普传PI9000 系列变频器在恒压供水的应用

普传PI9000 系列变频器在恒压供水的应用

概述

    近年来,随着变频调速技术的日益成熟,其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式已得到大家的认可,在供水系统中得到广泛的应用。变频恒压供水—即供水管网中用水量发生变化时,出口压力保持恒定不变的供水方式。

    变频恒压供水系统——以管网水压 (或用户用水流量)为设定参数,以压力传感器采集管网压力、变送器反馈0-10V 或4-20mA 模拟量信号通过微机(PID 闭环调节)控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速,使供水系统自动恒稳于设定的压力值:即用水需求量增加时,频率升高,水泵转速加快,供水量相应增大;用水量减少时,频率降低,水泵转速减慢,供水量亦相应减小。与传统的高压水塔、高位水箱、气压罐等供水方式比较,不论是投资、运行的经济性、还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有很大优势,是目前最先进、最合理的节能供水系统。

 

一、普传科技变频器简介

做为具有电机设计制造基础的变频器专业制造商,普传科技很早就开发出了,具有内置PID 调节功能的水泵专用型变频器及多泵供水控制系统软件,产品从最初的PI168、PI7000、PI8000 系列到目前最新推出基于DSP 控制的高性能矢量型PI9000 系列,在恒压供水系统中普传科技变频器得已到广泛应用。

 

 

    变频恒压供水应用特点:

(1)高效节能。与传统供水方式相比变频恒压供水节能约30%-60%。

(2)设备占地面积小,投入少,运行效率高。

(3)配置灵活,自动化程度高,功能齐全,灵活可靠。

(4)运行合理,由于单位时间内的平均转速下降,减少了轴承的磨损和发热,延长泵和电动机的机械使用寿命。

(5)变频器对水泵实现软停和软起,避免了电机直接起动对电网造成瞬时波动的影响,并可消除水锤效应(直接起动和停机时,由于液体动能的急剧变大,导致对管网产生极大冲击,有很大破坏力)。

(6)节省人力,节约能源。由于自动恒压控制不需要操作人员频繁操作,降低了人员的劳动强度,节省了人力。由于变量泵工作在变频工作状态,在其运行过程中由供水量来决定变速运行,故系统在降速运行过程中可节约一定的电能(平均25%以上)。

 

二、普传变频器供水控制方式

    根据供水系统中水泵的数量,单泵可以直接采用变频器内置PID 一拖一控制、多泵(如,二泵一用一备、三泵二用一备、四泵三用一备等)可选用外接PID 表或恒压供水控制器+变频器进行多泵控制;有的供水系统还会加一台小泵作为补水泵工频运行,这样更经济些。当然,还可以根据实际需求加入消防泵巡检功能,以备不时之需。多泵供水时,同一时刻只有一台泵由变频器控制。可通过供水控制器设置定时轮换间隔时间(设定在0.05~100.00 之间),运行相应时间后,变频器将按先开先关的原则轮换控制泵的运行,以保证每台泵能得到均等的运行机会和时间,防止部分泵因长期不用而锈死。

    图示说明,一拖四生活/消防双恒压供水;

 

 

 

    如图所示,市网自来水用高低水位控制器EQ 来控制注水阀YV1,自动把水注满储水水池,只要水位低于高水位,则自动向水箱注水。水池的高低水位信号也直接送给PLC,作为水位报警。为了保持供水的连续性,水位上、下限传感器高低距离较少。生活用水和消防用水共用四台泵,平时电磁阀YV2 处于失电状态,关闭消防管网,四台泵根据生活用水的多少,按一定的控制逻辑运行,维持生活用水低恒压。当有火灾发生时,电磁阀YV2 得电,关闭生活用水管网,四台泵供消防用水使用,并维持消防用水的高恒压值。火灾结束后,四台泵改为生活供水使用。

    主回路控制原理图:

 

 

    注意事项:

    1、水泵不允许超出额定转速以及低于一定速度运行,超速会引起轴承、管网等机械损坏、低于一定速度时水泵的效率会快速下降。因此,变频器要设置合适的上限、下限运行频率。

    2、恒压供水切换,当电机工频控制时,必需装上合适的热继电器以保护电机。

    3、电机侧的工频旁路与变频器输出之间应使用带有机械联锁装置的交流接触器,并在电气控制回路上进行逻辑互锁,以防止工频电源与变频器输出之间引起短路而损坏变频器及相关设备。

    4、电机所连接的工频电源的相序应与变频器输出的相序一致,为防止电机反转事故,请确认相序后运行。

    5、在进行变频器控制信号接线时,请把其同动力线分离,也不要配置在同一配线管内,否则有可能产生误动作。

    6、压力设定信号线与压力反馈信号线必须采用屏蔽线。

 

三、应用实例:单泵恒压供水

电气图:

 

 

 

    注:按上图配线,检查接线无误后,合上空气开关,变频器上电,按FWD 键1 秒钟然后按STOP 键,检查水泵的转向,若反向,改变电机线相序。

具体参数设定:

 

 

    注:一般情况下,请设置唤醒频率大于等于休眠频率。设定唤醒频率和休眠频率均为0.00Hz,则休眠和唤醒功能无效。在启用休眠功能时,若频率源使用PID,则休眠状态PID 是否运算,受功能码E2.27的影响,此时必须选择PID 停机时运算(E2.27=1)。E2.01 键盘给定信号值参数计算方法: E2.01=设定压力/压力表满量程压力*100%, 例如:压力表满量程是1.0Mpa,假如要求管网压力恒定在0.5Mpa,那么E2.01 参数的设定值就是50。

 

四、应用场所

 

 

 

    工矿、企事业单位、宾馆、大型商场、体育场馆、高层住宅等恒压供水;水渠灌溉、温室大棚滴灌;桑拿洗浴、供暖锅炉补水;消防设施等;自来水供水;污水处理厂等。

 

附录·关于PI9000 系列PID 功能参数设置

关于PI9000 系列PID 功能参数设置

(E2.04)PID 给定反馈量程,设定范围为0-65536 无量纲单位

    例如:使用压力表量程是1.6Mpa(16KG),客户需要压力范围在7-8KG(0.7-0.8Mpa)之间。为方便计算和查看参数可设置如下:

E2.04=16000(当设置PID 给定源E2.00=0、PID 键盘给定E2.01=50%时,PID 设定显示值d0.15=16000*50%=8000 , 即可以理解成16KG*50%=8KG)。

    例如,我们要实现压力在7KG(0.7Mpa)时变频器运行,到8KG(0.8Mpa)后变频器停机,先设定压力范围的中间值为PID 给定(7KG到8KG 的中间值是7.5KG),再通过E2.06(PID 偏差极限)计算出0.5KG(0.05Mpa)的偏差量程来实现7KG 到8KG 的压力范围。按照前面的设定16KG 对应E2.04=16000,那么1KG=1000(量程值),可得到0.5KG=500(量程值),7.5KG=7500(量程值)。

    根据计算来设置参数:

    1、PID 键盘给定E2.01

    E2.01=50%时是8KG 对应8000(量程值),则7.5KG、7500(量程值)对应E2.01 应该是46.875%,取整E2.01=47%。

    2、PID 偏差极限E2.06

    E2.06= 偏差量程值/ PID 给定反馈量程E2.04。我们要在7.5KG前后各实现0.5KG 的偏差,前面已算出0.5KG=500(即偏差极限0.5 KG对应的量程值是500),而PID 给定反馈量程(E2.04)乘以PID 偏差极限(E2.06)=PID 偏差极限范围量程值,所以0.5KG 的偏差极限(E2.06)= PID 偏差极限范围量程值/ PID 给定反馈量程(E2.04)即,500÷16000×100%=3.125%,因为PID 偏差极限E2.06 参数精确到小数点后两位,所以E2.06=3.13%。

    综合上述,要实现压力在7KG 时变频器运行,到8KG 后变频器停机需设定的参数如下:

F0.03=8,(频率源主设为PID 控制)

E2.01=47%(PID 键盘给定为47%)

E2.06=3.13%(PID 偏差极限为3.13%)

E2.04=16000(PID 给定和反馈量程为16000)

 


 
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