.1至1800秒控制方式标量控制防护等级IP 21/IP542路模拟输入电压信号 电流信号2路模拟输出0 (4)至20 mA，负载 500 6路数字输入12至24 V DC由内部或外部供电，3路继电器输出型号 NO + NC相关特点内置MODBUS协议标配RFI体积小，重量轻，电感量大适应力矩变化大的离心机负载ACS550电抗器饱和点远离额定电流范围直流侧采用变感电抗器 风机受软件控制两套PID参数在全部和部分负载时，可减少谐波电机温度保护自动抑制噪声完善的选配件(除OTAC)相比ACS550增加的功能增加了火灾模式（超越模式）扩展了PFC辅助电机个数增加了循环软启功能增加了用户自定义U/F曲线缺省设置为平方转矩负载和磁通优化8 凤凰机场供水管网简易系统图【参考文献】 1 ABB集团在中国地区交、直流传动产品的主要供货厂商 ABB变频器系列之ACS50系列变频器2 陈贤荣三相异步电动机的控制线路M中国劳动出版社，19883 徐忠国 变频器在给水泵上的应用J变频器世界说明书
