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ABB變頻器在恒壓供水控制系統的應用

 

前言： 

      一般規定城市管網的水壓只保證6層以下樓房的用水，其余上部各層均須 “提升”水壓才能滿足用水要求。以前大多采用傳統的水塔、高位水箱，或氣壓罐式增壓設備，但它們都必須由水泵以高出實際用水高度的壓力來“提升”水量，其結果增大了水泵的軸功率和能量損耗。

      自從通用變頻器問世以來，變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速恒壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點，使我國供水行業的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恒壓供水調速系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當今最先進、合理的節能型供水系統。在實際應用中得到了很大的發展。隨著電力電子技術的飛速發展，變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器內置的各種功能，對合理設計變頻調速恒壓供水設備，降低成本，保證產品質量等方面有著非常重要的意義。

一、變頻恒壓供水系統的構成及原理

      變頻恒壓供水控制系統通過測到的管網壓力，經變頻器的內置PID調節器運算后，調節輸出頻率，實現管網的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號（一般可作為管網壓力極限信號）可適時通知PLC進行變頻泵邏輯切換。為防止水錘現象的產生，泵的啟停將聯動其出口閥門。

      變頻恒壓供水控制系統工作原理間圖如下所示。假設整個系統由四臺水泵，一臺變頻器，一臺PLC和一個壓力變送器及若干輔助部件構成。各部分功能如下：安裝于供水管道上的壓力變送器將管網壓力轉換成1—5伏的電信號；變頻調速器用于調節水泵轉速以調節流量；PLC用于邏輯切換。

      此外，上述變變頻恒壓供水系統還配備了外圍輔助電路，以保障自動控制系統出現故障時可通過人工調節方式維持系統運行，保證連續生產。

 

二、變頻恒壓供水設備選型說明

變頻恒壓供水系統主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。

1. 供水系統選用原則

(1)蓄水池容量應大于每小時最大供水量。

(2)水泵揚程應大于實際供水高度。

(3)水泵流量總和應大于實際最大供水量。

(4)變頻控制柜選型：

用戶可根據供水量和供水高度確定水泵型號及臺數，然后對控制柜進行選型。

 

2. 變頻器

      根據工藝要求，建議配用ABB ACS600系列變頻器。ACS 600系列變頻器是ABB公司采用直接轉矩控制（DTC）技術，結合諸多先進的生產制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍，優良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，較高的可靠性和較小的體積。

變頻恒壓供水系統主要技術數據：

·功率范圍：2.2-3000kW

·電源電壓：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%； 

·電源頻率：48-63Hz

·控制連接：2個可編程的模擬輸入（AI）；1個可編程的模擬輸出（AO）；5個可編程的數字輸入（DI）；2個可編程的數字輸出（DO）。

·連續負載能力：150% In，每10分鐘允許1分鐘

·串行通訊能力：標準的RS—485接口可使變頻器方便地與計算機連接。

·保護特性：過流保護、I2t、過壓保護、欠壓保護、過熱保護、短路保護、接地保護、欠壓緩沖、電機欠/過載保護、堵轉保護、串行通訊故障保護、AI信號丟失保護等。

外型結構緊湊，安裝方便。產品經過多種電氣安全規范認證，符合GE、UL及質量認證體系ISO9001和ISO4001等。

ABB變頻器獨特的直接轉矩控制（DTC）功能是目前最佳的電機控制方式，它可以對所有交流電機的核心變量進行直接控制，無需速度反饋就可以實現電機速度和轉矩的精確控制。

ACS600變頻器內置PID、PFC、預磁通等八種應用宏，只需選擇需要的應用宏，相應的所有參數都自動設置，輸入輸出端子也將自動配置，這些預設的應用宏配置大大節約了調試時間，減少出錯。

 

3. 變頻恒壓供水系統可編程序控制器

      PLC建議采用西門子S7-200型。SIMATIC S7-200 可編程序控制器是模塊化中小型PLC系統，能滿足中等性能要求的應用；大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應自動控制任務，各種單獨的模塊之泛組合以用于擴展；簡單實用的分散式結構和多界面網絡能力，使得應用十分靈活；方便用戶和簡易的無風扇設計；當控制任務增加時，可以自由擴展；大范圍的集成功能使得它的功能非常強勁。

      多種的性能遞增的CPU和豐富的且帶有許多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可以完全根據實際應用選擇合適的模塊。當任務規模擴大，可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展。

 

三.變頻恒壓供水系統應用范圍

1. 該系統既可用于生產、生活用水，亦可用于熱水供應，恒壓噴淋等系統。

a. 可廣泛用于工業企業、生活、生產供水系統及企業自備并改造工程，自來水廠、生活小區及消防供水系統。

b. 可用于各種場合的恒壓、變壓、冷卻水和循環供水系統。

c. 可用于污水泵站、污水處理及污水提升系統。

d. 可用于農業排灌、園林噴淋、水景和音樂噴泉系統。

e. 可用于賓館、大型公共建筑供水及消防系統。

2. 技術指標

a．最大供水高度：200米

b．最大流量：1000立方米/小時

c．壓力波動：≤0.25兆帕

d．水泵電機功率：0.75KW-280KW