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杭州变频恒压供水系统应用模式

发布时间:2019-12-13 10:51:49来源:http://www.guiguanbf.com/hybpgsxt/浏览:152次

恒压供水变频器  杭州变频恒压供水系统|变频恒压供水系统厂家|不锈钢变频恒压供水系统|变频恒压供水系统选型|变频恒压供水系统报价|浙江变频恒压供水系统|小区变频恒压供水系统|格兰富变频恒压供水系统
恒压供水变频器是指专业用于恒压供水的水泵变频控制器。恒压供水变频器可使供水系统运行平稳可靠,实现真正意义上的无人职守的全自动循环倒泵、变频运行,保证各台水泵运行效率的最优和设备的稳定运转启动平稳,消除启动大电流冲击,降低泵的平均转速,从而可延长泵的使用寿命,可以消除启动和停机时的水锤效应。一些专用的恒压供水变频器,还具备一定的防水、防尘能力。
中文名 恒压供水变频器 含    义 用于恒压供水的水泵变频控制器 主要功能 维持水压恒定等 应用模式 组合应用PLC
目录
1 产品介绍
2 主要功能
3 使用方式
4 应用模式
5 构成
6 控制原理
7 特点 杭州变频恒压供水系统|变频恒压供水系统厂家|不锈钢变频恒压供水系统|变频恒压供水系统选型|变频恒压供水系统报价|浙江变频恒压供水系统|小区变频恒压供水系统|格兰富变频恒压供水系统
变频恒压供水系统产品介绍
随着变频调速技术和可编程控制器的飞速发展,以及其应用面广、
恒压供水变频器实物图
恒压供水变频器实物图
功能强大、使用方便,已经成为当代工业自动化的主要装置之一,在工业生产领域得到广泛使用,在其它领域(如民用和家庭自动化)的应用也得到了迅速的发展。
由于变频调速技术和可编程程序控制器的应用灵活方便,在恒压供水系统中亦得到广泛的应用。采用PLC作为中心控制单元,利用变频器与PID结合,根据系统状态可快速调整供水系统的工作压力,达到恒压供水的目的,提高了系统的工作稳定性,得到了良好的控制效果以及明显的节能效果。 [1] 
主要功能
1、维持水压恒定;
2、控制系统可手动/自动运行;
3、多台泵自动切换运行;
4、系统睡眠与唤醒,当外界停止用水时,系统处于睡眠状态,直至有用水需求时自动唤醒;
5、在线调整PID参数;
6、泵组及线路保护检测报警,信号显示等。
变频恒压供水系统使用方式
通常在同一路供水系统中,设置多台常用泵,供水量大时多台泵全开,
恒压供水变频器内部结构图
恒压供水变频器内部结构图
供水量小时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时,就用两种方式,其一是所有水泵配用一台变频器;其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号,通过PID运算自动调整变频器输出频率,改变电动机转速,最终达到管网恒压的目的,就一个闭环回路,较简单,但成本高。前种方法成本低,性能不比后种差,但控制程序较复杂,是未来的发展方向。
一般的供水系统,由于供水量及可靠性的要求,都采用多台泵并联运行的方式。这样也有利于当供水量在大范围内变化时,通过水泵的台数调节实现经济运行,但是仅用台数调节,不能保证恒压供水,且其运行效率也不高。水泵采用转速调节流量,运行的经济性最好。但对于容量较大的供水系统,若采用全容量转速调节,投资太大,也无必要。所以对于多台水泵的供水系统,用一台调速泵即可实现全容量范围的恒压供水,其它的泵只要定速运行。即用台数调节和转速调节共同保证供水量变化范围内的恒压供水。
系统中的调速泵一般用变频器拖动。变频器除了通过调节水泵转速实现恒压供水外,也可通过切换控制用作其它泵的软起动设备。 [2] 
变频恒压供水系统应用模式
在工业现场控制领域,可编程控制器(PLC)一直起着重要的作用。随着国家在供水行业的投资力度加大,水厂运行自动化水平不断提高,PLC在供水行业应用逐步增多。触摸屏与PLC配套使用,使得PLC的应用更加灵活,同时可以设置参数、显示数据、以动画等形势描绘自动化过程,使得PLC的应用可视化。
变频恒压供水成为供水行业的一个主流,是保证供水管网在恒压状态的重要手段。现代变频器完善的网络通信功能,为电机的同步运行,远距离集中控制和在线监控等提供了必要的支持。通过与PLC连接的触摸屏,可以使控制更加形象、直观,操作更加简单、方便。
组合应用PLC、触摸屏及变频器,采用通信方式对变频器进行控制来实现变频恒压供水。 [3] 
构成编辑
变频器(除特殊应用和中压变频外)几乎都是交一直一交变频。其中整流侧有两种:一种是三相桥式硅整流、一种是三相半控桥式整流。随着直流侧“三电平技术”的出现,这种技术就要求整流侧必须采用三相半控桥式整流。直流部分通常有一个大的滤波电容,使直流侧电压尽量平稳。直流侧通常会带有制动元件,这是当电动机运行在超同步状态下时能量回馈至直流侧,引起直流电压升高,当直流侧电压超过一定值时,制动元件将吸收多余的能量,使直流侧电压趋于稳定,从而保护功率元件。几乎所有的变频器厂家在逆变侧均采用IGBT元件。从变频器的工作原理可以看出,逆变出来的电压与电流波形都不是标准的正弦渡,而是存在大量的奇次谐波,为了减少奇次谐波对电动机的影响,所以在变频器与电动机之间通常有滤波器,如:电抗器、LC滤波器。由于电网通常受大功率元件的起制动的干扰,其波形往往不规则,为了减少电网对变频器的影响,通常在变频器的输入侧也有滤波器。 [4] 
变频器的控制方式大体有以下几种方式:v/f标量控制方式、磁通矢量控制方式、DTC直接力矩控制方式。对于水泵来说,一般采用磁通矢量控制方式。下面分析变频器的磁通矢量控制方式原理:
交流电动机有三个绕组,三个绕组在空间上的固定方式使电动机具有一定的极数,在这三相绕组中通过互差120°电角度的交流电,在电动机定子中形成一个旋转的磁场,电动机的转子将以一定的转差与旋转磁场同向旋转。磁通矢量控制方式是以产生相同的旋转磁场为目的,将其控制方式模拟成直流电动机,将通过交流电动机的电流合成两部分(3/2合成),模拟成直流电动机的励磁和电枢进行控制,然后分解(2/3分解)成三相,控制交流电动机。这种控制方式的显著特点是在低频时具有较高的输出转矩。
变频器的控制回路与直流调速有一定的相似之处,也有速度环、电流环、力矩环。每个环节均采用PID调节器,这样既可以提高响应速度,实现无进差,同时还可以减少滞后。与直流调速不同的是,它的所有信号均为矢量。对于大多数的变频器均自带有PI调节功能,这时,相当于在控制回路的给定部分增加了一个PI调节器。但是,在做恒压供水时,尽量不要用变频器本身的PI调节器,因为变频器本身所产生的电磁干扰就很大,若使用变频器本身的Pl调节器,这时给定信号和反馈信号都必须接到变频器上,而大多数变频器一般只有一个4—20mA的模拟输入口,若使用0~10V信号作为给定,则变频器本身所带来的干扰就会使变频器无法稳定运行。若变频器本身带有两个4—20mA的模拟输入口,则可以利用变频器本身的PI调节器。
工业以太网和现场总线得到了广泛的应用。所以.最好的消除变频器干扰给装置带来影响的办法是采用现场总线控制方式。也就是说在PLC和变频器上分别配置通信卡,如Profibus、Modhus、MB+、DeviceNet.使用这种方式可以将PI调节做在PLC中,而压力传感器的反馈信号接到变频器上,这样可以减少PLC的模拟输入模块。而且装置运行也会相当稳定。 [4] 
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1、调速原理
交流电机转速特性:n=60f(1-s)/p,其中n 为电机转速,f为交流电频率,s 为转差率,p为极对数。
电机选定之后s 、p则为定值,电机转速n和交流电频率f 成正比,使用变频器来改变交流电频率,即可实现对电机变频无级调速。
2、根据离心泵的负载工作原理可知:
流量与转速成正比:Q∝N
转矩与转速的平方成正比:T∝N2
功率与转速的三次方成正比:P∝N3
而且变频调速自身的能量损耗极低,在各种转速下变频器输入功率几乎等于电机轴功率,由此可知在使用变频调速技术供水时,系统中流量变化与功率的关系:
P变=N3P额=Q3P额
采用出口阀控制流量的方式,电机在工频运行时,系统中流量变化与功率的关系:P阀=(0.4+0.6Q)P额
其中,P为功率
N为转速
Q为流量
例如设定当前流量为水泵额定流量的60%,则采用变频调速时P变=Q3P额=0.216P额,而采用阀门控制时P阀=(0.4+0.6Q)P额=0.76P额,节电=(P阀-P变)/P阀*100%=71.6%。
由此可见从理论计算结果可以看到节能效果非常显著,而且在实际运行中小区变频恒压供水技术比传统的加压供水系统还有自动控制恒压、无污染等明显优势。
流量%
100%
90%
80%
70%
60%
50%
节电率%
0%
22.5%
41.8%
61.5%
71.6%
82.1%
而且新型的小区变频恒压供水系统能自动地控制一至多台主泵和一台休眠泵的运行。在管网用水量减少到单台主泵流量的约1/6-1/8时,系统自动停止主泵,启动小功率的休眠泵工作,保证系统小流量供水,解决小流量甚至零流量供水时大量电能的浪费问题,从运行控制上进一步节能。
根据反馈原理:要想维持一个物理量不变或基本不变,就应该引这个物理量与恒值比较,形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定,因此就必须引入水压反馈值与给定值比较,从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统,在控制和PID相结合的方法,在压力波动较大时使用模糊控制,以加快响应速度;在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可时现该算法,同时对PLC的编程来时现泵的工频与变频之间的切换。实践证明,使用这种方法是可行的,而且造价也不高。
要想维持供水网的压力不变,根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件,由于供水系统管道长、管径大,管网的充压都较慢,故系统是一个大滞后系统,不易直接采用PID调节器进行控制,而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。 [5] 
变频恒压供水系统特点
1、 节电:变频恒压供水系统的最显著优点就是节约电能,节能量通常在10-40%。从单台水泵的节能来看,流量越小,节能量越大。优化的节能控制软件,使水泵实现最大限度地节能运行;
2、 卫生节水:根据实际用水情况设定管网压力,自动控制水泵出水量,减少了水的跑、漏现象;系统实行闭环供水后,用户的水全部由管道直接供给,取消了水塔、天面水池、气压罐等设施,避免了用水的“二次污染”,取消了水池定期清理的工作。
3、 运行可靠:变频恒压供水系统实现了系统供水压力稳定而流量可在大范围内连续变化,从而可以保证用户任何时候的用水压力,不会出现在用水高峰期热水器不能正常使用的情况由变频器实现泵的软起动,使水泵实现由工频到变频的无冲击切换,防止管网冲击、避免管网压力超限,管道破裂。
4、 控制灵活:分段供水,定时供水,手动选择工作方式。
5、 自我保护功能完善:新型的小区变频恒压供水系统具备了过流、过压、欠压、欠相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护等 [5] 

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