臺達(dá)變頻器在農(nóng)村給水設(shè)備控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
臺達(dá)變頻器在農(nóng)村給水設(shè)備控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
1、引 言
在送水工程中，為了維持農(nóng)村給水設(shè)備恒壓供水而又節(jié)能，除了不用大桶槽或虛耗能源的節(jié)流閥而能維持恒壓，還必須防止泵浦急速開停循環(huán)而導(dǎo)致壓力涌浪。采用變頻器是個好的解決方法，但在控制上需要技巧。一般變頻器由外部PLC或PID控制器接受運轉(zhuǎn)指令，整合調(diào)整有一定難度并且比較耗時。臺達(dá) VFD-F水泵專用變頻器使用內(nèi)建泵浦控制邏輯，大幅簡化了農(nóng)村給水設(shè)備送水系統(tǒng)的變速控制。
2、農(nóng)村給水設(shè)備變頻調(diào)速特性
按照電機(jī)理論，電機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：
式中：P為電動機(jī)的極對數(shù)，S為轉(zhuǎn)差率，f為供電電源頻率，n為電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速。從公式可以看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而可以連續(xù)方便地改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。風(fēng)機(jī)是泵類負(fù)載，屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n、流量Q、壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n, H∝n2, P∝n3，即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比。由上述分析可知，通過改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速就可方便地改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，保證空氣燃料比的優(yōu)化；通過改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速，可以有效保證系統(tǒng)期望的工況，降低系統(tǒng)的電動損耗。在監(jiān)控系統(tǒng)中使用變頻調(diào)速技術(shù)（變頻器）有以下優(yōu)點：
?。?）可方便地實現(xiàn)電機(jī)軟起動、自由停車。電機(jī)均通過變頻器或軟起動從0—50HZ作緩慢加速起動，減少了機(jī)泵因突然高速起動所帶來的影響，減少了直接起動時起動電流對電網(wǎng)的沖擊；
?。?）可提高功率因數(shù)，改善電動機(jī)電源質(zhì)量，保證電動機(jī)的功率與實際負(fù)荷相匹配，達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能運行的目的；
?。?）可消除機(jī)泵的喘振現(xiàn)象，使機(jī)泵運行處于最佳工況狀態(tài)；
?。?）可方便地實現(xiàn)自動控制，使被調(diào)節(jié)量得到更平穩(wěn)的調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
使用變頻調(diào)速技術(shù)不僅調(diào)節(jié)方便，而且節(jié)能效果也是很明顯的，設(shè)電動機(jī)額定功率為PN，額定轉(zhuǎn)速為nN, 轉(zhuǎn)速為n時實際輸出功率為P，則節(jié)能（用功率表示）△P可以表示為：
如取n/nN=2/3，則△P=0.67PN , 即節(jié)能效果在理想情況下可達(dá)到67%，可見只要采用變頻調(diào)速技術(shù)，用變頻調(diào)速其節(jié)能效果是很顯著的。
3、農(nóng)村給水設(shè)備基于變頻調(diào)速的恒壓供水控制系統(tǒng)
農(nóng)村給水設(shè)備基于變頻調(diào)速的恒壓供水控制系統(tǒng)如圖1所示。在圖1控制系統(tǒng)中，壓力及流量是泵浦控制的兩個重要參數(shù)。VFD-F可借助壓力或流量傳感器回傳的電壓或電流信號持續(xù)跟蹤壓力及流量，泵浦按預(yù)先設(shè)定的運轉(zhuǎn)方式工作或停止,可大幅度節(jié)電并延長馬達(dá)及泵浦的使用壽命?？刂贫嗯_泵浦為了提高流量，可使用一臺以上泵浦組成控制系統(tǒng)，VFD-F可使用內(nèi)建Relay（或選購Relay卡）控制額外泵浦在需要時的起動或停止，以維持恒壓。VFD-F變頻器參數(shù)的特別設(shè)置，可防止擾人的開開停停，提供泵浦之間平順的轉(zhuǎn)移及維持壓力在容許的誤差范圍。VFD-F可控制任何以馬達(dá)驅(qū)動的泵浦，內(nèi)建最小速度設(shè)定點可符合深井泵馬達(dá)制造廠家的最低速度要求。由于VFD-F變頻器可使用V/F曲線，設(shè)定提供低速能達(dá)到100%的額定轉(zhuǎn)矩，提供正排量泵浦低轉(zhuǎn)速時所需的轉(zhuǎn)矩，使用者不必加大變頻器與馬達(dá)容量，使用Line-shaft透平泵浦時可消除危險轉(zhuǎn)速。
4、結(jié)束語
農(nóng)村給水設(shè)備泵浦控制系統(tǒng)在各種類型的水站和供配水站有廣泛的應(yīng)用，文中討論的只是最簡單的應(yīng)用情況。由于臺達(dá)VFD-F變頻器是系列產(chǎn)品，有廣泛的適應(yīng)性，歡迎對產(chǎn)品感興趣的用戶與我們合作。
農(nóng)村供水設(shè)備介紹
中贏供水設(shè)備廠在有塔供水設(shè)備基礎(chǔ)上開發(fā)了農(nóng)村供水設(shè)備，該設(shè)備充分利用自來水管網(wǎng)的原有壓力能源，在同樣供水需求的情況下，可以選用功率相對較小的水泵及控制設(shè)備，同時在夜間小流量用水的情況下利用自來水水壓直接供水而無需起動水泵。相比較于傳統(tǒng)的帶水池的供水設(shè)備可節(jié)約大量的電能運行成本及投資成本。
傳統(tǒng)的供水設(shè)備廠.家采用農(nóng)村供水，利用密封罐體，使局部增壓達(dá)到供水目的，其工作過程是水泵啟動，將水通過止回閥注入罐體，從而使罐體內(nèi)壓力增大，當(dāng)壓力達(dá)到所設(shè)定壓力上限時，壓力自動控制器自動關(guān)閉水泵，使水泵停止運行。由于供水罐體內(nèi)壓力高于供水管網(wǎng)壓力，所以能自動降壓供水，當(dāng)壓力減小到設(shè)定壓力下限時，自動控制水泵啟動，自動向供水罐內(nèi)注水，如此往復(fù)，恒信農(nóng)村供水設(shè)備在原有的農(nóng)村供水的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新，融合世界上先進(jìn)的賓館增壓技術(shù)，PID調(diào)節(jié)技術(shù)，改傳統(tǒng)的農(nóng)村供水為賓館增壓供水。取代原先必須有的氣壓罐。并且對水泵采用賓館增壓調(diào)速，根據(jù)用水量的變化來調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，不僅可以節(jié)省大量的能源，而且降低了水泵運行躁聲，廷長了水泵的使用壽命。
農(nóng)村給水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計特點
中贏公司是專業(yè)生產(chǎn)農(nóng)村供水設(shè)備的研制生產(chǎn)廠.家，我們有一支高素質(zhì)的技術(shù)人員隊伍，我們的控制系統(tǒng)無論是性能、外觀、可靠性都是國內(nèi)一流水平。
1為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，我們對控制線路和軟件專門進(jìn)行了可靠性設(shè)計，比如可編程控制器PLC的輸入、輸出端子，都采取繼電器隔離措施，如果利用控制器PLC的輸出端直接啟動接觸器，因接觸器線圈的電感量比較大，長時間運行容易燒毀PLC觸點，因控制器PLC中編制有控制程序，如果因故障需要更換則比較困難。采取對控制器PLC的輸入、輸出繼電器隔離措施，可以提高PLC的可靠性，因控制器PLC是整個控制部分的核心，提高PLC的可靠對提高整機(jī)可靠性具有十分重要的意義。
2 、在配有供水視窗(觸摸屏)控制系統(tǒng)的設(shè)備中，觸摸屏和賓館增壓器之間通訊采取了光電隔離措施，以保證各電器運行安全通訊可靠。
3 、在配有遠(yuǎn)程語音報警系統(tǒng)設(shè)備中，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障停機(jī)時，設(shè)備自動撥通預(yù)存的電話號碼，通知設(shè)備管理人員進(jìn)行及時維修以不影響用戶用水。
4 、在大中型控制系統(tǒng)中，設(shè)備控制通常采用的循環(huán)軟啟動存在著嚴(yán)重的缺陷，在水泵從賓館增壓到工頻的轉(zhuǎn)換中，會產(chǎn)生致命的電氣和機(jī)械沖擊，導(dǎo)致危害電路和管網(wǎng)安全，我公司研制的無沖擊轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以做到無沖擊軟起、軟停避免機(jī)械及電氣沖擊，此項技術(shù)在大中型設(shè)備中應(yīng)用十分重要。
5、在大型設(shè)備供水壓力要求波動比較大的設(shè)備中，可以做變壓變量方式供水，控制系統(tǒng)根據(jù)開啟的工頻泵數(shù)量及賓館增壓器輸出頻率，估算設(shè)備流量，對設(shè)備出口壓力進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能的目的
6、中贏公司根據(jù)客戶需要可以有線監(jiān)控和無線監(jiān)控系統(tǒng)，將設(shè)備運行狀態(tài)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心進(jìn)行實時的監(jiān)視，監(jiān)控中心也可以對設(shè)備的運行進(jìn)行實時的控制。
7、我公司做的大型水廠監(jiān)控系統(tǒng)，采用SCAD控制系統(tǒng)，集中檢測，分散控制，系統(tǒng)具有較高的靈活性和可靠性。
8、我公司成功的將高壓賓館增壓應(yīng)用于自來水廠項目也取得很好的社會效益。
農(nóng)村給水設(shè)備系統(tǒng)特點
1、節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實現(xiàn)最大限度地節(jié)能運行;
2、 節(jié)水：根據(jù)實際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象;
3、 運行可靠：由賓館增壓器實現(xiàn)泵的軟起動，使水泵實現(xiàn)由工頻到賓館增壓的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。
4、 聯(lián)網(wǎng)功能：采用全中文工控組態(tài)軟件，實時監(jiān)控各個站點，如電機(jī)的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個站點的用電量，累積每臺泵的出水量，同時提供各種形式的打印報表，以便分析統(tǒng)計。
5、 控制靈活：分段供水，定時供水，手動選擇工作方式。
6、 自我保護(hù)功能完善：如某臺泵出現(xiàn)故障，主動向上位機(jī)發(fā)出報警信息，同時啟動備用泵，以維持供水平衡。萬一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作手動系統(tǒng)，以保護(hù)供水。
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