基于ACS400—ABB變頻器的恒壓供水系統(tǒng)

王澤奇

摘 要 變頻技術(shù)的迅猛發(fā)展，其應(yīng)用也得到廣泛普及。ACS400-ABB變頻器具有自動輪換、結(jié)構(gòu)簡單及時補償以及自動切泵和軟啟動循環(huán)等功能。本文詳細(xì)介紹了由ACS400-ABB變頻器組成的恒壓供水系統(tǒng)，淺析系統(tǒng)運行過程中，如何做到節(jié)能穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞 ACS400-ABB變頻器；恒壓供水系統(tǒng)；節(jié)能穩(wěn)定；維護操作

中圖分類號：TM921 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0021-02

隨著變頻器在工業(yè)控制中不斷普及，自動供水系統(tǒng)控制逐漸應(yīng)用變頻器，其功能特點具有一定的穩(wěn)定性、且具有無極調(diào)速和在線改變參數(shù)等優(yōu)越性能。我公司原有水塔供水控制是結(jié)合電接點壓力表構(gòu)成的，但由于技術(shù)設(shè)備沒有更新?lián)Q代，電接點壓力表在氧化的同時故障頻出，冬季很有可能凍死相連管道，從而造成水塔溢水和電氣控制失靈等情況。同時，此控制技術(shù)相對于變頻控制來講，經(jīng)濟效益及控制運行效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。故在改造過程中增添變頻器。在實現(xiàn)了預(yù)計控制效果的同時，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益也節(jié)約了能源。在種類頗多的變頻器中，選擇ACS400-ABB變頻器，應(yīng)用宏分區(qū)，設(shè)定少量參數(shù)，實現(xiàn)恒壓控制的目的。

1 變頻器恒壓供水優(yōu)勢

變頻器自20世紀(jì)80年代傳入國內(nèi)以后，主要用于節(jié)約交流電機能源。但隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，變頻器發(fā)展平臺也得到了快速拓展，由于結(jié)構(gòu)簡單耐用的交流電機適用于各種工作環(huán)境，因此，交流調(diào)速的核心以通用變頻系統(tǒng)為主，在大型集成線路中應(yīng)用尤為廣泛。在矢量控制技術(shù)與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)應(yīng)用后，變頻系統(tǒng)已變成控制調(diào)速系統(tǒng)的主流。其應(yīng)用主要針對兩個方面：首先為了節(jié)能而使用變頻器。其次，為了滿足生產(chǎn)而應(yīng)用通用變頻器。本文詳細(xì)介紹變頻器在恒壓供水中的應(yīng)用。

恒壓供水是指不管用水量有多大，用戶端始終保持管網(wǎng)內(nèi)額定水壓，滿足客戶對用水的需求，而不會造成電動機空轉(zhuǎn)引起的能源浪費現(xiàn)象。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，需要根據(jù)用戶需要的壓力及壓力反饋信號給變頻器設(shè)定水泵轉(zhuǎn)速，達到恒壓控制的目的。變頻恒壓系統(tǒng)可以檢測管網(wǎng)壓力，經(jīng)過PFCD內(nèi)部調(diào)節(jié)器運算，調(diào)節(jié)輸出頻率，讓管網(wǎng)壓力達到恒壓[1]。當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)壓力達到超限信號或極限信號時，變頻器可以及時通知PFC對變頻泵進行切換。為防止產(chǎn)生水錘現(xiàn)象，出口閥門聯(lián)動泵的啟停。假設(shè)整個系統(tǒng)由一臺變頻器、四臺水泵及一個壓力變送器組成，其部分功能如下：壓力變送器安裝供水管道時轉(zhuǎn)換成1-5伏的電信號，節(jié)省流量的來源是變頻調(diào)速器，邏輯切換取決于PFC。同時，為保障自動控制安全可靠，配備外圍輔助電路，通過人工調(diào)節(jié)的方式保證連續(xù)供水。

2 恒壓供水系統(tǒng)工作原理

用戶用水量的多少是經(jīng)常改變的，而供水壓力一般是恒定的，供水過?；蚬┧蛔愕惹闆r時有發(fā)生。供水不能滿足用水平衡，其原因在于供水壓力，用水多會造成壓力過小，而用水較少會造成供水壓力過高。保持恒定供水壓力保持用水與供水之間平衡，能有效提升供水效率和用戶滿意度。

供水通常通過調(diào)節(jié)壓力來調(diào)試供水壓力。一種方法是通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥，當(dāng)用水量不足時，或供水量小于用水量時將節(jié)流閥開大保持供水量提升。當(dāng)供水量大于用水量時，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥減小供水量，在流量下降的同時通過節(jié)流閥保持一定的供水壓力。第二種是通過水流速度調(diào)節(jié)供水壓力。當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，供水泵供水流量增加，相反，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，供水泵流量減少，通過調(diào)節(jié)供水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)供水流量，借此穩(wěn)定供水壓力。兩種方式相對比發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)供水速度，具有一定的節(jié)能優(yōu)勢和控制優(yōu)勢。因此，在供水過程中，經(jīng)常采用調(diào)節(jié)供水流量的方式來穩(wěn)定供水壓力。

在調(diào)節(jié)恒壓供水過程中，是以管道內(nèi)的水壓或流速為控制目標(biāo)，當(dāng)壓力值偏低設(shè)定值時，通過調(diào)節(jié)供水泵的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定供水壓力，起到恒定壓力的作用。ACS400-ABB變頻器的恒壓供水系統(tǒng)由壓力傳感器、水泵以及變頻控制電路組成。管道內(nèi)的承受壓力以電信號的方式反饋給壓力傳感器，此信號將與給定的壓力值進行比較，差值經(jīng)過變頻器運算后由控制器發(fā)出輸出頻率，在經(jīng)過變頻器內(nèi)部控制器實現(xiàn)變頻轉(zhuǎn)換，通過改變水泵的運轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)壓力，實現(xiàn)恒定供水壓力。

ACS400-ABB變頻器的恒壓供水系統(tǒng)受控于變頻器中應(yīng)用宏P(guān)FC，當(dāng)管道內(nèi)的供水壓力為0時，變頻器會啟動運行，管道供水壓力隨著運行頻率的增加而增加，在供水壓力接近給定值時，系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)運行水泵的運行狀態(tài)，讓水壓保持在恒定頻率上。當(dāng)水壓減小用水量增加時，通過系統(tǒng)宏自動調(diào)節(jié)，經(jīng)變頻器增加運動頻率，水壓即可回升，當(dāng)用水量逐漸增加時，變頻器頻率也會逐步增加。如果水壓低于設(shè)定值，變頻器會發(fā)出下一步指令，啟動另外一臺水泵。經(jīng)過變頻系統(tǒng)調(diào)節(jié)之后，第一次運轉(zhuǎn)的水泵，頻率會相應(yīng)減小，且保持水壓增高，直到達到恒定值為止。當(dāng)達到恒定水壓之后，變頻器會自動切換將第二臺水泵關(guān)閉。通過變頻系統(tǒng)調(diào)節(jié)，水泵運行速度會發(fā)生急劇上升、穩(wěn)步上升或下降等可能，再此過程中，變頻器反饋信號的變化，是根據(jù)輸出頻率的變化而發(fā)生變化的，在通過內(nèi)部繼電器節(jié)點完成控制切換，從而改變供水流量達到恒壓供水的目的。同時，ACS400-ABB變頻器的參數(shù)設(shè)置，可以實現(xiàn)水泵與水泵之間的定向切換，防止備用電機長期不工作導(dǎo)致銹死等問題，延長了電機使用壽命。

3 電氣控制系統(tǒng)組成

ACS400-ABB變頻器恒壓供水系統(tǒng)中，主回路電氣控制系統(tǒng)由變頻器、繼電器、控制開關(guān)、接觸器及風(fēng)扇等組成?；芈房刂剖窃谧冾l器發(fā)生故障時，由手動回路實現(xiàn)不間斷供水，自動回路受控于變頻器內(nèi)部的繼電器開關(guān)，且用于實現(xiàn)接觸器之間切換。回路弱點是通過調(diào)節(jié)電阻設(shè)定管網(wǎng)壓力，通過與管網(wǎng)出口處連接的壓力傳感器產(chǎn)生的電流信號作為反饋壓力信號。兩者通過PFCD運算實現(xiàn)輸出頻率變化。如，通過設(shè)定變頻器參數(shù)，改變控制流程，當(dāng)頻率上升或下降時，系統(tǒng)根據(jù)反饋信號平滑切換泵組之間的變頻器轉(zhuǎn)換。

在變頻器恒壓供水參數(shù)設(shè)置過程中，采用變頻器中的PFC應(yīng)用宏即可設(shè)計一定的運行程序。參數(shù)設(shè)定簡單快捷，適用于各大供水系統(tǒng)。傳統(tǒng)供水模式中，泵機需要一對一的占用獨有的繼電器來保證信號輸出。如，某小區(qū)原有恒壓供水系統(tǒng)采用傳統(tǒng)PFC宏供壓模式，經(jīng)常造成斷路器燒毀現(xiàn)象。這是由于電機轉(zhuǎn)子在停轉(zhuǎn)過程中形成了旋轉(zhuǎn)磁場?；螂姍C投入到電源工頻中，產(chǎn)生高于工頻兩倍的電壓，從而損壞電機或低壓電器。因此，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)不能及時把握切換時機，導(dǎo)致出現(xiàn)過多破壞性endprint

問題。

在以ACS400-ABB變頻器中PFCD宏為基礎(chǔ)，將反饋信號以遠(yuǎn)傳壓力表示時，通過與給定的變頻器內(nèi)部值做比較之后，PFCD會自動調(diào)節(jié)輸出頻率，通過邏輯控制與信號處理，恒定控制變頻數(shù)值。

在滿足投泵條件后，通過軟啟動工頻，滿足泵與泵之間的切換條件。通過系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)工頻泵與變頻泵之間轉(zhuǎn)換，通過內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)給定輸出頻率。這樣，每一臺電機都可以是輔助電機，也可以是調(diào)速電機，不存在輔泵數(shù)量限制問題。同時，系統(tǒng)運行過程中分夜間模式與白天模式兩種，白天模式中電機帶變頻泵運行，工頻泵在條件滿足時運行。夜間模式時工頻泵不啟動。白天模式與夜間模式是動態(tài)過度過程，直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

4 結(jié)束語

綜上所述，ACS400-ABB變頻器設(shè)置簡單且有一定的PM功能機內(nèi)置調(diào)節(jié)能力，同時接線方便便捷。如果加裝NDIO模塊可以實現(xiàn)多臺泵的恒壓供水，且可以實現(xiàn)自動軟啟動轉(zhuǎn)換能力，協(xié)調(diào)泵與泵之間的沖擊電流的可靠性和穩(wěn)定性。不僅做到了使用壽命長，也讓操作性更加靈活。采用ACS400-ABB變頻器調(diào)節(jié)水壓能節(jié)約有效資源，解決系統(tǒng)過流出現(xiàn)的跳閘問題，而ACS400-ABB變頻器的調(diào)節(jié)功能，能打破宏分區(qū)限制，適用于大型企業(yè)或大型生活區(qū)。該系統(tǒng)通過模塊拓展，從工藝上實現(xiàn)了用戶端恒壓供水的難題。

參考文獻

[1]馬敏肖，吳平，王根永.一種基于ACS400 ABB變頻器的恒壓供水系統(tǒng).[J].科技信息（科學(xué)教研），2007，02（01）：

25-26.

[2]陳旋輝.PLC在小區(qū)直飲水供水系統(tǒng)中的應(yīng)用.[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2010，04（02）：26-27.

[3]王偉超.變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用.[J].機械管理開發(fā)，2012，09（01）：31-33.

[4]閆明民.淺析變頻調(diào)速技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用.[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2012，26（05）：02-03.

[5]曹紅玲.MICROMASTER 430變頻器在杜達鉛鋅礦業(yè)有限公司恒壓供水系統(tǒng)上的應(yīng)用.[J].辦公自動化，2012，11（03）：

22-23.

[6]張文召，逯繼偉.變頻器應(yīng)用中的干擾及抑制措施.[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2012，13（01）：21-22.

[7]付嵐.基于變頻器PFCD功能的恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用.[J].新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，10（05）：12-13.

[8]王鋒.變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用.[J].機電信息，2011，11（03）：22-23.endprint