變頻器在恒流量供水控制的應用

吳　平（江山江環化學工業有限公司,浙江　江山　324100）

變頻器在恒流量供水控制的應用

吳平
（江山江環化學工業有限公司,浙江江山324100）

摘要：本文介紹了公司生產線冷凍水系統的用水要求，結合生產工藝特點采用根據流量需求、變頻器變頻恒流量調節控制的運行方式，實現冷凍水流量的及時調節控制，從而達到節能、保障安全生產的目的。

關鍵詞：冷凍水；變頻控制；流量調節；節能；安全

公司冷凍水系統的供水既不同于自來水供水系統，也區別于循環水密閉循環系統，常見的變頻器變頻恒壓調節控制系統不適用。結合工藝操作特性及要求，采用變頻器變頻恒流量調節控制的運行方式，以末端關鍵用冷設備的流量作為關鍵控制點，采用關鍵用冷設備的流量作為反饋信號，PID控制、及時調節，避免了其他用冷設備用冷對關鍵用冷設備的影響，也起到了節能的效果。同時關鍵用冷設備用冷的保證，提高了系統反應的安全性。

1　冷凍水系統變頻恒流量調節控制系統組成：

（1）冷凍水槽：體積30m3；

（2）冷凍水泵：IS150-125-400A流量200m3/h揚程40m；電機型號：YB2-225M-445KW84.7A；

（3）制冷機組：W-YCLGF300微機螺桿式乙二醇機組；1.4用冷設備：冷凝器10～40m2不等，其中關鍵用冷設備20m2；

（4）流量計：DN50電磁流量計，24V工作電源、變送范圍0～15 m3/h、4～20mA輸出；

2　調節控制系統組成原理

冷凍水系統變頻恒流量調節采用末端關鍵用冷設備的流量作為關鍵控制點，區別于恒壓供水的末端壓力控制目標，避免了回水流量變化、管道壓差變化對末端壓力的影響。恒流量調節最終目標是要使末端關鍵用冷設備的流量不受其他用冷設備開、停的影響。由于用水量是不定時變化的，這就要求供水量要實時跟隨用水量變化，采用PID閉環控制方法來實現。PID控制是比例、積分、微分控制的簡稱，因為其控制的穩定性好，結構簡單，參數調整方便，在工程控制中廣泛應用。PID調節是根據反饋值與給定值之間的差異，按照預先設定好的比例、積分、微分參數，自動計算輸出一個最合適的值來驅動系統工作，使負載最終穩定在一個工作點上，它是一個自動跟蹤的閉環控制系統。變頻恒流量調節系統以末端關鍵用冷設備的流量要求作為控制目標：當其他用冷設備用投用、或用水量增加時，末端關鍵用冷設備流量不足，計算后變頻器頻率升高，水泵轉速加快，供水量相應增大；當其他用冷設備用停用、或用水量減少時，末端關鍵用冷設備流量超流量，計算后變頻器頻率降低，水泵轉速減慢，供水量亦相應減小，這樣就保證了末端關鍵用冷設備的流量穩定。

冷凍水變頻恒流量控制系統簡圖

利用變頻器自帶的PID調節功能，無需外部的PLC、PID調節器等外部設備，控制系統簡單、省去了對PLC存儲容量的要求和對PID算法的編程，降低了設備成本。由于PID運算在變頻器內部，而且PID參數的在線調試容易、方便。直接在變頻器上設定給定值、比例、積分、微分參數，反饋值也直接接到變頻器上、無需轉換。計算輸出值直接來改變變頻器的輸出，中間環節少。由于變頻器內部自帶的PID調節器采用了優化算法，所以使調節十分平滑、穩定，節省了安裝調試時間。

3　變頻器的選型及功能設置：

（1）變頻器選型：正泰NVF2-55/PS4；

（2）目標給定信號：鍵盤電位器給定；

（3）反饋信號：電磁流量計4～20mA信號；

（4）功能參數設置：

其余參數采用系統默認參數，根據實際作適當調整，使電動機與變頻器相匹配、與控制回路相對應。

4　系統調試：

（1）J601位置(AI1接口)J602位置(AI2接口)連接片的調整，使模擬通道AI與信號一致；

（2）調試時根據流量曲線調整比例增益（K）積分時間（Ti）微分時間（Td）。

（3）調整給定值復核參數。（流量需求季節性的變化，需對應改變給定值）

（4）最低頻率的設定：根據泵流量（200m3/h）、制冷機機運行安全最小流量（60m3/h）的需求計算～28HZ。根據泵揚程40m及最高點用冷設備安裝位置24m復核，最低頻率28HZ可以滿足需求，設定最低頻率28HZ。

（5）節電情況測試：改造應用后水泵基本運行在35～40HZ之間，電流在35～50A之間，大大降低了電耗，節能率達40%以上。

5　結束語

冷凍水系統變頻恒流量調節其中最關鍵的是PID參數的值，這些參數是要根據負載響應的特性在現場設置調節的，它是PID控制的核心，直接關系到整個系統能否穩定工作并達到預定的目的。冷凍水系統變頻恒流量調節的節能效果明顯。同時關鍵用冷設備用冷的保證，提高了整個反應體系反應的安全性。

參考文獻：

[1]張兆營，李兵，謝國文.基于PLC的變頻調速恒壓供水系統研制[J].山東煤炭科技,2011(3):98-99.

[2]張燕賓.循環水系統的變頻調速[R].

[3]NVF2系列變頻器說明書[Z].

作者簡介：吳平(1978-)大學，工業自動化工程師、維修電工高級技師，當前研究課題及研究方向：項目管理、設備管理、工業裝置自動化水平提升。