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变频器单泵恒压供水及定时供水系统设计图解

2020-10-14 21:49| 编辑:电工学习网| 查看: 467| 评论: 0|来自: 原创

     当用水系统用水量较小时,可以采用变频器调速控制的单泵恒压供水系统,本文讨论与此相关的几个问题。
     1.单台水泵的变频调速恒压供水系统是如何工作的?
     实现单台水泵的变频调速恒压供水有一个前提,就是水泵电动机以额定转速运行(工频50Hz运行)时提供的水量,能够满足该供水系统的最大用水需求,否则应该选用出水量更大的水泵,或采用多泵供水方案。

     单泵恒压供水系统示意图如图1所示。采用PID控制的闭环控制模式。水泵电动机M由变频器供电;SP是压力变送器,它与变频器之间使用一条三芯屏蔽线连接,其中红线和黑线由变频器向SP提供24V工作电源,绿线和黑线向变频器传送压力变送信号,即PID反馈信号XF,送到变频器的VPF端;而恒压供水的目标信号XT则由电位器RP调整设定后送到变频器的VRF端。
     起动运行后,如果用水量逐渐增大,则水泵出水压力就有所降低,压力变送器SP输出信号减小,即变频器输入的反馈信号XF减小,在变频器的PID控制作用下,变频器输出频率升高,电动机转速加快,水泵出水量增加,迅速使出水压力恢复到目标信号给定的水平上。运行中如果用水量有所减少,出水压力升高,通过与上相反的控制过程,同样可以使出水压力得以稳定,实现恒压供水的目标。
     2.单泵恒压供水系统中用水量与PID调节量之间是怎样的关系?

     这里以图示的方法介绍两者之间的关系。参见图2。在时间0~t1阶段,供水系统用水量Q持续稳定,供水压力稳定,反馈信号XF没有变化,PID控制信号为0,水泵电动机以既有速度运转。在时间t1~t2阶段,用水量Q上升,压力下降,反馈信号XF减小,PID控制电路迅速作出反应,输出一个正向的PID控制信号(见图2c),使变频器输出频率fX增高,水泵出水量增大,维持了水压的稳定。由图2可见,在t1~t2时间段,流量有较大的变化(见图2a),而供水压力变化却很小(见图2b),这就是所谓恒压供水的控制效果。用水量变化时供水压力的变化量能不能控制为零呢?答案是否定的。因为压力变化量如果为零,则图2b中的反馈信号的变化量以及图2c中的PID控制信号也将为零,这样变频器输出频率也就不能调节变化,导致用水量变化时供水压力的相应波动,显然这不是我们所期望的。一个性能优异的PID闭环控制系统,其被控物理量的变化越小越好,但不会是零。

     在t2~t3时间段,用水量Q不再增加,压力P也已经恢复到目标值,PID的调节信号为零,变频器输出频率fX停止变化。在t3~t4时间段,用水量Q减少,压力P有所增加(见图2b),PID产生负的调节信号(见图2c),变频器输出频率fX下降(见图2d),同样保持了供水压力的稳定。
     3.变频器能否进行供水定时控制?
     可以。有两种控制方式。一是将一天分成若干个时段,根据每个时段用水量大小的不同,提供不同的供水压力。二是根据节假日、周六周日用水量的不同变化,分别设置不同日期、不同时段的供水压力。下面以艾默生TD2100系列变频器为例,介绍第一种控制方式的应用。
     艾默生变频器最多可以将一天设定为6个时段,每个时段的供水压力各不相同,用水量大时,供水压力也大些;用水量小时,供水压力也小些。图3所示是用水量(流量)变化曲线和设定的压力变化曲线。变频器相关功能参数设置见表1。参数设置完毕,变频器即可按照参数设定值,控制不同时段的供水压力满足设置要求。

     表1  艾默生变频器分时段定时供水的参数设置
      注:1.设置各个时段的终止时间t1~t6时,应满足:t6≥t5≥t4≥t3≥t2≥t1。
      2.各时段的目标压力值设置范围均为0.000~9.999MPa。

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