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变频器在恒压供水系统中的应用摘 要用变频器生产的恒压供水设备,对于企业提高经济效益、节能降耗、提高设备技术含量、安全、稳定运行具有很好的促进作用关键词变频器;恒压;供水系统
一、概述日常的生活用水经常随时间而变化的,因季节、昼夜相差很大,因此用水和供水的不平衡集中表现在水压上,即用水多而供水少则水压低,用水少而供水多则水压高保持供水压力可以保持供、用水的平衡以往采用水箱和水塔或气罐加压方法,往往容易造成水的二次污染、造成水质不好由于电力电子技术的发展,变频调速技术在水塔自动恒压供水方面获得了广泛的应用
二、组成及工作原理一般供水系统三台泵组成,每台泵的出水管均装有手动阀,以供维修和调节水量之用,三台泵为一台小泵两台大泵组成,小泵为15KW大泵为30KW,三台泵的协调工作以满足供水需要系统组成如图1所示该系统由一台PLC两个变频器两个变频器两个压力传感器,控制柜及相关设备组成利用一台变频器可以控制两台30KW水泵的运转,改造后,1#泵15KW始终处于工频运转,两台30KW水泵由变频器的控制实现变工况运转1#泵工频运转一般不能满足白天的最小用水量,因此白天供水时首先投入1#泵和2#泵,2#泵工作在变频启动状态,随着压力会自动调节频率的高低以保持压力的恒定,在用水量不大时,2#泵和1号泵同时工作可以满足要求,如果用水量增大,2#泵会自动切换到工频状态,并给PLC发出__,继而变频启动3#泵30KW,此时1#,2#泵工作在工频状态,3#泵工作在变频状态由于3#泵的自动调节功能,从而保证系统的恒压一般而言,三台泵同时投入是绝对能满足要求的控制系统硬件组成图如图2所示注MC
1、MC2互锁,MC
3、MC4互锁,MC6用于切断2#运行,MC7用于切断3#运行如果3#泵工频运转压力不能满足要求的话,则该变频器会自动切除,退出工作,使3#泵处于工频该系统组成简单,系统成本低,可靠性高
三、系统功能该系统选用FR-500__三菱变频器该系统中具有功能
1、自动切换变频/工频运行功能变频器提供三种不同的工作方式供用户选择方式0基本工作方式变频器始终固定驱动一台泵并实时根据其输出频率控制其他辅助泵启停即当变频器的输出频率达到最大频率时启动一台辅助泵工频运行、当变频器的输出频率达到最小频率时则停止最后启动的辅助泵由此控制增减工频运行泵的台数方式1交替方式,变频器通常固定驱动某台泵,并实时根据其输出频率,使辅助泵工频运行,此方式与方式0不同之处在于若前一次泵启动的顺序是泵1→泵2,当变频器输出停止时,下一次启动顺序变为泵2→泵1方式2直接方式当启__输入时变频器启动第一台泵当该泵达到最高频率时,变频器将该泵切换到工频运行,变频器启动下一台泵变频运行,相反当泵停止条件成立时,先停止最先启动的泵
2、PID的调节功能由压力传感器反馈的水压__4-20__或-5V直接送入PLC的A/D口可以通过手持编程器,设定给定压力值,PID参数值,并通过PLC计算何以需切换泵的操作完成系统控制,系统参数在实际运行中调整,使系统控制响应趋于完整
3、“休眠”功能系统运行时经常会遇到用户用水量较小或不用水如夜晚情况,为了节能,该系统专用设置了可以使水泵暂停工作的“休眠”功能,当变频器频率输出低于其下限时,变频器停止工作,2#、3#泵不工作,水泵停止处于休眠状态当水压继续升高时将停止1泵,当水压下降到一定值时将先启动变频器运转2#泵或3#泵,当频率到达一定值后将启动1#泵调节2#或3#泵的转速“休眠值”变频器输出的下限频率PR507设置“休眠确认时间”用参数PR506设置,当变频器的输出频率低于休眠值的时间如小于休眠时间td时,即td<tn时变频器继续工作,当td>tn时变频器将进入休眠状态“唤醒值”由供水压力下限启动,当供水压力低于下限值时由PLC发出指令唤醒变频器工作经测试“休眠值”为10HZ;“休眠确认时间”td:20s;“唤醒值”70%
4、通讯功能该系统具有计算机的通讯功能,PLC变频器均提供有RS232或485接口PLC可选用西门子的S7-200计算机可以与一套或多套系统进行通讯,利用计算机同时可以监测电流、电压、频率、转速、压力等也可以控制变频器的各类参数此外该系统还具有手动/自动操作,故障__,运行状态,电流,电压、频率状态显示缺水保护等功能
四、系统的节能分析节能的功率可用下式表示Δp=p
0.4+
0.6x-x3其中x=Q/Q0=N/N0;Q为实时水量;Q0为满负荷的水量;P为满负荷的功率;N0为额定功率;N为实时功率这里通过运行观察,统计出三台泵一天之内的运行时间为1#泵24小时;2#泵大致运行19小时;3#泵仅运行13小时如果按360天计算利用阀门来调节功率为30×2+15)×24×360=648000Kwh利用停止泵运转方式为[(15×24)+(30×10)+(30×13)]×360=475200Kw利用变频工作时3#泵始终处在状态为13小时;2#泵变频工作为7小时3#泵不工作,2#泵工作时间如果水量调到80%时计算两个泵节电量为P×h=30×(
0.4+
0.6×
0.8-
0.83)×(13+7)×360=79488Kwh这样与第二项计算与变频节能计算时比用阀的调节节能为648000-475200+79488=252288Kwh;按每度电
0.4元计算,每年可节省电费252288×
0.4=
100915.2元可见每年可节省电费约10万元左右由此可见,变频恒压给水设备,既可以很好的满足用水要求,又可以节约能源,同时还可以降低设备的运行故障,是今后__和大力提倡的方向。