變頻器控制水泵恒壓供水的步驟與方法
作者：水泵 來源：離心泵 發(fā)布時(shí)間：2024-11-06
用變頻器作為常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，來控制被控對(duì)象的物理量，例如壓力和流量，可以實(shí)現(xiàn)多種物理量的閉環(huán)控制，常見的是泵站供水壓力的恒壓閉環(huán)控制。
供水系統(tǒng)的加壓泵站一般采用多泵并聯(lián)的供水方式，過去用人工來控制投入運(yùn)行的水泵的臺(tái)數(shù)，將出口壓力控制在允許的范圍內(nèi)。這種控制方式的水壓不穩(wěn)定，很難滿足用水的要求，輕載時(shí)過高的水壓還會(huì)造成能量的浪費(fèi)。
用變頻器實(shí)現(xiàn)的閉環(huán)控制可以保證泵站的出口壓力基本恒定。為了節(jié)省投資，一般只配備一臺(tái)變頻器，某一臺(tái)電動(dòng)機(jī)用變頻器驅(qū)動(dòng)，其他電動(dòng)機(jī)仍然用工頻電源驅(qū)動(dòng)。多泵并聯(lián)恒壓供水系統(tǒng)中，只要其中大的一臺(tái)泵是變頻調(diào)速泵，其余各泵是工頻恒速泵.就可以實(shí)現(xiàn)多泵并聯(lián)恒壓變流量供水。因?yàn)樽冾l器的價(jià)格基本上與其功率成正比，經(jīng)濟(jì)的方案是各并聯(lián)水泵電動(dòng)機(jī)的輸出功率相同。
1、使用變頻器內(nèi)置的PI控制器
現(xiàn)代的變頻器內(nèi)部一般都有一個(gè)PI控制器或PID控制器。對(duì)于恒壓供水這一類閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以將反饋信號(hào)(例如壓力信號(hào))接到變頻器的反饋信號(hào)愉人端，用變頻器內(nèi)部的控制器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，以減少壓力偏差，保持水壓恒定。
PLC的主要是依據(jù)管道的出口壓力，控制工頻電源供電的水泵臺(tái)數(shù)，通過開關(guān)量輸出信號(hào)，給變頻器提供起動(dòng)、停止命令，對(duì)泵站總的供水量進(jìn)行粗調(diào)。
所示的系統(tǒng)中，壓力變送器將泵站出口管道的水壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電壓或電流，這些反饋量直接送給變頻器的模擬量輸入端，這種方案的控制與和變頻器是一體化的，具有硬件成本低、使用方便、工程編程量少的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)優(yōu)先采用，可以安裝在水泵出水口管道上的壓力傳感器，將0-1MPa的壓力轉(zhuǎn)換為4一 20mA的直流電流，用于水壓的閉環(huán)控制。
變頻器時(shí)刻跟蹤管網(wǎng)壓力與壓力給定位之間的偏差變化情況，經(jīng)變頻器內(nèi)部的PID運(yùn)算，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，改變變頻器驅(qū)動(dòng)的水泵的轉(zhuǎn)速。變頻器的輸出頻率越高，泵站的出口壓力就越高。選擇輸出頻率，既能保證供水的壓力，又能防止壓力過高，可以節(jié)約大量的能量。
為了實(shí)現(xiàn)工頻泵的自動(dòng)投人和切除，需要給PLC提供管道壓力信號(hào)或變頻器的頻率信號(hào)。可以用電接點(diǎn)壓力表給PLC提供壓力過高和壓力過低的觸點(diǎn)信號(hào)，電接點(diǎn)壓力表的價(jià)格便宜，工作可靠。
現(xiàn)代的變頻器都有可編程的輸出觸點(diǎn)，例如可以對(duì)觸點(diǎn)編程，使它在變頻器的頻率大于設(shè)定值(例如50Hz)時(shí)閉合，此信號(hào)相當(dāng)于電接點(diǎn)壓力表的壓力過高信號(hào)，可以將它送給PLC，用來控制自動(dòng)投入一臺(tái)工頻運(yùn)行的泵。
當(dāng)用水流量減少，變頻泵的轉(zhuǎn)速下降到水泵不出水的臨界值時(shí)，變頻器的另一個(gè)可編程輸出觸點(diǎn)閉合，此信號(hào)相當(dāng)于電接點(diǎn)壓力表的壓力過低信號(hào)，可以將它送給PLC，控制一臺(tái)工頻運(yùn)行的泵自動(dòng)退出。
2、水泵的投人與切除
是多泵并聯(lián)供水的水泵電動(dòng)機(jī)主接線，PLC可以選擇任意一臺(tái)電動(dòng)機(jī)作變頻運(yùn)行，其余各臺(tái)電動(dòng)機(jī)由工頻驅(qū)動(dòng)。根據(jù)當(dāng)前的供水量和泵站出[口處的水壓，控制工頻運(yùn)行的水泵的臺(tái)數(shù)，對(duì)供水量和水壓進(jìn)行粗調(diào)，用變頻電動(dòng)機(jī)進(jìn)行細(xì)調(diào)。假設(shè)各泵的電動(dòng)機(jī)容量相同.當(dāng)用水流量小于一臺(tái)泵的流量時(shí)，由一臺(tái)變頻泵自動(dòng)調(diào)速供水。隨著用水流量的增大，由于閉環(huán)控制的作用，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動(dòng)升高，以維持恒壓;如果變頻泵的轉(zhuǎn)速升高到工頻轉(zhuǎn)速時(shí)，管道出口水壓仍未達(dá)到設(shè)定值，則啟動(dòng)一臺(tái)工頻泵，以此類推，直到出口壓力達(dá)到設(shè)定值。
3、用PLC實(shí)現(xiàn)恒壓自動(dòng)控制
如果用PLC來作閉環(huán)控制器 ，需要配置模擬量輸人模塊(A/D轉(zhuǎn)換器)來輸人壓力信號(hào)，還需要模擬量輸出模塊(D/A轉(zhuǎn)換器)給變頻器提供頻率給定信號(hào)，增加的硬件投資較多。其優(yōu)點(diǎn)是模擬量閉環(huán)控制與開關(guān)量邏輯控制融為一體，PLC可以利用壓力反饋信號(hào)來實(shí)現(xiàn)工頻泵的投人和切除，壓力信號(hào)還可以用于監(jiān)控和報(bào)警等功能。
4：水泵電動(dòng)機(jī)的主接線示意圖
當(dāng)用水量減少時(shí)，變頻泵的頻率將自動(dòng)減小，降到某一設(shè)定值時(shí)，如果管道壓力仍高于設(shè)定值，則切除一臺(tái)工頻泵，切除后如果管道壓力仍然過高，再切除一臺(tái)工頻泵，以此類推，直到管道壓力等于設(shè)定值。
