ABB變頻器在恒壓供水控制系統的應用分析

　　前言：
　　
　　一般規定城市管網的水壓只保證6層以下樓房的用水，其余上部各層均須“提升”水壓才能滿足用水要求。以前大多采用傳統的水塔、高位水箱，或氣壓罐式增壓設備，但它們都必須由水泵以高出實際用水高度的壓力來“提升”水量，其結果增大了水泵的軸功率和能量損耗。
　　
　　自從通用變頻器問世以來，變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速恒壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點，使我國供水行業的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恒壓供水調速系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當今、合理的節能型供水系統。在實際應用中得到了很大的發展。隨著電力電子技術的飛速發展，變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器內置的各種功能，對合理設計變頻調速恒壓供水設備，降低成本，保證產品質量等方面有著非常重要的意義。
　　
　　一、變頻恒壓供水系統的構成及原理
　　
　　變頻恒壓供水控制系統通過測到的管網壓力，經變頻器的內置PID調節器運算后，調節輸出頻率，實現管網的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號（一般可作為管網壓力極限信號）可適時通知PLC進行變頻泵邏輯切換。為防止水錘現象的產生，泵的啟停將聯動其出口閥門。
　　
　　系統工作原理間圖如下所示。假設整個系統由四臺水泵，一臺變頻器，一臺PLC和一個壓力變送器及若干輔助部件構成。各部分功能如下：安裝于供水管道上的壓力變送器將管網壓力轉換成1—5伏的電信號；變頻調速器用于調節水泵轉速以調節流量；PLC用于邏輯切換。
　　
　　此外，上述系統還配備了外圍輔助電路，以保障自動控制系統出現故障時可通過人工調節方式維持系統運行，保證連續生產。
　　
　　二、設備選型說明
　　
　　變頻恒壓供水系統主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。
　　
　　1 供水系統選用原則
　　
　　（1）蓄水池容量應大于每小時zui大供水量。
　　
　　（2）水泵揚程應大于實際供水高度。
　　
　　（3）水泵流量總和應大于實際zui大供水量。
　　
　　（4）變頻控制柜選型：
　　
　　用戶可根據供水量和供水高度確定水泵型號及臺數，然后對控制柜進行選型。
　　
　　2 變頻器
　　
　　根據工藝要求，建議配用ABBACS600系列變頻器。ACS600系列變頻器是ABB公司采用直接轉矩控制（DTC）技術，結合諸多*的生產制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍，優良的速度控制和轉矩控制特性,完整的保護功能以及靈活的編程能力，較高的可靠性和較小的體積。
　　
　　主要技術數據：
　　
　　·功率范圍：2.2-3000kW
　　
　　·電源電壓：380/400/415/440/460/480/500VAC3相±10%；
　　
　　·電源頻率：48-63Hz
　　
　　·控制連接：2個可編程的模擬輸入（AI）；1個可編程的模擬輸出（AO）；5個可編程的數字輸入（DI）；2個可編程的數字輸出（DO）。
　　
　　·連續負載能力：150%In，每10分鐘允許1分鐘
　　
　　·串行通訊能力：標準的RS—485接口可使變頻器方便地與計算機連接。
　　
　　·保護特性：過流保護、I2t、過壓保護、欠壓保護、過熱保護、短路保護、接地保護、欠壓緩沖、電機欠/過載保護、堵轉保護、串行通訊故障保護、AI信號丟失保護等。
　　
　　外型結構緊湊，安裝方便。產品經過多種電氣安全規范認證，符合GE、UL及質量認證體系ISO9001和ISO4001等。
　　
　　ABB變頻器*的直接轉矩控制（DTC）功能是目前*的電機控制方式，它可以對所有交流電機的核心變量進行直接控制，無需速度反饋就可以實現電機速度和轉矩的控制。
　　
　　ACS600變頻器內置PID、PFC、預磁通等八種應用宏，只需選擇需要的應用宏，相應的所有參數都自動設置，輸入輸出端子也將自動配置，這些預設的應用宏配置大大節約了調試時間，減少出錯。
　　
　　3 可編程序控制器
　　
　　PLC建議采用西門子S7-200型。SIMATICS7-200可編程序控制器是模塊化中小型PLC系統，能滿足中等性能要求的應用；大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應自動控制任務，各種單獨的模塊之泛組合以用于擴展；簡單實用的分散式結構和多界面網絡能力，使得應用十分靈活；方便用戶和簡易的無風扇設計；當控制任務增加時，可以自由擴展；大范圍的集成功能使得它的功能非常強勁。
　　
　　多種的性能遞增的CPU和豐富的且帶有許多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可以*根據實際應用選擇合適的模塊。當任務規模擴大，可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展。
　　
　　三、應用范圍
　　
　　1 該系統既可用于生產、生活用水，亦可用于熱水供應，恒壓噴淋等系統
　　
　　a.可廣泛用于工業企業、生活、生產供水系統及企業自備并改造工程，自來水廠、生活小區及消防供水系統。
　　
　　b.可用于各種場合的恒壓、變壓、冷卻水和循環供水系統。
　　
　　c.可用于污水泵站、污水處理及污水提升系統。
　　
　　d.可用于農業排灌、園林噴淋、水景和音樂噴泉系統。
　　
　　e.可用于賓館、大型公共建筑供水及消防系統。
　　
　　2 技術指標
　　
　　a．zui大供水高度：200米
　　
　　b．zui大流量：1000立方米/小時
　　
　　c．壓力波動：≤0.25兆帕
　　
　　d．水泵電機功率：0.75KW-280KW