電力電子與變頻技術(shù) 第2版 課件項目八 恒壓供水變頻控制系統(tǒng)接線

項目八

恒壓供水變頻控制系統(tǒng)接線調(diào)試和維護(hù)

下面以該類恒壓變頻供水系統(tǒng)為對象，闡述系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理，重點講述供水系統(tǒng)的接線、調(diào)試和維護(hù)。任務(wù)8.1變頻恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、接線及參數(shù)設(shè)置

一、

教學(xué)目標(biāo)：1.了解變頻恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理2.了解變頻恒壓供水系統(tǒng)的接線以及參數(shù)設(shè)置二、

工作任務(wù)：1.變頻恒壓供水系統(tǒng)的電路設(shè)計與接線2.變頻器恒壓供水系統(tǒng)運行參數(shù)設(shè)置三、相關(guān)知識：1.變頻恒壓供水系統(tǒng)的目的和基本結(jié)構(gòu)框圖(1)恒壓變頻供水的目的(2)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成

2.變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的基本工作過程

四、實踐指導(dǎo)：1.變頻恒壓供水系統(tǒng)的電路的接線(1)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的主電路

(2)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制電路

2.變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)變頻器功能預(yù)置

該系統(tǒng)外部正確接線完畢后，必須對變頻器進(jìn)行合理地功能預(yù)置，方能達(dá)到設(shè)計使用效果。如下為本系統(tǒng)功能和參數(shù)設(shè)置步驟：1)在該系統(tǒng)中電動機(jī)控制模式，預(yù)置為內(nèi)置PID控制模式。2)供水基板控制模式預(yù)置為變頻泵固定方式；預(yù)置模擬反饋偏置壓力，分別對應(yīng)變送器的上限值。3)為防止水泵“空轉(zhuǎn)”將下限頻率預(yù)置為30～35Hz；一般來講，上限頻率以等于額定頻率為宜；上限頻率持續(xù)時間是變頻器輸出頻率達(dá)到上限之后，投入工頻輔泵的判斷時間，下限頻率持續(xù)時間是變頻器輸出頻率達(dá)到下限之后，退出工頻輔泵的判斷時間，這兩個指令預(yù)置要根據(jù)實際運行工況，在不發(fā)生振蕩的范圍內(nèi)越短越好。4)加泵時的減速時間是工頻輔泵投入運行時，變頻器的輸出頻率從上限頻率減速到下限頻率的時間。5)減泵時的加速時間是工頻輔泵退出運行時，變頻器的輸出頻率從下限頻率加速到上限頻率的時間，減、加速這兩個指令預(yù)置直接影響壓力變化的平穩(wěn)，如果設(shè)定過短則容易發(fā)生過電流、過電壓。

通過正確地接線、合理的功能預(yù)置完全實現(xiàn)了設(shè)計功能，而且運行平穩(wěn)；尤其是在自動投入/退出工頻泵時，管網(wǎng)壓力變化穩(wěn)定。任務(wù)8.2恒壓供水變頻控制系統(tǒng)的接線、調(diào)試、維護(hù)一、教學(xué)目標(biāo):1.了解變頻恒壓供水系統(tǒng)接線和調(diào)試步驟2.了解變頻恒壓供水系統(tǒng)的維護(hù)及其要求3.了解變頻恒壓供水系統(tǒng)的常見故障分析。二、工作任務(wù)：1.變頻恒壓供水系統(tǒng)的接線與調(diào)試2.變頻恒壓供水系統(tǒng)的日常維護(hù)方法三、相關(guān)知識：1.變頻恒壓供水系統(tǒng)的常見故障分析（1）系統(tǒng)壓力不穩(wěn)，容易振蕩？原因分析：1)系統(tǒng)壓力不穩(wěn)，可能有以下幾種原因：A、壓力傳感器采集系統(tǒng)壓力的位置有問題，壓力采集點選取得離水泵出水口太近，管路壓力受出水速度影響太大。從而反饋給控制器的壓力值忽高忽低，造成系統(tǒng)的振蕩。2)另外，如果系統(tǒng)采用了氣壓罐的方式，而壓力采集點選取在氣壓罐上，也可能造成系統(tǒng)的振蕩。因為，空氣本身有一定的伸縮性，而且氣體在水中的溶解度斯壓力的變化而變化，水泵出水和通過氣體傳遞壓力之間有一定的時間差，從而造成系統(tǒng)振蕩。3）控制器和變頻器的加減速時間與水泵電機(jī)功率不相符。一般情況下，功率越大，其加減速時間也就越長。此項參數(shù)用戶可多選幾個數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗。比如，15KW一般為10至20秒之間。（2）小泵起停過于頻繁？原因分析：系統(tǒng)之中，控制器的參數(shù)中的第11項參數(shù)，即小泵停止壓力誤差過小。在所有主泵都關(guān)閉以后，當(dāng)系統(tǒng)的實際壓力低于設(shè)定的壓力時，小泵則起動。隨著系統(tǒng)壓力的上升，使得系統(tǒng)的實際壓力高于設(shè)定壓力與小泵停止壓力誤差這兩者之和時，小泵則被系統(tǒng)關(guān)閉。所以，解決問題的方法是將此項參數(shù)調(diào)高一定值即可。（3）模擬輸出不正常，變頻器運行頻率與控制器輸出不符？原因分析：首先，應(yīng)確定是什么硬件出了問題。使控制器進(jìn)入手動調(diào)試狀態(tài)，分別用萬用表量出控制器輸出0Hz及50Hz時所對應(yīng)的模擬量輸出值。如果控制器的模擬輸出值在0Hz時大于30mV，或在50Hz時小于控制器第5項參數(shù)定標(biāo)的電壓值，則說明控制器輸出存在問題。這里有幾種情況:如果隨著控制器的頻率變化，輸出一直保持不變，說明控制器的模擬輸出電路損壞。如果模擬輸出值也是變化的，但不能達(dá)到最大值，可通過調(diào)節(jié)控制器小窗口中VR3電位器可解決。其次，如果控制器的輸出值正常，當(dāng)控制器輸出達(dá)到最大值時，變頻器不能達(dá)到50Hz，說明是變頻器的設(shè)定值存在問題，可調(diào)節(jié)變頻器的頻率增益解決。（4）水泵切換時，變頻器輸出不為零,為什么？原因分析：用戶應(yīng)確定控制器給變頻器的控制線全部接上，在水泵進(jìn)行切換動作時，控制器會給變頻器一個滑行停車信號，即EMG信號。有的用戶EMG這根信號線并沒有接，從而直接導(dǎo)致上述情況。此類現(xiàn)象要絕對禁止，否則，容易損壞變頻器。如果有EMG信號線，請仔細(xì)檢查接線是否接實。確定接實，沒有線路故障后，再用萬用表檢查控制器的EMG是否有輸出。如果當(dāng)控制器處于切換時，EMG信號沒有輸出，則說明是控制器的問題。（5）控制器與變頻器的抗干擾接線如何接法？原因分析：為防止控制器和變頻器的控制信號線受空間電磁場的干擾，可在這些控制信號線的外層接屏蔽線，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。此種接線一定要注意，對屏蔽的接地點只能選取一點。不管是在控制器一邊，還是在變頻器的一邊。這樣，可保證提高系統(tǒng)的抗干擾能力。如果，屏蔽線在兩端都接地，會使屏蔽線上產(chǎn)生電勢差，不但不能提高系統(tǒng)的抗干擾的能力，反而加重外界對控制器的干擾。（6）控制器的數(shù)據(jù)跑飛，或數(shù)據(jù)偶爾不正確，如何解決？原因分析：此種情況是控制器受到嚴(yán)重的干擾所造成的。往往控制器的工作環(huán)境比較惡劣，干擾的信號來自多方面。請用戶在修改控制器的狀態(tài)或參數(shù)之后，一定要將控制器小窗口內(nèi)黑色的鍵盤鎖定開關(guān)撥至LOCK的位置。這樣，不光是防止別人無意識地修改參數(shù)，也可保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)不會跑飛。如果數(shù)據(jù)偶爾不正常，控制器能自動運行并未停止，系統(tǒng)穩(wěn)定壓力并未改變，此時控制器可自動將原數(shù)據(jù)讀回來。假如控制器已經(jīng)不能正常工作，用戶可將控制器的電源斷開，過一會再重新開機(jī)，系統(tǒng)會恢復(fù)正常工作。如果用戶忘記鎖定鍵盤鎖定開關(guān)，設(shè)定數(shù)據(jù)以被改寫，則需用戶重新設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)即可。設(shè)定完成之后，要注意鎖定開關(guān)。（7）控制電機(jī)的接觸器無動作，電機(jī)不啟動？原因分析：首先查看控制器面板反應(yīng)的控制器的輸出狀態(tài)，可對照控制器說明書上所描述的面板上7臺泵的設(shè)定及運行指示狀態(tài)。假如無動作電機(jī)對應(yīng)的面板上泵的指示狀態(tài)有輸出，用戶則先查看一下外部的接觸器接線及接觸器的繼電邏輯是否正確。如果沒有問題，再用萬用表測量控制器相應(yīng)的繼電器的輸出，如果繼電器沒有輸出閉合的開關(guān)信號，說明控制器的繼電器輸出有問題。如果面板指示的相對應(yīng)的泵也無輸出指示，請查看控制器的參數(shù)設(shè)定，查看相對應(yīng)的水泵是否設(shè)定為開啟狀態(tài)（ON狀態(tài)）。（8）壓力傳感器顯示壓力變化，而面板顯示壓力卻不變？原因分析：首先應(yīng)檢查壓力傳感器和控制器的接線是否有松動或接觸不良的現(xiàn)象存在。如果上述現(xiàn)象不存在，則用萬用表測量控制器模擬輸入口的電壓值。先測量SV端及GND端之間，如果是5V電壓值，說明提供模擬量輸入口的電源正常，則進(jìn)行下一步?？蓪⒁?0K歐姆滑動電阻接在控制器的輸入口的三個端子，動端接P1，再測量控制器的P1端和GND端的電壓是否隨電阻器的阻值變化而變化，如果P1端對GND端的電壓不變化，則說明控制器的模擬輸出口有故障或以損壞。如果正常，則說明是遠(yuǎn)傳壓力表的故障。更換壓力表即可。（9）工作時系統(tǒng)壓力高于設(shè)定值，為什么主機(jī)不停？原因分析：主要原因可能是以下幾項之一：1）如果壓力傳感器反應(yīng)的壓力和面板的壓力不相符，只是壓力傳感器的壓力高于設(shè)定值，而面板反映的壓力并未超出，則應(yīng)查看壓力傳感器是否損壞，接線是否有問題。此時控制器主機(jī)不停是正常的。2）如果上述情況不存在，控制器和傳感器的壓力相符，均高于設(shè)定壓力，則應(yīng)檢查附屬小泵的設(shè)定狀態(tài)，看小泵是否為開啟狀態(tài)。如果小泵是關(guān)閉的，主機(jī)不停也是正常的。如果小泵是開啟的，請查看主泵的運行頻率，最低頻率并非設(shè)定值，此時說明系統(tǒng)正處于正常的供水過程之中。（10）消防水泵不能定時巡檢，為什么？原因分析：首先，檢查控制器的消防定時巡檢功能是否已經(jīng)打開，其功能代碼是第12項。如果此項功能已處于打開狀態(tài)，而且設(shè)定了定時巡檢的時間值，請查閱控制器運行的記錄，查看是否有控制器掉電的情況。如果控制器在運行過程之中發(fā)生了掉電，控制器將重新記錄時間，當(dāng)時間到達(dá)設(shè)定的巡檢時間時，才做巡檢功能。（11）如何使用流量補(bǔ)償，及內(nèi)、外補(bǔ)償?shù)膮^(qū)別？原因分析：流量補(bǔ)償是為了使遠(yuǎn)端管網(wǎng)達(dá)到穩(wěn)定而采用的一種補(bǔ)償性措施。C1型控制器的流量補(bǔ)償分為內(nèi)、外補(bǔ)償兩種方法。主要區(qū)別在于內(nèi)補(bǔ)償是在設(shè)計控制器的程序時，按照一定的管網(wǎng)流量損失的曲線而確定的二次曲線函數(shù)計算所得的值，加入控制器正常的模擬輸出值而得出的最后結(jié)果，對水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，從而達(dá)到使管網(wǎng)壓力得到補(bǔ)償?shù)目刂品椒?。而外補(bǔ)償則是根據(jù)外部所接的流量計所反饋的數(shù)值，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，和控制器正常輸出值相疊加所得結(jié)果進(jìn)行控制的。具體內(nèi)補(bǔ)償和外補(bǔ)償?shù)慕泳€請用戶參考控制器的說明書，或者參考本應(yīng)用指南的工程附圖內(nèi)所示的接線方法。（12）控制器不起泵，RUN燈閃爍，為什么？原因分析：因為此時控制器處于定時關(guān)機(jī)狀態(tài)。用戶將控制器的第16項功能代碼設(shè)定為ON并規(guī)定了控制器開機(jī)和關(guān)機(jī)的時間，此時控制器時鐘正處于這一時間段。將控制器的第16項參數(shù)更改即可。（13）控制器中，K2的作用是什么？原因分析：開關(guān)K2作為控制器擴(kuò)充功能用，目前用戶暫用不到。（14）通訊出錯，出現(xiàn)08現(xiàn)象應(yīng)如何解決？原因分析：先將通訊線接牢固，如果現(xiàn)象依舊，再判斷控制器的主機(jī)是否還在正常工作。方法是接通控制器的RUN/STOP和GND端子，使其處于自動運行狀態(tài)，觀察控制器主機(jī)上的RUN燈是否亮，重復(fù)幾次，如果RUN燈隨之變化，則說明控制器主機(jī)仍然能正常工作。否則，控制器已經(jīng)損壞。請用戶與我所聯(lián)系。（15）面板始終顯示P000，這是為什么？原因分析：首先，檢查控制器的參數(shù)設(shè)定是否正確，檢查第3項參數(shù)（控制器的壓力量程）是否被設(shè)定為零。如果是非零，則將控制器上壓力傳感器的幾個端子的控制線拆下，用萬用表測量SV端與GND端之間是否為5V直流電壓，如果正常，此時面板應(yīng)顯示正常的壓力范圍。否則控制器已損壞。如果測量所得結(jié)果不為5V，說明輸出模擬量的供給電源故障。（16）鍵盤鎖定打不開，怎么辦？原因分析：這種情況多數(shù)是鍵盤鎖定開關(guān)接觸不良的原因，可將鍵盤鎖定開關(guān)上下多撥動幾次，用力將開關(guān)推到位。如果還未解決，可將控制器的電源斷開，向黑色開關(guān)內(nèi)滴少量工業(yè)用酒精，再撥動幾次。待酒精揮發(fā)干凈后，通電試驗，如果還未解決，則必須更換開關(guān)。（17）切泵切不過去，是怎么回事？原因分析：如果當(dāng)控制器每次發(fā)生切換信號時，切泵動作都不能完成，說明外部的控制邏輯的接線存在問題。如果控制器正常工作之中，發(fā)生切換泵切不過去時，說明控制器受到了較為強(qiáng)烈的干擾。用戶可按前面提到的抗干擾接線的方法，將線路檢查一下，必要時可將控制器的接線做適當(dāng)修改。（18）04報警，應(yīng)如何處理？原因分析：04報警，說明控制器檢測到水位信號，請檢查水位傳感器的接線是否有問題。如果接線正常，可將接線拆下，用短接線將水位信號進(jìn)行短接。如果問題仍然存在，則說明控制器的水位檢測部分有故障。否則，說明是水位傳感器的問題。四、

實踐指導(dǎo)：

1.變頻恒壓供水系統(tǒng)的接線與調(diào)試(1)恒壓供水系統(tǒng)電路的設(shè)計接線1）主電路設(shè)計設(shè)計接線根據(jù)兩臺電機(jī)的控制要求，變頻器端子與外部的接線圖，見圖所示按圖接線，接線說明如下。其中：STF控制電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動，當(dāng)KA0閉合電機(jī)正轉(zhuǎn)，斷開時電機(jī)停止；KA1閉合時，電機(jī)高速運行；KA2閉合時，變頻器輸出停止；KA3用來解除保護(hù)回路動作的保護(hù)狀態(tài)；AU選擇常閉，表明選用端子4和5,用來接受DC4～20mA的電流輸入信號.其中,20mA對應(yīng)最大輸出頻率,且輸出頻率與輸入成正比；SD為輸入信號的公共端。A1、C1作為繼電器輸出，指示變頻器因保護(hù)功能動作時輸出停止的轉(zhuǎn)換接點.故障時A1-C1間導(dǎo)通,正常時A1-C1間不導(dǎo)通。SU用來控制頻率到達(dá)，如果輸出頻率達(dá)到設(shè)定頻率的±10%時其為低電平,正在加/減速或停止時其為高電平。FU用來控制頻率檢測，當(dāng)輸出頻率為任意設(shè)定的檢測頻率以上時為低電平，未達(dá)到時為高電平。SE為集電極開路輸出公共端

2）控制電路設(shè)計接線3）所用PLC輸入輸出點分配輸入信號輸出信號名稱代碼地址名稱代碼地址自動/手動選擇開關(guān)SA1X0變頻運行KA0Y0頻率到達(dá)SUX1變頻高速kaiY1頻率下限FUX2輸出停止KA2Y2變頻故障A1X3變頻復(fù)位KA3Y3Ml工頻故障KMX4Ml工頻運行KA4Y4M2工頻故障KN2X5M2工頻運行KA5Y5Ml變頻故障KM3X3Ml變頻運行KA6Y6Ml變頻故障KM4X7M2變頻運行KA7Y7A泵手動啟動SB1X11故障報警KA8Y11A泵手動停止SB2X12B泵手動啟動SB3X13泵手動停止SB4X14消音按鈕SB5X154）恒壓供水系統(tǒng)軟件設(shè)計在本變頻恒壓供水系統(tǒng)中，釆用一臺變頻器控制兩臺水泵恒壓供水.當(dāng)系統(tǒng)啟動時，1#水泵運行，通過安裝在總管道上的壓力變送器，將所測得的信號送入PLC中，與觸摸屏設(shè)定的壓力值比較計算后，輸出相應(yīng)大小的信號以控制變頻器的輸出頻率，從而控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速.當(dāng)壓力檢測值低于設(shè)定值，水泵增速；當(dāng)壓力檢測值高于設(shè)定值，水泵減速，直至壓力穩(wěn)定在設(shè)定值.為了節(jié)能并有效延長水泵的使用壽命，在控制兩臺水泵時釆用了以下方法：①系統(tǒng)啟動時，變頻啟動一臺水泵，如#1水泵；②若用水量增大，則加大#1水泵控制頻率，如果此水泵達(dá)到設(shè)定的最高頻率時仍無法滿要求，則將該水泵切換為工頻運行，同時#2水泵變頻啟動，調(diào)節(jié)頻率，以滿足供水要求；③若用水量減小，則優(yōu)先調(diào)節(jié)變頻運行的水泵，若該水泵運行到下限頻率時仍無法滿足，則表明這種情況只需一臺水泵供水即可，則將另一臺水泵停止；④若用水量再增大，按照(2)所述的方法自動切換兩臺水泵.（2）恒壓供水系統(tǒng)的調(diào)試調(diào)試系統(tǒng)時，關(guān)鍵是對變頻器參數(shù)的設(shè)置.由于系統(tǒng)的控制目標(biāo)是將壓力變送器釆集到的實際壓力與系統(tǒng)設(shè)置的壓力進(jìn)行比較，最終將實際壓力穩(wěn)定在設(shè)定壓力值.這個目標(biāo)可以通過調(diào)節(jié)變頻器的PID參數(shù)實現(xiàn).變頻器的主要參數(shù)設(shè)置如下：1）上限頻率Pr1=50HZ；2）下限頻率Pr2=20Hz；3）基準(zhǔn)頻率Pr3=50Hz；4）加速時間Pr7=15s；5）減速時間Pr8=30s；6）電子過電流保護(hù)Pr9=電動機(jī)的額定電流；7）起動頻率Pr13=10HZ；8）多段速度設(shè)定Pr4=20Hz；9）智能模式選擇為節(jié)能模式Pr60=4；10）設(shè)定端子4～5間的模擬量輸入為電流信號

4?20nA，Pr267=0；11）允許所有參數(shù)的讀/寫Pr160=0；12）操作模式選擇（外部運行)Pr79=2；13）其他設(shè)置為默認(rèn)值.

變頻器的PID參數(shù)設(shè)置和調(diào)試流程，見圖8-9。在實際調(diào)試時，如果水壓在設(shè)定值上下有劇烈的抖動，則應(yīng)該調(diào)節(jié)PID指令的微分參數(shù)，將值設(shè)定小一些，同時適當(dāng)增加積分參數(shù)值.如果調(diào)整過于緩慢，水壓的上下偏差很大，則系統(tǒng)比例常數(shù)太大，應(yīng)適當(dāng)減小，直至PID參數(shù)能滿足系統(tǒng)要求.2.變頻恒壓供水系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)：(1)系統(tǒng)的維護(hù)1）設(shè)備在投入運行前應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行清理，吹掃，以免雜質(zhì)進(jìn)入泵體造成設(shè)備損壞。2）水泵不應(yīng)在出口閥門全閉的情況下長期運轉(zhuǎn)，也不應(yīng)該在性能曲線中駝峰處運行，更不能空運轉(zhuǎn)，當(dāng)軸封采用盤根密封時允許有10~20滴/min的泄漏。3）運行時軸承溫度不得高于75攝氏度。4）水泵在每運行500小時時應(yīng)對軸承進(jìn)行一次加油