上海山宇SY6000變頻器在恒壓供水中的應用
王新巖（上海山宇電子設備有限公司） 摘要：介紹山宇變頻器SY6000特點、優勢以及應用，著重闡述變頻器在恒壓供水中的的重要作用。
關鍵詞：變頻器 恒壓供水 PID
一、引言
變頻調速特別是變頻調速技術的發展，已使世界范圍內的電氣傳動控制領域發生了根本性的變革，它是計算機控制技術、智能控制技術、電力電子技術等的綜合產物。由于變頻器具有高動態、高性能、大容量、節能等顯著的特點，并以其優越的調速性能和節能優勢得到廣泛應用， 并取得了客觀的經濟效益。國內外的資料表明，使用變頻設備可使水泵運行平均轉速比工頻轉速降低20%，從而大大降低能耗，節能效率可達20%～40%。節約了電費、 降低了生產成本、減少了啟動時對電網的沖擊， 改善了工作環境，并易于實現自動化， 同時可根據生產工藝的要求控制的更準確、更快速。
SY6000 系列變頻器是上海山宇公司采用矢量控制技術、結合諸多先進的生產制造工藝推出的高性能變頻器，它優越的速度控制和轉矩控制特性、完整的保護功能以及靈活的編程能力， 在工業現場被廣泛的應用。下面對SY6000系列 變頻器在恒壓供水中的應用作一下介紹。
二、SY6000變頻器特點：
目前，市場上的變頻器品牌較多。國產變頻器的品牌有：安邦信、佳靈、森蘭、康沃、東日、清華同方、中大博立、森海等；國外的品牌有：德國的Siements、日本的富士和三菱、法國的Schneider 和ABB、美國的AB等。與其他品牌相比，上海山宇公司的SY60000變頻器具有如下特點：
1) 降低電機啟動電流和配電容量，避免增容投資。在電網上直接啟動電動機，其容量不得大于電網容量的15～20%，選用SY6000系列變頻器后可把變壓器的容量下降至傳統驅動方式時的40～50%。
2) 降低啟動機械應力，減小直接起動帶來的機械沖力和因沖力而引起的傳動機械的摩擦，延長電機及相關設備的壽命。
3) 全數字開放式操作顯示鍵盤和屏幕，操作簡便靈活，便于故障診斷，啟動參數可視負載調整，以達到最佳啟動效果；備有外控端子，可方便實現異地控制或自動控制。
4) 軟起動、軟停車，能根據需要對電機調速，集各種保護（如過熱保護、欠壓保護等）、自診斷功能，易于改善工藝、保護設備。
5) 高度集成的微處理器控制系統，集成式PID控制器，采用磁通矢量控制方式，內建精確電機模型，能為電機提供高精度的速度控制和轉力矩，支持多種通訊方案，性能可靠。
三、恒壓供水系統工作原理
SY6000系列變頻器是電機變頻調速的執行者，只要改變f，就可實現n的變化而達到無極調速的目的。其轉速方程式為：
n=60f(1-s)/p
其中：f：電源頻率；p：電機極對數；s：電機轉差率；n：電機轉速
海泰大廈的恒壓供水系統工作原理如圖1所示。測量元件選用E+H公司的壓力傳感器，Ui為恒定供水壓力設定值，供水壓力U 作為輸出量，構成閉環控制系統。在運行中，當用水量增大的時，水管道內壓力值變低，反饋值U變小，當Ui大于U時，變頻器通過內置PID進行調速，使電機的轉速加快，增加水流量，提高管道壓力，直到管道壓力U與設定壓力Ui相等時，變頻器將保持轉速不變。當用水量減少時，水管道內壓力值變大，反饋值U變大，當Ui小于U時，變頻器通過內置PID進行調速，使電機的轉速降低，減少水流量，降低管道壓力，直到管道壓力U與設定壓力Ui相等時，變頻器將保持轉速不變。當進入小流量區域后，管道壓力U增加，當U>Ui時，變頻器輸出頻率降低，當降低到變頻器設置的最低頻率時，經過延時，系統進入休眠狀態，而當通過壓力變送器采集回來的供水壓力U降低到一定值時（蘇醒壓力值可通過變頻器設置），會自動喚醒系統工作，變頻器通過改變電源頻率控制水泵機組的轉速，直至接近供水壓力U的給定值Ui。這樣，不但避免了啟動大電流的沖擊，而且不管系統供水流量大小如何變化，供水的壓力U始終維持在給定（壓力）值Ui 的附近。因為海泰大廈為小區高層供水，系統配置了恒壓罐，保證變頻器休眠時，管道內的壓力不至于直接降低到啟動壓力，使變頻器頻繁啟動。
圖1 恒壓控制原理圖 四、系統的應用效果：
應用了山宇變頻器SY6000后，海泰大廈變頻恒壓供水系統的優點突出的體現在以下幾個方面：
１、高效節能
最顯著優點就是節約了電能，節能量通常在10-40%。從單臺水泵的節能來看，流量越小，節能量越大。
２、恒壓供水
實現了系統供水壓力穩定而流量可在大范圍內連續變化，從而可以保證用戶任何時候的用水壓力，不會出現在用水高峰期熱水器不能正常使用的情況。
３、安全衛生
系統實行閉環供水后，用戶的水全部由管道直接供給，取消了水塔、天面水池、氣壓罐等設施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。
４、自動運行、管理簡便
新型的小區變頻恒壓供水系統具備了過流、過壓、欠壓、欠相、短路保護、瞬時停電保護、過載、失速保護、主泵定時輪換控制、密碼設定等功能，功能完善，全自動控制，自動運行，泵房不設崗位，只需派人定期檢查、保養。
５、延長設備壽命、保護電網穩定
機泵的轉速不再是長期維持額定轉速運行，減少了機械磨損，降低了機泵故障率，而且主泵定時輪換控制功能自動定時輪換主泵運行，保證各泵磨損均勻且不銹死，延長了機泵使用壽命。變頻器的無級調速運行，實現了機泵軟啟動，避免了電機開停時的大電流對電機線圈和電網的沖擊，消除了水泵的水錘效應。
６、占地少、投資回收期短
采用水池上直接安裝立式泵，控制間只要安放一到兩個控制柜，體積很小，整個系統占地面積非常小，可以節省投資。另外不用水塔或天面水池、控制間不設專人管理、設備故障率極低等方面都實現了進一步減少投資，運行管理費低的特點，再加上變頻供水的節能優點，都決定了此變頻恒壓供水系統的投資回收期短，一般約1年左右。
五、結束語
此系統為上海山宇電子設備有限公司生產的SY6OOO系列變頻器在高層小區海泰大廈的應用，自2005年投運以來，至今運行穩定，并在1年以后收回投資成本，節能效果明顯。山宇SY6000變頻器以其自身的優勢，在恒壓供水中得到廣泛的應用。
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