ACS510—01變頻器在恒壓供水中的應用

王磊+尉晉予

摘要：指出了采用恒壓變頻供水技術，能夠根據用戶用水量的大小及管徑的壓力進行自動調整，保持供水管網系統穩定?；诖?，闡述了ACS510-01變頻器在高層恒壓供水系統中的應用、控制設計、參數設定及常見故障分析。

關鍵詞：恒壓供水； ABB變頻器； 自動切換； PID控制

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）6-0199-02

1 引言

變頻恒壓供水系統能適用生活水、工業用水以及消防用水等多種場合的供水要求。利用變頻器控制技術使啟動電機電流可從零到電機額定電流，減少了啟動電流對電網的沖擊，同時減少了啟動慣性對設備的大慣量的轉速沖擊，應用ABB變頻器的PFC控制宏可以實現主、備電機的定時切換功能，及變頻器自動睡眠與喚醒。延長了設備的使用壽命。本文以高層生活供水為例，闡述了ACS510-01變頻器在恒壓供水中的應用。

2 高層恒壓供水系統組成及控制原理

2.1 恒壓供水系統的組成

恒壓供水系統主要由水池、閥門、水泵組、遠傳壓力表等組成，如圖1所示。

2.2 恒壓供水系統的工作原理

利用變頻器啟動水泵，在變頻器控制盤上設置管網需要的供水壓力，此信號作為變頻給定信號。應用遠程壓力表檢測管網壓力，檢測信號反饋到變頻器的實際信號端，變頻器通過PID調節控制水泵頻率。例如：管網檢測壓力小于變頻器給定壓力，通過PID調節，變頻器的頻率增加，管網壓力增大。當管網壓力接近變頻器給定壓力時，變頻器的頻率逐漸降低。這樣使管網維持在一個恒定的壓力范圍內，通過改變電機的頻率實現電機的無極調速、無波動穩壓的效果和各項功能。保證生活水壓，如圖2所示。

3 ACS510變頻器的應用

3.1 過程控制分析

利用旋轉按鈕使系統處于變頻自動控制狀態，設置一個內部給定PID值，水泵啟動運行后以PID控制水泵頻率，當管網壓力達到一定值后頻率恒定，此時記錄下該頻率下的管網壓力，以該頻率為變頻器睡眠頻率，當水泵在該頻率以下運行一段睡眠延時時間后，變頻器睡眠，水泵停止。這樣極大的減少水泵電機的能源損耗。為保證管網壓力，必須設置變頻器喚醒值，當管網壓力達到要求的下限時變頻器喚醒，重新啟動。變頻器設置自由切換時間，當水泵電機運行到一定時間后，自由切換到另一臺水泵，這樣大大提高了水泵的使用壽命。

3.2 變頻器的接線及參數設置

高層恒壓供水系統以ABB ACS510-01變頻器為核心，通過控制供水泵的頻率來實現恒壓供水。由遠程壓力表為反饋信號，信號為0～10 V的電壓信號，該電壓信號對應壓力表的量程。變頻器接線如圖3所示，輸入信號為壓力表的反饋信號：但啟動信號、信號聯鎖、允許運行信號、故障信號等滿足要求時，變頻器運行。變頻器基本設定如下。

（1） 根據電機銘牌設置電機的基本參數，在變頻器代碼99參數組中設定。

（2） 通過數字輸入控制，13號端子為控制電機的啟停，由變頻器代碼10輸入指令參數組設置。14號端子為允許運行，由變頻器代碼16系統控制參數組指令設置。

（3） 通過水泵電機的熱繼電器的常閉觸點控制水泵電機的聯鎖功能。確保兩臺電機處于正常狀態，連接在變頻器的16、17號端子上，能夠實現自由切換功能。由變頻器代碼81PFC控制參數組中的8120代碼設置內部鎖定參數。

（4） 端子號19-27為變頻器報警、1#水泵運行、2#水泵運行的繼電器輸出設定，由變頻器代碼14繼電器輸出參數組及8117代碼設置。

（5） 變頻器代碼11給定控制參數組，在此參數組選擇PID 控制。再由代碼40過程PID設置參數組，設置PID內部給定、睡眠選擇、睡眠頻率、睡眠延時、喚醒偏差、喚醒延時等。使管網水壓升高到一定壓力后變頻器進入睡眠狀態，水泵電機停止。管網水壓下降到一定水壓后變頻器喚醒，水泵電機啟動。

（6） 由代碼8118設定自由切換間隔時間。

4 常見故障分析

恒壓供水系統中，出現故障最多的是電機過流，故障代碼為F0001。

對該問題的分析如下。

（1） 在變頻器代碼99啟動數據參數組中對電機參數設置與實際電機銘牌數據不匹配。

（2） 電機在長時間工作過程中出現軸承性能下降，電機繞組絕緣降低等電機自身問題。

（3） 設置電機睡眠頻率的不合理，造成電機在低頻率下長期運轉，此時會引起過流報警，并且當管網壓力達到一定值時水泵電機以低頻率的轉速運轉此時水泵對管網是沒有水量補充的，因為水泵在該頻率下的供水壓力等于或小于管網壓力，損耗電能但不供水，長時間在該狀態下運轉會造成電機過流報警。

5 結語

該系統采用變頻器進行PID調節，按實際需要隨意設定壓力給定值，根據壓差調整水泵的工作情況，實現恒壓供水，使給水泵始終在高效率下運行，在啟動時壓力波動小。恒壓供水在日常生活中非常重要，基于變頻器技術設計的生活恒壓供水控制系統可靠性高、效率高、節能效果顯著、動態響應速度快。因實現了恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，節省了人力，提高了供水質量，減輕了勞動強度，可實現無人值班，且節約管理費用。管理人員可根據每個季節的用水情況，選擇不同的壓力設定范圍，不但節約了用水，而且節約了電能，達到了更優的節能方式，實現供水的最優化控制和穩定性控制。

參考文獻：

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