高压变频器双闭环优化供水控制方案在抚顺自来水公司的深入应用

HIGHVOLTAGEINVERTER高压变频器双闭环优化供水控制方案在抚顺自来水公司的深入应用荣信电力电子股份有限公司摘要：随着高压变频器技术的不断发展和成熟，高压电机恒压供水已成为一种自动控制的发展趋势为了保证不利点压力恒定和管网供需平衡，采用双闭环优化供水控制方案。利用压力传感器检测管网的实际压力，采用无线传输技术检测不利点压力信号。根据设定的压力闭环优化调节变频的输出保证恒压供水控制。关键词：高压变频器恒压控制调节度【中图分类号】【文献标识码】文章编号引言时，值班人员需要到变频器上调节造成电能的浪费。为实现上述目标，水泵作为供水工程中的通用机运行频率，每天要反复到变频器前需要变频器根据给定压力信号和反械，消耗着大量的能源，电耗往往操作，操作起来非常不便。为了提馈压力信号，调节水泵转速，从而达占制水成本的以上，在我国每高抚顺自来水公司设备自动化水平，到控制管网中水压恒定的目的。年水泵的电能消耗占电能总消耗的增加压力闭环恒压供水功能设备投入运行前，首先应设定设。为了节约降耗，必须采取调节备的工作压力等相关运行参数，设措施使泵站适应负荷变化的运行。变频压供水原理备运行时，由压力传感器连续采集抚顺自来水公司于年使用所谓恒压供水是指用户端不管用供水管网中的水压及水压变化信号，荣信公司系列高压变频调速装置。投水量大小，总保持管网中水压基本并将其转换为模拟量信号传送至变运以来，设备运行稳定，但变频器处恒定。这样，既可满足各部位的用频控制系统，控制系统将反馈回来于开环控制运行。管网需要调节水压户对水的需求，又不使电动机空转，的信号与设定压力进行比较和运算，《变频器世界》年月■如果实际压力比设定压力低，则发出指令控制水泵加速运行频率。给水泵启动及系统压力达上限值时对应变频器运行，如果实际压力比设定压力高，则控制水泵减速运行，下限频率运行；系统压力达下限值时对应变频器上限频率当达到设定压力时，水泵就维持在该运行频率上。运行。由于管网的复杂性恒定个压力点满足不了实际的荣信公司率先在国内供水行业采用“基站式”无线压供水需要。此方案比较适合压力变化恒定的现场。力控制系统。如图所示。利用压力传感器检测管网终定时定压控制端的实际压力，采用无线传输技术把压力信号从分不同时段设定不同压力进行调节的控制方式。根据远方传到变频控制系统中。根据设定的压力闭环调节变供水高峰期和低峰期的不同需求，分时段设置压力进行频的输出保证恒压供水控制。压力调整。有效保证供水并具备一定节能效果。但此方案无法根据管网，水量等外界因素进行实时调节。，聊环佩供水控制一：：二“集合单点压力闭环控制和段速压力控制的优势，能够—无快速响应，调节范围宽，管网系统稳定。系统如图所示。以远方不利点作为恒压供水参考点，通过把远方仁信号传给变频器作为压力反馈信号（传感器）。为了调节时保证出口压力不突变，把出口压力值反馈到变频」上器中⑵传感器〕做为限制。当出口压力返馈值小于设“□定时（在屏幕上可以设置出口压力限制值），系统进行管道以远程压力反馈点做控制。当出口压力返馈值大于图远程压力闭环反馈示意图设定时，体统不进行调节。输出限定压力。恒压供水方案比较远程压力反馈传感器变频调速恒压供水系统可根据管网瞬间压力变化，使管网主干管出口端保持在恒定的设定压力值。实现压力恒定最常用的是控制、分时定压、压力分段控制等、较令问一方法，但不同的管网情况满足不了实际的供水需要。根据管网的实际情况系统设为双闭环优化控制方案能够适压调节器—应生产的需要。具体几种恒压供水的方案比较如下：命力传感器单点压力闭环控制图双闭环优化控制系统图设置单点出口压力给定，根据压力反馈实时调节出口采用变频器双闭环优化供水是较为适合的控制模式。水压，保证管网压力稳定，调节方便快速。系统采用不变频改造后系统通过压力闭环，可实现跟踪供水系统负利点的单点做为反馈时，水量、水压的随机变化反应周载变化，调整电机的转速，保证出口压力恒定，使供水期长。如果有大量用水或者突然用水量减少会造成水压系统工作在最佳运行状态下。过度不稳，对终端用户造成影响，人工调节会造成一定的滞后性。此系统不能够完全满足生产的需要。系统框高压变频原理图如图所示。高压变频调速装置的主电路如图所示。通过主电路图，可以直观的了解变压器的副边绕组与功率单元以及出口压力各功率单元之间的电路连接方式，具有相同标号的组控制器—高压变频器水泵八口丨丨—口—人了士由‘副边绕组，分别向同一功率室（同一级）内的二个功率单元供电。第一级内每个功率单元的一个输出端连接在‘—一起形成星型连接点，另一个输出端则与下一级功率单图单点压力闭环控制系统图元的输出端相连，依此方式，将同一相的所有功率单元段速压力分段控制串联在一起，便形成了一个星型连接的三相高压电源，变频器根据压力传感器检测的管网压力进行分段控驱动电动机运行。制。根据所需压力大小设置上下限判断点，控制变频器的在高压变频调速装置中，具有相同标号的副边绕组相HIGHVOLTAGEINVERTER^^ 切换到频率给定控制时，变频器按设定高压输出频率运行；一一一一一、适应每分钟传一次压力丨”叫丨‘“丨丨叫丨哦‘丨丨巾丨丨屮“丨丁值，并具有反馈压力滤波功能，滤波系数可在控制面板设置修改。反馈压力具叫卜叫。——有滤波保护功能（大于设定值视为干扰￥多相变压器信号），滤波值可以在线修改；胃压力传感器的量程、压力限定图高压变频调速装置主电路拓扑结构值、给定压力、参数可以在控制面位一致，标号不同的副边绕组之间具有一定的相位差，、丨、咖么咖丨沾、比、出士±在屏幕上显示出口压力和远程压力，可以全局可以湞除网侧的谐波电流，并且能保持接近的输入功丨观测系统供水情况；率因数，极大的改善了网侧电源的质量。变频器通过频率调节实现电机的平滑调速，减电网电压为高压变频调速装置的副边输出电、、压（即功率单元的输入电压）为每个功率单元的々中击’最高输出电压也为同一相的个单元串联后，相‘电压为由于三相连接成星型，线电压压频改造效益分析为达到电网电压的水平。降低育匕耗由电机特性分析可知，均匀改变电机供电频率就功率单兀串联后得到的是阶梯正弦的波形，如…可以平滑地改变电动机的转速，从而改变录机的转速；图所不。这种波形正弦度好，小，对电机和电缆结合泵机恃性分析，降低电动机转速，电动机输入功率的绝缘无损坏，无需输出滤波器，电动机也不需要降额也随之减少，泵机轴功率就相应减少降低能耗，节电率使用，可直接用于旧电动机的改造；同时电机的谐波损达到。是高效节能’按需要设定供水压力’根据耗可忽略不计，能够湞除由此引起的机械振动，轴承和管网用水量来变频调节水泵转速，使水泵始终在高效率传动邰分的机械应力。工况下运行，同普通的无塔供水设备相比，节能效果达雞和——，。七—■—一减少电网冲击保护功能完善。消除了水泵电机直接起动时对电网的幼■画園圓冲击和干扰，并且设备控制系统具有短路、过流、过压、过载、欠压、过热等多种保护功能，大大提高了工作效率，■■■■■延长了水泵的使用寿命。提高系统的运行可靠性、安全性提高功率因数，降低无功功率，效率高达以上；实现了电机的软起动，不会产生任何冲击，延长电机的‘‘寿命：变频器投运后基本免维护，极大提高了系统的自图功率单元输出波形及输出相电压波形云力佧仆沪制诂士拄占相应时间豆禾并能保证供需水量平采翻节电机供电频率是最理想的调节方式；频率调衡，控制精度高，提高了自动化水平，完全满足供水需要；’■⑵具有压力信号断线保护功能，远方信号‘°中断，反馈信号为时变频器运行频率保持不变，同、时发出报警信号提示反馈信号中断报警；压力闭环魏与鮮给定控制錢纖，絲了工—’—的老化，而且变频器的软启动大大减小泵机启动时对机统不停机情况下可以两种控制功能相互切换。压力闭环下转第页）〇表变频器参数设置参数设置说明参数设置说明参数设置说明无矢量控制端子指令端子指令提升多段速运行多段速运行端子指令通道加速时间加速时间端子减速时间减速时间】电机额定功率电机额定功率】电机额定功率电机额定电流电机额定电流电机额定电流电机额定转速正转运行正转运行电机极对数反转运行反转运行电机空载电流多段速多段速正转运行档频率允许再启动￥反转运行档频率档频率档给定档频率档频率档频率加速时间减速时间制动释放正向制动释放反向自由停车制动使用率春低频力矩大、过载能力强结束语无矢量控制时输出转矩输出，电动葫芦采用系列变频器进行驱动后使整额定电流的过载能力。机性能有较大提高，具备了起升平滑、稳定、被吊物件方便设定大车、小车运行速度定位准确的特点。加上变频器自身保护功能齐全，如过流、通过变频器改变电源频率进行变频控制，采用多段速过载、过压等都能及时报警及停止，有效降低了电机温升，控制方式对电动机的速度进行设定，提高运行定位的准减少了电动葫芦的故障，提高了安全性能，降低维修成本，确性，也可以进行点动操作。从而使合康变频器在电动葫芦上得到广泛应用。上接第页）械的冲击。用中得到了很大的发展。随着电力电子技术的飞速发展，无级调速解决水锤效应变频器的功能也越来越强。充分利用变频器内置的各种水泵起动时的急扭和突然停机时的水锤现象往往容功能，对合理设计变频调速恒压供水设备，降低成本，易造成管道松动或破裂，严重的可能造成电机的损坏，保证产品质量等方面有着非常重要的意义。水泵采用变频器调速以后，可以根据工艺的需要，实现泵机的软启和软停，从而使急扭及水锤现象得到解决。参考文献荣信系列高压变频器用户手册辽宁荣信电气传动技术结束语補劍壬么旧舰魏翻畔变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供石秋洁变频器应用基础北京市机械工业出版社丨水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从年丨】徐甫荣高压变频调速技术工程实践北京中国电力出版社代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行⑷严俊变频器应用技术实践北京市中国电力出版社参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要杨兴瑶电动机调速的原理及系统北京北京水利电力出版社求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应