西門(mén)子變頻器恒壓供水

1、1引言隨著電力電子及自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)日益成熟，并以其優(yōu)越的調(diào)速性能和強(qiáng)大的控制功能在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。利用變頻調(diào)速技術(shù)的恒壓供水設(shè)備因?yàn)槠涓咂焚|(zhì)的供水質(zhì)量、穩(wěn)定的工作性能以及節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在供水行業(yè)得到了普遍的應(yīng)用。西門(mén)子mm43兆一款專門(mén)為風(fēng)機(jī)和水泵設(shè)計(jì)的變頻器，具有豐富的軟件設(shè)置參數(shù)，可以擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)多種功能，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜工況下的需要。通過(guò)對(duì)mm430的pid參數(shù)設(shè)定，可以在不增加任何外在設(shè)備的條件下，實(shí)現(xiàn)供水壓力的恒定，提高供水質(zhì)量，同時(shí)減少能量損耗。以往的恒壓供水設(shè)備，往往采用帶有模入/模出的可編程控制器或pid調(diào)節(jié)器，pid算法編程難度大，設(shè)備成

2、本高，調(diào)試?yán)щy。mm430g列變頻器內(nèi)置的pid功能，可以進(jìn)行精確的pid控制，不僅節(jié)省了安裝調(diào)試時(shí)間，還有效的降低了設(shè)備成本，是進(jìn)行此類(lèi)控制的首選。威英智通公司是專門(mén)從事節(jié)電技術(shù)研究、節(jié)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的技術(shù)型公司。以改變中國(guó)高耗電、低效率的現(xiàn)狀為己任，為各個(gè)領(lǐng)域的用戶提供全面的節(jié)電解決方案，在保證用戶正常安全用電的同時(shí)，有效節(jié)約電能。威英智通的照明和動(dòng)力節(jié)電技術(shù)和產(chǎn)品，通過(guò)探索與實(shí)踐，已成功廣泛地應(yīng)用于賓館、商場(chǎng)、超市、學(xué)校、工礦企業(yè)、市政等各種用電場(chǎng)所。2pid調(diào)節(jié)的原理恒壓供水的最終目標(biāo)就是要使末端壓力穩(wěn)定在一個(gè)壓力點(diǎn)上，由于用水量是不定時(shí)變化的，這就要求供水量要實(shí)時(shí)跟隨用水量變化，并對(duì)此做

3、出快速響應(yīng)，普通的開(kāi)環(huán)控制無(wú)法滿足這一要求，必須采用一種快速響應(yīng)的閉環(huán)控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。pid調(diào)節(jié)是實(shí)現(xiàn)這種要求的最好方法。pid控制是比例、積分、微分控制的簡(jiǎn)稱，因?yàn)槠淇刂频姆€(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，參數(shù)調(diào)整方便，在工程控制中廣泛應(yīng)用。pid調(diào)節(jié)是根據(jù)反饋值與設(shè)定值之間的差異，按照預(yù)先設(shè)定好的比例、積分、微分參數(shù)，自動(dòng)計(jì)算輸出一個(gè)最合適的值來(lái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作，從而減少這個(gè)差異，直至反饋值與設(shè)定值相同，誤差為零，也就是使負(fù)載最終穩(wěn)定在一個(gè)工作點(diǎn)上，它是一個(gè)自動(dòng)跟蹤的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中最關(guān)鍵的是pid參數(shù)的值，這些參數(shù)是要根據(jù)負(fù)載響應(yīng)的特性在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置調(diào)節(jié)的，它是pid控制的核心，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)能否穩(wěn)定工

4、作并達(dá)到預(yù)定的目的。3工程現(xiàn)場(chǎng)的概況某酒店的生活熱水，是由兩臺(tái)11kw的熱水泵提供，這兩臺(tái)泵任何時(shí)候只開(kāi)一臺(tái)，另一臺(tái)備用，主要是為客房?jī)?nèi)的洗浴及廚房提供熱水。由于客人洗澡時(shí)間的不確定性，酒店必須保證熱水在24小時(shí)內(nèi)充分供應(yīng)。供水泵功率的大小是根據(jù)熱水閥全開(kāi)時(shí)的最大熱水需求而確定的，同時(shí)還留有一定的設(shè)計(jì)余量。由于酒店入住率以及在一天中不同的時(shí)間段熱水閥門(mén)不可能全部打開(kāi)的原因，熱水的需求在大多數(shù)時(shí)間都沒(méi)有達(dá)到滿負(fù)荷。在沒(méi)有采取流量調(diào)節(jié)前，因?yàn)楸仨殱M足潛在的熱水使用要求，供水泵不得不一直處于全速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，多余的熱水在達(dá)到末端后流回蓄熱水箱，白白浪費(fèi)大量的能量；而且對(duì)于水泵和電機(jī)來(lái)說(shuō)，由于它們一直是

5、全速運(yùn)行，機(jī)械磨損相對(duì)也會(huì)比較嚴(yán)重，出故障的機(jī)率也會(huì)有所增多。在沒(méi)有采取恒壓控制前，系統(tǒng)壓力很不穩(wěn)定。洗浴時(shí)的用水是由冷熱水管共同向噴頭提供，當(dāng)兩側(cè)冷熱水壓力相差比較大時(shí)，水溫很難調(diào)節(jié)到一個(gè)平衡點(diǎn)，而且當(dāng)熱水壓力太大時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)熱水串入冷水管的現(xiàn)象，甚至可能燙傷客人，造成嚴(yán)重后果。出水壓客房?jī)?nèi)洗浴冷水的壓力是由電節(jié)點(diǎn)壓力表控制水泵的啟停并配合壓力灌來(lái)實(shí)現(xiàn),力控制在0.5-0.6mp之間，0.5mp啟泵，0.6mp停泵。工頻狀態(tài)熱水管末端回水的壓力在正常時(shí)約為0.7mp左右，晚上無(wú)人使用時(shí)最高達(dá)0.8mp。我們可以看到,只要將熱水管的末端壓力控制在0.5mp左右，就可以滿足正常使用。,FH=F憚

6、水箱第*墓,鞋星亍蠹的壓力費(fèi)冷水油小巧田土示的：山電力隨小，胃色斯:*圖1酒店供水示意圖4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工況，我們進(jìn)行如下設(shè)計(jì)。首先，設(shè)備要設(shè)有切換功能，可以用一臺(tái)變頻器對(duì)兩電機(jī)進(jìn)行切換變頻，以保證一臺(tái)電機(jī)故障后另一臺(tái)仍可以進(jìn)行變頻工作；其次，為了防止反饋信號(hào)出現(xiàn)意外情況導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作，要設(shè)計(jì)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制模式，自動(dòng)模式是根據(jù)反饋信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)，手動(dòng)模式是用操作面板bop人為的控制水泵轉(zhuǎn)速,以方便在調(diào)試時(shí)或者反饋信號(hào)故障時(shí)使用；另外，設(shè)備還要在原來(lái)啟動(dòng)柜和變頻柜之間設(shè)有電氣互鎖保護(hù)，確保任何時(shí)候只能有工頻或變頻一種方式來(lái)啟動(dòng)電機(jī)，以避免意外操作時(shí)對(duì)變頻器造成損壞；還要有故障報(bào)警

7、功能，當(dāng)電網(wǎng)、電機(jī)、水泵或設(shè)備出現(xiàn)意外情況時(shí)，能及時(shí)發(fā)出報(bào)警，避免更大故障的發(fā)生。進(jìn)彳tpid控制，必須要有主設(shè)定與反饋兩路輸入，其中主設(shè)定是要達(dá)到的目標(biāo)壓力，是根據(jù)最終控制目標(biāo)需要，在變頻器中設(shè)定的（參數(shù)p2240）,該參數(shù)可以在用戶實(shí)際需要發(fā)生變化后再次調(diào)整；反饋值是通過(guò)遠(yuǎn)程的壓力變送器提供，具體操作是在熱水管的末端安裝一個(gè)壓力變送器，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?20ma的電流信號(hào)，然后輸出給壓力顯示儀表，經(jīng)設(shè)定后再輸出給變頻器。主回路電氣圖如下：圖2主回路控制圖設(shè)備的選型：為了保障變頻器工作的安全可靠，選用15kw的變頻器來(lái)拖動(dòng)11kw的電機(jī)，這樣可以大大的降低故障的發(fā)生率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；因

8、為熱水管在電機(jī)工頻時(shí)末端的最高壓力可達(dá)0.8mp,所以選擇壓力變送器的量程范圍為01mp,對(duì)應(yīng)線性輸出420ma電流信號(hào)；選擇一塊帶輸出且可設(shè)定的數(shù)字顯示儀表，以便在設(shè)備上指示當(dāng)前壓力，供操作人員參考，并可以更靈活的對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行設(shè)定；其它空開(kāi)、接觸器等器件則根據(jù)電機(jī)容量或按照常規(guī)選擇5參數(shù)設(shè)定和設(shè)備調(diào)試5.1 變頻器參數(shù)的設(shè)定，包括操作參數(shù)和pid模塊的參數(shù)。5.2 系統(tǒng)的調(diào)試普通操作參數(shù)經(jīng)設(shè)定后，一般不會(huì)有什么問(wèn)題，pid參數(shù)的調(diào)試需要依據(jù)電機(jī)和負(fù)載的情況逐漸修改，直到壓力指示穩(wěn)定下來(lái)。為了保障供水壓力的充足，將末端壓力定在0.55mp,壓力變送器對(duì)應(yīng)的電流輸出信號(hào)為12.8ma,由于變頻

9、器默認(rèn)的控制信號(hào)為電壓信號(hào)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)后輸送給變頻器，12.8ma占滿量程的比例為64%將參數(shù)p2240設(shè)為64,即pid的目標(biāo)值。變頻器運(yùn)行過(guò)程中，反饋回來(lái)的信號(hào)與主設(shè)定值進(jìn)行比較，如果反饋值小于主設(shè)定值時(shí)，變頻器的頻率會(huì)自動(dòng)提升，以提高目標(biāo)壓力；如果反饋值大于主設(shè)定值時(shí)，變頻器的頻率會(huì)自動(dòng)降低，以降低目標(biāo)壓力。對(duì)于水泵系統(tǒng)，水量隨著泵的轉(zhuǎn)速變化響應(yīng)很快，沒(méi)有明顯的滯后，這時(shí)候增加微分量，過(guò)分的提前預(yù)測(cè)反而會(huì)造成系統(tǒng)調(diào)節(jié)的不穩(wěn)定。另外，由于變頻器實(shí)際輸出的是脈沖信號(hào)，默認(rèn)的載波頻率為4k,止匕時(shí)電機(jī)有尖銳的噪聲。增加載波頻率會(huì)降低最大輸出電流，并且增加變頻器損耗。因?yàn)閷?shí)際所選的變頻器

10、功率比電機(jī)功率大一檔，且設(shè)備一般工作在低于額定的狀態(tài)，所以增加載波頻率對(duì)設(shè)備沒(méi)有太大影響，把p1800改為6k后，電機(jī)噪聲明顯降低。6節(jié)電情況測(cè)試設(shè)備調(diào)試好后，壓力穩(wěn)定在0.55mp,電機(jī)一般工作在42hz左右，晚上用水量低時(shí)最低可降至40hz,用水高峰時(shí)電機(jī)工作在48hz左右，經(jīng)過(guò)一天工頻方式，一天變頻節(jié)電方式的工作對(duì)比，測(cè)得節(jié)電率為40%節(jié)電效果顯著，設(shè)備的投資成本兩年內(nèi)即可收回P003=3:進(jìn)入全部參數(shù)組。P0010=1:進(jìn)入電機(jī)參數(shù)修正組。P0304=380:變頻器最大的輸出電壓。（長(zhǎng)距離應(yīng)該考慮壓降問(wèn)題）。P0010=0:退出電機(jī)參數(shù)修正組。變頻器運(yùn)行前必須設(shè)為0.P0702=3:停

11、機(jī)為滑停關(guān)閉輸出。可防止大慣量負(fù)載再生發(fā)電反向沖壞變頻器。P0756（1）=0:反饋為電壓時(shí)應(yīng)取0.（為電流時(shí)取1,并將DIP開(kāi)關(guān)2號(hào)撥為ON）。P10801=1015:恒壓狀態(tài)下，電機(jī)最低轉(zhuǎn)速HZ,以不出水的的速度最佳。P1300=2:風(fēng)機(jī)/水泵類(lèi)負(fù)載控制特性曲線。啟動(dòng)困難時(shí)可取1.P2253=2250:定義壓力設(shè)定口為P2240。即用P2240參數(shù)值為恒壓點(diǎn)設(shè)定。當(dāng)多圈10K電位器設(shè)定壓力時(shí)，P2253=755.0用1、2、3端子設(shè)定。P2200=1:使變頻器為PI閉環(huán)工作方式。P2280=0.0X:P參數(shù)，通常取0.02-0.08.以實(shí)際系統(tǒng)為準(zhǔn)。P2285=0.0X:I參數(shù)，通常取0.

12、01-0.04.以實(shí)際系統(tǒng)為準(zhǔn)。P2293=10PI閉環(huán)工作時(shí)從0上升到50HZ時(shí)的時(shí)間，以變頻器的功率為準(zhǔn)。一：接線方式：端子號(hào)2#、4#、9#用導(dǎo)線三點(diǎn)短接。5#、6#短接。5#經(jīng)起動(dòng)常開(kāi)點(diǎn)到8#。8#經(jīng)1.5k電阻到Y(jié)TZ-150遠(yuǎn)傳壓力表的高端、壓力表動(dòng)端到3#端子、壓力表低端到9#端子。二：參數(shù)修正：（其它參數(shù)請(qǐng)咨詢后修正）參數(shù)號(hào)參數(shù)解釋P003=3進(jìn)入全部參數(shù)組。P0010=1進(jìn)入電動(dòng)機(jī)參數(shù)組。P0304=380電動(dòng)機(jī)額定電壓。P0010=0退出電動(dòng)機(jī)參數(shù)組。P1080=10電動(dòng)機(jī)恒壓狀態(tài)下的最低速度10HZ。P1000=21可以使用面板（上升/下降）鍵修正壓力恒定點(diǎn)。P1031=1面板設(shè)定壓力斷電時(shí)記憶。P1300=2用水泵特性曲線。若水泵起動(dòng)困難時(shí)用（0）或（1）。P0702=36#號(hào)端子定義停機(jī)為關(guān)閉輸出、水泵自由滑停。P2200=1PI閉環(huán)工作許可。P2253=2250定義P2240為恒定點(diǎn)設(shè)定值。P2280=0.05閉環(huán)P參數(shù)、為振幅調(diào)節(jié)。（以實(shí)際系統(tǒng)確定）。P2285=0.02閉環(huán)I參數(shù)、為振頻調(diào)節(jié)。（以實(shí)際系統(tǒng)確定）。P2293=15為PI運(yùn)行時(shí)上升速度。1520s。P1820=當(dāng)改為1時(shí)，電機(jī)將改變轉(zhuǎn)速方向。三：調(diào)試方法