ABB變頻器在二次供水中的應(yīng)用

楊炳麟

【摘 要】本文介紹了變頻器在二次供水中的作用，特別是介紹了ABB變頻器在變頻恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】變頻器;二次供水;變頻恒壓供水

二次供水是指單位或個(gè)人將城市公共供水或自建設(shè)施供水經(jīng)儲(chǔ)存、加壓，通過(guò)管道再供用戶或自用的形式，因此，二次供水是高層供水的唯一選擇方式。

一、二次供水的發(fā)展

1.樓頂水箱或水塔的供水方式。通常在夜間等用水低谷利用管網(wǎng)余壓補(bǔ)充蓄水，在用水高峰管網(wǎng)壓力下降供水，解決了三層以上居民用水高峰時(shí)的用水問(wèn)題。此方式供水的可靠性較差。

2.樓頂水箱加水泵加水池供水的供水方式。水泵從水池吸水，經(jīng)過(guò)加壓后送入水箱，水箱水位上升到最高水位時(shí)停泵;之后由水箱向用戶供水，水箱水位下降至最低水位時(shí)再次啟動(dòng)水泵，如此循環(huán)運(yùn)行。此方式供水的供水壓力不穩(wěn)定。

3.變頻器恒壓供水。變頻器恒壓供水主要由低位水池、水泵、變頻器、PLC和管道組成。變頻器恒壓供水通過(guò)、變頻器、PLC等控制水泵按照實(shí)際用水參數(shù)變化、進(jìn)行變頻恒壓供水，把水泵多余功率通過(guò)變頻器調(diào)頻節(jié)約下來(lái)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。此方式供水的供水壓力恒定，供水可靠，滿足用戶的用水需求。

隨著社會(huì)的發(fā)展，壓力不穩(wěn)定是目前小區(qū)二次供水的最大困擾，因此利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)手段去設(shè)計(jì)高性能、高節(jié)能、恒壓的二次供水恒壓系統(tǒng)。這時(shí)變頻器就是一種非常好的自控設(shè)備，在二次供水恒壓系統(tǒng)起到了關(guān)鍵性作用。

二、變頻恒壓供水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

變頻恒壓供水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面：

1.高效節(jié)能。變頻恒壓供水系統(tǒng)最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)約電能。從單臺(tái)水泵的節(jié)能來(lái)看，流量越小，節(jié)能量越大。

2.變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了供水壓力穩(wěn)定而流量可在大范圍內(nèi)連續(xù)變化，從而保證用戶任何時(shí)候的用水壓力，不會(huì)出現(xiàn)在用水高峰期用戶的熱水器不能正常使用。

3.變頻恒壓供水系統(tǒng)具備過(guò)電流、過(guò)電壓、欠電壓、斷相、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、低水位保護(hù)、超水壓保護(hù)、定時(shí)換泵運(yùn)行等功能。

4.變頻恒壓供水系統(tǒng)在開(kāi)、停機(jī)時(shí)能減小電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊以及供水壓力對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊。

三、變頻器的簡(jiǎn)單介紹

變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)的原理，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率的方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。

變頻器主要采用交-直-交方式，先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元、微處理單元等組成。

四、變頻器的選擇

衡量一個(gè)變頻器性能好壞的主要指標(biāo)有：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、控制方式、轉(zhuǎn)矩控制精度、速度控制精度、速度控制方式、控制信號(hào)的種類、頻率跳躍功能、載波頻率、多段速度設(shè)定、通信接口等。

變頻器選擇的首先要弄清楚機(jī)械設(shè)備的類型、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度和使用環(huán)境的要求等現(xiàn)場(chǎng)所需條件，然后才能決定選擇使用何種控制方式和防護(hù)結(jié)構(gòu)的變頻器是最合適的。

1.一般變頻器的選型根據(jù)電機(jī)實(shí)際的工作電流來(lái)進(jìn)行選擇，變頻器在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)必須滿足變頻器輸出電流大于電機(jī)實(shí)際工作電流。

2.同時(shí)要考慮環(huán)境對(duì)變頻器的影響，工作環(huán)境的溫度如果高于40℃，則每升高1℃，變頻器應(yīng)該降額5%使用;溫度每升10℃，那么變頻器的壽命就會(huì)減半。

3.變頻器應(yīng)在濕度低于90%的環(huán)境中工作，空氣的相對(duì)濕度小于或等于90%，無(wú)結(jié)露。濕度若太高且濕度變化比較大時(shí)，變頻器易結(jié)露，會(huì)降低變頻器的絕緣性能，甚至?xí)鸲搪贰１匾獣r(shí)，必須在控制柜內(nèi)增加干燥劑或加熱器。

4.在有金屬的粉塵環(huán)境，不宜安裝使用變頻器。因金屬的粉塵宜導(dǎo)電，進(jìn)入變頻器內(nèi)部容易使變頻器內(nèi)部線路短路，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀變頻器。

5.變頻器在選擇時(shí)應(yīng)該注意電源電壓的選擇，電壓一般有單相交流220V、三相交流220V、三相交流380V和三相交流690V。不根據(jù)實(shí)際場(chǎng)所電壓等級(jí)選擇變頻器電壓等級(jí)會(huì)造成變頻器燒毀。

五、ABB變頻器的使用

ABB變頻器以穩(wěn)定的性能、低速高轉(zhuǎn)矩輸出、豐富的組合功能、高性能的矢量控制技術(shù)、良好的動(dòng)態(tài)特性及超強(qiáng)的過(guò)載能力，使得應(yīng)用廣泛。

武漢長(zhǎng)江現(xiàn)代水務(wù)發(fā)展有限公司目前負(fù)責(zé)供水范圍內(nèi)52座二次供水泵站的運(yùn)行、維護(hù)、管理的職責(zé)。在這52座二次供水泵站中使用最多的變頻器是ABB品牌，選擇的是其中ACS510系列。

ABB ACS510系列變頻器是水泵、風(fēng)機(jī)專用的變頻器，是主要用在水泵、風(fēng)機(jī)的調(diào)速以及一些輕載負(fù)荷的場(chǎng)合，采用普通的標(biāo)量控制（即V/F控制）。ABB ACS510變頻器有8種宏：ABB標(biāo)準(zhǔn)宏、3-線宏、交變宏、電動(dòng)電位宏、手動(dòng)/自動(dòng)宏、PID控制宏、PFC控制宏、SPFC控制宏。這8種宏對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的接線方式、控制線路及參數(shù)設(shè)定，在選擇好宏后，部分的參數(shù)設(shè)定就固定，節(jié)省調(diào)試的時(shí)間。目前使用最多的宏是ABB標(biāo)準(zhǔn)宏和PID控制宏。

1.ACS510變頻器接線

1.1電源的進(jìn)線接變頻器的U1、V1、W1，電纜接地接PE;電機(jī)電纜接變頻器的U2、V2、W2，電纜接地線接PE;變頻器的GND接地如果電機(jī)需要快速停機(jī)的話，需要變頻器的R+、R-側(cè)接制動(dòng)電阻，上邊有短接線的并拆除。

1.2數(shù)字控制常有開(kāi)關(guān)、繼電器等發(fā)出信號(hào)至變頻器，其連接需按實(shí)際應(yīng)用要求，一般有二種接線。

變頻器出廠默認(rèn)DI1為啟停信號(hào)（接通啟動(dòng)，斷開(kāi)停止）DI2為正反信號(hào)（接通為反轉(zhuǎn)，斷開(kāi)為正轉(zhuǎn)）。

1.3模擬輸入信號(hào)接線分電壓型、電流型及可變電阻信號(hào)輸入3種。

1.4數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)一般用于輸出變頻器的狀態(tài)信號(hào)，如變頻器準(zhǔn)備好信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)、故障信號(hào)。各輸出端可以編程設(shè)置，設(shè)置參見(jiàn)1041參數(shù)。

1.5模擬量輸出信號(hào)連接，一般變送為4-20mA用于輸出變頻器的電流值、頻率值給DCS，PLC。變頻器出廠默認(rèn)AO1為電流模擬信號(hào)，AO2為頻率模擬信號(hào)，AGND為公共端，接線接7、9或8、9接線端子。輸出端子參數(shù)可設(shè)定。

2.ACS510變頻器參數(shù)設(shè)定

變頻器參數(shù)設(shè)定是用好變頻器的關(guān)鍵，在幾百個(gè)參數(shù)中，實(shí)際應(yīng)用的最多幾十個(gè)參數(shù)。參數(shù)設(shè)定一定要正確，需要在運(yùn)行中不斷的修正關(guān)鍵參數(shù)。

2.1電機(jī)參數(shù)設(shè)定：按照電機(jī)銘牌上的內(nèi)容輸入即可。此參數(shù)在99號(hào)參數(shù)組內(nèi)。

2.2基本參數(shù)：基本參數(shù)在20號(hào)及22號(hào)參數(shù)組內(nèi)。

2.3指令輸入?yún)?shù)：此類參數(shù)在10號(hào)、11號(hào)、12號(hào)參數(shù)組內(nèi)。

2.4輸出參數(shù)“此類參數(shù)在14號(hào)、15號(hào)參數(shù)組內(nèi)。

3.ACS510變頻器運(yùn)行、維護(hù)

變頻器接線、設(shè)置參數(shù)就是進(jìn)入調(diào)試運(yùn)行階段，參數(shù)的設(shè)置要根據(jù)水泵機(jī)組及用戶用水規(guī)律來(lái)修正。通過(guò)調(diào)試達(dá)到滿足二次供水用戶的用水需求。

為使變頻恒壓供水能夠更好的工作，必須對(duì)變頻器進(jìn)行日常的維護(hù)、保養(yǎng)。在對(duì)ACS510變頻器進(jìn)行吹塵保養(yǎng)時(shí)一定要在變頻器停電的情況下進(jìn)行，這就需要提前做好準(zhǔn)備工作，并要通知物業(yè)及用戶，確保不對(duì)住戶用水造成影響。

在對(duì)泵站進(jìn)行點(diǎn)巡檢的過(guò)程中要重點(diǎn)的對(duì)變頻器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，查看變頻器的運(yùn)行數(shù)據(jù)、變頻器的運(yùn)行溫度、變頻器的故障記錄等并認(rèn)真的填寫點(diǎn)檢記錄本。

六、結(jié)束語(yǔ)

在二次供水方面使用ACS510變頻器的過(guò)程中，發(fā)揮了變頻器最大的作用，非常有力的保障了住戶的正常用水需求。有效的提高了工作效率，降低了運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的結(jié)合。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《ACS510變頻器用戶手冊(cè)》

[2]《ABB變頻器工程應(yīng)用與故障處理》

周志敏，紀(jì)愛(ài)華 等 著 ?出版社：機(jī)械工業(yè)出版社