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中達(dá)電通股份有限公司 北京分公司AMD產(chǎn)品處           劉  一

 

摘要：臺(tái)達(dá)F系列變頻器   PID控制在供水行業(yè)里的應(yīng)用 

關(guān)鍵字：PID  差頻同相

 

    在變頻技術(shù)應(yīng)用還未廣泛的時(shí)期,區(qū)域供水系統(tǒng)都是經(jīng)由市政管網(wǎng)經(jīng)過(guò)二次加壓和高位水塔儲(chǔ)水池來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)供水壓力的要求。日常供水控制通常采用水泵恒速運(yùn)行加上調(diào)整出口閥開(kāi)度的方式調(diào)節(jié)供水的水量水壓。而由水泵的揚(yáng)程特性圖及管阻特性圖可知這種靠調(diào)節(jié)輸出閥門(mén)來(lái)進(jìn)行恒壓供水的方式使得大量能量消耗在出口閥門(mén)而造成浪費(fèi),而且存在水池的二次污染問(wèn)題。

    變頻技術(shù)通過(guò)調(diào)速節(jié)約了在改變閥門(mén)開(kāi)度上造成的能量浪費(fèi),并且由于取消水塔而從原理上解決二次污染問(wèn)題。閥門(mén)控制法的本質(zhì)是水泵本身的供水能力不變,通過(guò)改變水路中的管阻大小來(lái)改變流量,以適應(yīng)用戶(hù)對(duì)流量的需求。而轉(zhuǎn)速特性是在閥門(mén)開(kāi)度不變的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到用戶(hù)要求的水量。我們知道流量與揚(yáng)程的乘積近似為供水功率,如圖1水泵的揚(yáng)程特性及管阻特性圖所示,假定現(xiàn)在用戶(hù)用水量穩(wěn)定在E點(diǎn),我們可以看到在閥門(mén)開(kāi)度不變的情況下單純調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速所需要的供水功率(面積OECD)小于轉(zhuǎn)速不變而單純調(diào)節(jié)閥門(mén)所需的供水功率(面積ABOE),所以說(shuō)變頻技術(shù)節(jié)約了能量,并且解決了二次污染問(wèn)題。(如圖1所示,面積ABCD即為節(jié)約的能量)。

           圖1 水泵揚(yáng)程及管阻特性

      現(xiàn)有的變頻水泵恒壓供水方式基于PID控制原理,簡(jiǎn)單概括就是:維持管路供水壓力的恒定。當(dāng)用戶(hù)用水量加大時(shí),管路壓力減小,變頻器轉(zhuǎn)速要提高以增加流量補(bǔ)充壓力。反之,用戶(hù)用水量減小時(shí),管路壓力增大,變頻器轉(zhuǎn)速要降低,使流量適當(dāng)降低以使壓力恒定。

    多泵供水是最常見(jiàn)的變頻供水方案。多泵建筑供水系統(tǒng)普遍采用變頻器循環(huán)控制方式。多泵控制思路是一拖多工變頻結(jié)合復(fù)合式變流量變頻供水。在小流量用水時(shí)工況，變頻器帶一臺(tái)水泵運(yùn)行,隨用水量的變化,調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)恒壓供水；當(dāng)用水量增大,變頻器達(dá)到50HZ時(shí),變頻器發(fā)出指令,使該變頻泵切換到工頻,同時(shí)使變頻器帶動(dòng)下一臺(tái)水泵變頻軟啟動(dòng)運(yùn)行。隨用水流量增大,以后各臺(tái)水泵的軟啟動(dòng)依次類(lèi)推。當(dāng)用水量減小時(shí),先停轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行的那臺(tái)水泵。系統(tǒng)主電路如圖1所示。有一點(diǎn)需要說(shuō)明,由于水泵在工頻運(yùn)行時(shí),變頻器不可能對(duì)電機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù),所以必須接入熱繼電器FR,用于工頻運(yùn)行時(shí)的過(guò)載保護(hù)。

    

       圖1 一拖多變流量變頻供水主電路

    我們以臺(tái)達(dá)變頻器VFD-F系列為例,其輸入,輸出端子外部接線見(jiàn)圖2,RA1至RA8為多功能繼電器輸出端子,其中RA3至RA8為選件RY00所提供。為便于理解，把圖1控制電路圖進(jìn)行簡(jiǎn)化,簡(jiǎn)化后的圖省略了斷路器,熱繼電器。在這之前我們要先注意到由于在變頻器的輸出端是不允許與電源相連接的,因此接觸器KM1和KM2絕對(duì)不允許同時(shí)接通,相互之間必須有非常可靠的機(jī)械互鎖。經(jīng)驗(yàn)表明,KM1和KM2采用有機(jī)械互鎖的接觸器是工程推薦的機(jī)電復(fù)合可靠性設(shè)計(jì)。同時(shí),電機(jī)側(cè)由KM1切離到KM2閉合之間的延遲時(shí)間也是必須的,這可通過(guò)調(diào)節(jié)F系列變頻器11-04的時(shí)間參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

                圖2  VFD-F變頻器外部接線  

    現(xiàn)在根據(jù)圖2所示簡(jiǎn)略描述工變頻切換過(guò)程。假定現(xiàn)在用戶(hù)用水流量加大,管道中的壓力減小,1號(hào)變頻泵達(dá)到11-06所設(shè)定的50HZ后仍未滿(mǎn)足壓力要求,此時(shí)需要加泵以補(bǔ)充管網(wǎng)壓力,KM1要等到11-05參數(shù)所設(shè)定的延遲時(shí)間后當(dāng)面板顯示Pu-cH幾個(gè)字母后(變頻器完全停止輸出以后)斷開(kāi),然后KM2要經(jīng)過(guò)11-04所設(shè)置的延遲時(shí)間后閉合,同時(shí)KM3閉合。

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