基于ACS400—ABB變頻器的恒壓供水系統

王澤奇

摘 要 變頻技術的迅猛發展，其應用也得到廣泛普及。ACS400-ABB變頻器具有自動輪換、結構簡單及時補償以及自動切泵和軟啟動循環等功能。本文詳細介紹了由ACS400-ABB變頻器組成的恒壓供水系統，淺析系統運行過程中，如何做到節能穩定。

關鍵詞 ACS400-ABB變頻器；恒壓供水系統；節能穩定；維護操作

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0021-02

隨著變頻器在工業控制中不斷普及，自動供水系統控制逐漸應用變頻器，其功能特點具有一定的穩定性、且具有無極調速和在線改變參數等優越性能。我公司原有水塔供水控制是結合電接點壓力表構成的，但由于技術設備沒有更新換代，電接點壓力表在氧化的同時故障頻出，冬季很有可能凍死相連管道，從而造成水塔溢水和電氣控制失靈等情況。同時，此控制技術相對于變頻控制來講，經濟效益及控制運行效率遠遠不足。故在改造過程中增添變頻器。在實現了預計控制效果的同時，實現了經濟效益也節約了能源。在種類頗多的變頻器中，選擇ACS400-ABB變頻器，應用宏分區，設定少量參數，實現恒壓控制的目的。

1 變頻器恒壓供水優勢

變頻器自20世紀80年代傳入國內以后，主要用于節約交流電機能源。但隨著計算機網絡技術的迅猛發展，變頻器發展平臺也得到了快速拓展，由于結構簡單耐用的交流電機適用于各種工作環境，因此，交流調速的核心以通用變頻系統為主，在大型集成線路中應用尤為廣泛。在矢量控制技術與數據采集處理系統應用后，變頻系統已變成控制調速系統的主流。其應用主要針對兩個方面：首先為了節能而使用變頻器。其次，為了滿足生產而應用通用變頻器。本文詳細介紹變頻器在恒壓供水中的應用。

恒壓供水是指不管用水量有多大，用戶端始終保持管網內額定水壓，滿足客戶對用水的需求，而不會造成電動機空轉引起的能源浪費現象。為實現上述目標，需要根據用戶需要的壓力及壓力反饋信號給變頻器設定水泵轉速，達到恒壓控制的目的。變頻恒壓系統可以檢測管網壓力，經過PFCD內部調節器運算，調節輸出頻率，讓管網壓力達到恒壓[1]。當管網內壓力達到超限信號或極限信號時，變頻器可以及時通知PFC對變頻泵進行切換。為防止產生水錘現象，出口閥門聯動泵的啟停。假設整個系統由一臺變頻器、四臺水泵及一個壓力變送器組成，其部分功能如下：壓力變送器安裝供水管道時轉換成1-5伏的電信號，節省流量的來源是變頻調速器，邏輯切換取決于PFC。同時，為保障自動控制安全可靠，配備外圍輔助電路，通過人工調節的方式保證連續供水。

2 恒壓供水系統工作原理

用戶用水量的多少是經常改變的，而供水壓力一般是恒定的，供水過剩或供水不足等情況時有發生。供水不能滿足用水平衡，其原因在于供水壓力，用水多會造成壓力過小，而用水較少會造成供水壓力過高。保持恒定供水壓力保持用水與供水之間平衡，能有效提升供水效率和用戶滿意度。

供水通常通過調節壓力來調試供水壓力。一種方法是通過調節節流閥，當用水量不足時，或供水量小于用水量時將節流閥開大保持供水量提升。當供水量大于用水量時，通過調節節流閥減小供水量，在流量下降的同時通過節流閥保持一定的供水壓力。第二種是通過水流速度調節供水壓力。當轉速較高時，供水泵供水流量增加，相反，當轉速較低時，供水泵流量減少，通過調節供水泵的轉速來調節供水流量，借此穩定供水壓力。兩種方式相對比發現，調節供水速度，具有一定的節能優勢和控制優勢。因此，在供水過程中，經常采用調節供水流量的方式來穩定供水壓力。

在調節恒壓供水過程中，是以管道內的水壓或流速為控制目標，當壓力值偏低設定值時，通過調節供水泵的轉速穩定供水壓力，起到恒定壓力的作用。ACS400-ABB變頻器的恒壓供水系統由壓力傳感器、水泵以及變頻控制電路組成。管道內的承受壓力以電信號的方式反饋給壓力傳感器，此信號將與給定的壓力值進行比較，差值經過變頻器運算后由控制器發出輸出頻率，在經過變頻器內部控制器實現變頻轉換，通過改變水泵的運轉速度調節壓力，實現恒定供水壓力。

ACS400-ABB變頻器的恒壓供水系統受控于變頻器中應用宏PFC，當管道內的供水壓力為0時，變頻器會啟動運行，管道供水壓力隨著運行頻率的增加而增加，在供水壓力接近給定值時，系統會自動調節運行水泵的運行狀態，讓水壓保持在恒定頻率上。當水壓減小用水量增加時，通過系統宏自動調節，經變頻器增加運動頻率，水壓即可回升，當用水量逐漸增加時，變頻器頻率也會逐步增加。如果水壓低于設定值，變頻器會發出下一步指令，啟動另外一臺水泵。經過變頻系統調節之后，第一次運轉的水泵，頻率會相應減小，且保持水壓增高，直到達到恒定值為止。當達到恒定水壓之后，變頻器會自動切換將第二臺水泵關閉。通過變頻系統調節，水泵運行速度會發生急劇上升、穩步上升或下降等可能，再此過程中，變頻器反饋信號的變化，是根據輸出頻率的變化而發生變化的，在通過內部繼電器節點完成控制切換，從而改變供水流量達到恒壓供水的目的。同時，ACS400-ABB變頻器的參數設置，可以實現水泵與水泵之間的定向切換，防止備用電機長期不工作導致銹死等問題，延長了電機使用壽命。

3 電氣控制系統組成

ACS400-ABB變頻器恒壓供水系統中，主回路電氣控制系統由變頻器、繼電器、控制開關、接觸器及風扇等組成。回路控制是在變頻器發生故障時，由手動回路實現不間斷供水，自動回路受控于變頻器內部的繼電器開關，且用于實現接觸器之間切換。回路弱點是通過調節電阻設定管網壓力，通過與管網出口處連接的壓力傳感器產生的電流信號作為反饋壓力信號。兩者通過PFCD運算實現輸出頻率變化。如，通過設定變頻器參數，改變控制流程，當頻率上升或下降時，系統根據反饋信號平滑切換泵組之間的變頻器轉換。

在變頻器恒壓供水參數設置過程中，采用變頻器中的PFC應用宏即可設計一定的運行程序。參數設定簡單快捷，適用于各大供水系統。傳統供水模式中，泵機需要一對一的占用獨有的繼電器來保證信號輸出。如，某小區原有恒壓供水系統采用傳統PFC宏供壓模式，經常造成斷路器燒毀現象。這是由于電機轉子在停轉過程中形成了旋轉磁場。或電機投入到電源工頻中，產生高于工頻兩倍的電壓，從而損壞電機或低壓電器。因此，傳統控制系統不能及時把握切換時機，導致出現過多破壞性endprint

問題。

在以ACS400-ABB變頻器中PFCD宏為基礎，將反饋信號以遠傳壓力表示時，通過與給定的變頻器內部值做比較之后，PFCD會自動調節輸出頻率，通過邏輯控制與信號處理，恒定控制變頻數值。

在滿足投泵條件后，通過軟啟動工頻，滿足泵與泵之間的切換條件。通過系統程序實現工頻泵與變頻泵之間轉換，通過內部監控系統給定輸出頻率。這樣，每一臺電機都可以是輔助電機，也可以是調速電機，不存在輔泵數量限制問題。同時，系統運行過程中分夜間模式與白天模式兩種，白天模式中電機帶變頻泵運行，工頻泵在條件滿足時運行。夜間模式時工頻泵不啟動。白天模式與夜間模式是動態過度過程，直接影響到系統的穩定性能。

4 結束語

綜上所述，ACS400-ABB變頻器設置簡單且有一定的PM功能機內置調節能力，同時接線方便便捷。如果加裝NDIO模塊可以實現多臺泵的恒壓供水，且可以實現自動軟啟動轉換能力，協調泵與泵之間的沖擊電流的可靠性和穩定性。不僅做到了使用壽命長，也讓操作性更加靈活。采用ACS400-ABB變頻器調節水壓能節約有效資源，解決系統過流出現的跳閘問題，而ACS400-ABB變頻器的調節功能，能打破宏分區限制，適用于大型企業或大型生活區。該系統通過模塊拓展，從工藝上實現了用戶端恒壓供水的難題。

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