变频器在水厂恒压供水控制系统的应用

1、变频器在水厂恒压供水控制系统的应用1引言出厂水的恒压供水是自来水生产流程中的重要一环，送水压力的稳定及精度直接影响到千家万户的正常用水。在能源日益紧张的今天，变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果，以及在国民经济领域的广泛适用性，而且变频调速在改变水泵性能和自动控制方面优势明显。下面以揭阳市第二水厂的送水泵房恒压控制系统为例作分析。2系统分析2.1结构描述为降低生产成本，改善工艺条件，提高生产效率及安全性，消除水锤效应的破坏性，平滑调节出厂水压力。揭阳市第二水厂送水系统米用由pic、变频器（内藏pid）、变频泵、定速泵、自动化仪表及计算机等组成了串级全自动调节控制系统。如图1所示。PC

2、图1串级全自动调节控制系统泵房主要配备:1台telemecanique 公司的pic tsx8740、2台施耐德公司的 gd2377变频器、2台250kw的变频泵、3台250kw的定速泵，向城市管网供水。plc中，plc根据标准的出厂水中控室值班人员可将出厂水压力通过计算机人机界面输入到压力值与实际出厂水压力值之差，经计算，改变变频器的输出频率，调节电机转速，达到调整出厂水压力的作用，进行闭环控制。并且安装了就手动与pic自动控制两种运行模式，可以将mcc柜及现场控制柜互相切换。根据市区实际用水情况，安装了pc全自动调节程序，各用水时段压力调整如附表所示：附表各用水时段压力调整值时段0-55-

3、661616-2222-2323-0设定压力(bar)3. 644. 24. 54. 23. 822 施耐德gd2377变频器施耐德gd2377变频器具有如下特点：(1) 降低电机启动电流和配电容量，避免增容投资。在电网电压下直接启动电动机，其容量 不得大于电网容量的 1520%，选用gd2377变频器后，可把变压器的容量下降至传统驱 动方式时的4050%。(2) 降低启动机械应力，减少直接起动带来的机械冲击力和机械的磨损，延长电机及相关设 备的寿命；(3) 软起动、软停机，具有过流保护、直流侧欠压过压保护、模块过温保护、短路保护、环 境温度检测等功能；(4) 开放式操作显示键盘和屏幕，操作灵

4、活，便于故障诊断；(5) 微处理控制系统，pid控制功能，支持多种通讯接口，性能可靠；(6) 具有自动复位、自动重新启动功能，可以在故障解除或系统恢复后重新启动系统。2.3分析 plc 和内藏 pid 功能的变频器组成的变频恒压供水控制系统，由于采用串级控制系统，可以 具备以下功能 :(1) 由于副环具有快速作用，它能够有效地克服二次扰动的影响，扰动只要影响到副被控制 量，调节过程立即开始，使主被控量变量的动态偏差大为降低 ;(2) 由于副环起了改善对象动态特性的作用，因此，可以加大主调节器的增益，提高系统的工作频率 ;(3) 由于副环的存在，使系统有一定的自适应能力。为了保持串级控制系统的控

5、制性质，还应避免闭合副环进入高增益区，主回路周期t1为(1 -3)t2的区域，即t1 3t2，以免产生共振现象。2.4 自动调节关系描述(1) 从计算机输入压力设定值 (pset) ，启动变频泵， pid 调节器 (plc) 将根据用水量 q 的变化调节变频器的输出频率f，使出厂水管网压力等于设定压力(pout=pset)。(2) 当变频器频率调至最大值 (fmax) ，而送水压力仍小于设定值 pset 时， 则变频器频率调至最小值 (fmin) ，同时启动一台定速泵。即f=fmax 时，pout v pset，贝U f=fmin, 启动一台定速泵。(3) 当变频器频率调至最小值 (fmin)

6、 ，而送水压力 (pout) 仍大于设定值 (pset) 时，则停止一台 定速泵运行，同时将变频器频率上调。最大、最小转速的确定 :tmhmeter=pt10bar 10.2 + 5 lit10meterspeedmaxhz=tmh 0.714 + 23.57speedminhz=tmh 0.442 + 22.74经计算，变频器的最大频率为 50hz ，最小频率为 40hz ，即为最大转速的 80100% 。全电压起动与变频起动的效果对比在拖动系统中，决定加速过程的是动态转矩tj:tj=tm tl根据异步电动机和水泵的机械特性，可知水泵在直接起动过程中，拖动系统动态转矩tj是很大的，所以加速过

7、程很快。而采用变频调速后，可以通过对升速时间的预置来延长起动过程，使动态转矩大为减少。在停机过程中，同样可以通过对降速时间的预置来延长停机过程，使动态转矩大为减小，从而彻底消除了水锤效应。3结束语在现代自动化水厂中，采用变频调速的恒压控制系统，可以降低电耗，安全、优质、高效、低耗供水。西门子MM430变频器在恒压供水系统中的应用2009-9-15 19:59:00 来源：中国自动化网/J国自动化网2009年度评选:F责任影响力摘要：本文主要介绍西门子公司MICROMASTER430变频器在恒压供水系统中的应用，详细阐述了系统的原理、组成及调试方法。关键词：恒压供水 PID闭环控制 节能一：引言

8、城市规模的不断扩大， 高层建筑的不断增长， 城市供水的公用管网的压力已远远不能满足用户的要求，对供水的二次加压已被广泛采用。其中变频恒压供水由于自动化程度高，维护方便、具有节能功能，成为主要的二次加压方式。按供水的特性，变频恒压供水主要有分为： 恒压变流量和变压变流量两大类，在本文的中采用恒压变流量的供水方式。二：系统组成及工作原理系统为宾馆的供水系统，分为冷水、热水两大供水系统，系统单线如图1Q1控制的变频器为冷水供水系统，Q2控制的变频器为热水供水系统，系统为1拖1的恒压供水，两台电机为互备，可选择使用1#泵或2#泵运行，KM3、KM8为手动工频运行选择，作为变频的维修系统备用，KM2 ，

9、KM3、 KM7，KM8为机械互锁的接触器，保证选择变频运行和工频运行的正确切换。变频恒压供水的基本原理：以压力传感器和变频器组成闭环系统，根据系统管网的压力来调 节电机的转速，实现高峰用户的水压恒定，和低峰时的变频的休眠功能，得到恒压供水和节能的目的。系统的硬件组成如下：热水系统：电机参数：Pe=15kw Ue=380v le=26.8A Ne=1490rpm变频器型号：6SE64430-2AD31-8DA0Pe=18.5kw Ie=38A压力传感器：GYG2000反馈信号4-20mA供电+24V量程 0-0.5MPa冷水系统：电机参数：Pe=22kw Ue=380v Ie=39.4A Ne

10、=2940rpm变频器型号：6SE64430-2AD33-7EA0Pe=30.5kw le=62A压力传感器： GYG2000反馈信号4-20mA供电+24V量程 0-0.5MPa三：PID闭环控制功能的实现及调试方法西门子MICROMASTER430变频器的内置PID功能，利用装在水泵附近的主出水管上的压 力传感器，感受到的压力转化为 4-20mA电信号作为反馈信号。根据宾馆的层高设定压力值 作为给定值，变频器内置调节器作为压力调节器，调节器将来自压力传感器的压力反馈信号与出口压力给定值比较运算，其结果作为频率指令输送给变频器，调节水泵的转速使出口压保持一定。即当用水量增加，水压降低时，调节

11、器使变频器输出频率增加，电机拖动水泵加 速，水压增大；反之，当用水量减少，水压上升，调节器使变频器输出频率减少，电机拖动 水泵减速，水压减小。由于压力传感器是两线传感器在接线必须采用正确的接线方式，将变频器的+24V控制电源连接到传感器的+端，传感器的-连接到PID的+输入，同时还必须将 PID的-端连接到变频 器控制电源的0V端。具体接线图如图 2图2两线制传感器接线图图2中把传感器送回的电流信号送入到变频器的模拟量输入2作为反馈值，根据宾馆的层高设定的压力值为 0.35MPa,对应输出频率为 35Hz，对应反馈电流闭环控制功能 的具体参数设置如图 3图3 MM430内置PID软件连接图、参

12、数的设定方法：PID主设定值P2253可选择的源有以下几种， 模拟输入、固定PID设定值、 已激活的PID设定值，在本系统中采用固定给定值。PID反馈值P2264可选择的源为模拟输入1或模拟输入2在系统中采用模拟输入 2，系统的PID参数设定如下：P070 仁99 P2200=722.0 P2016=1 P220 仁70% P2253=2224 设定主给定值固定值为35Hz。P2264=755.1设定反馈值为模拟量输入2。上述参数设定好以后，设定P2200=1，使能PID功能，设定P2250=1进行PID自整定，整定完成后，采用了整定后的积分和比例参数基本满足了系统的工艺要求。PID调试的注意

13、事项：使能PID功能后系统的加减速时间为P2257、P2258的设定值，而不是原来的P1120、P1121。使能PID功能后PID的限幅值的上升、下降时间 P22936必须根 据系统要求进行设定，否则变频器将报故障 F0002。为提高系统的抗干扰能力，要求根据现场 的实际情况，对反馈值进行滤波环节处理，在本系统中因为主给定设定值采用固定给定，所 以对主给定设定值不必进行滤波环节处理。四：节能功能的实现在PID控制过程中，当反馈信号大于主设定频率时，系统偏差（ AP）为负，此时电动机的 频率逐渐降低，但仍在不停运转，在系统偏差不断调节的同时，系统不断消耗电能。为了实 现节能，西门子对 MM430

14、变频器设计了节能控制功能。出发点如下：当电机的频率降低到 某一比较频率（P2390）时，激活节能定时器（P2391），当定时时间到期时，按斜坡下降 时间停车，即输出功率为零，在无输出的情况下，系统偏差会迅速从负到正变化，当偏差超 过某一设定值（P2392）时，再起动电机，当电机频率按斜坡上升时间升到某一值时（此值 稍大于P2390设定频率），投入 PID，使系统恢复正常控制。参数的设定方法：P2390要低于PID主设定值所对应频率一定幅度，以保证系统实现正常的PID控制，如果P2390太小，节能又不易投入，在本系统中设定 2390=20Hz , P2391定时 器时间的设定要依据系统的响应速度

15、，如果系统响应时间快， 则P2391应设定较小的值。在本系统中，P239仁 900 秒，P2292=0.5。设定参数的注意事项：系统的节能功能投入后，PID功能则解除，所以系统的加减速时间P1120、P1121必须根据需要进行设定，最高、最低频率必须设定。五：结束语系统调试完毕后已投入运行，从运行效果看，系统的运行水压稳定，响应速度快，得到了设 计要求，节能效果比较明显。参考文献：1 MICROMASTER 430 通用型变频器使用大全2 MICROMASTER 430 使用说明书西门子MM430变频器在一控三恒压供水方式中的应用2007-01-31来源：中国自动化浏览：270西门子MM43C

16、变频器一控三恒压供水方式中应用摘要：使用西门子MM430系列变频器控制一台变量泵两台工频泵实现恒压供水控制。两台工频泵运行/停止由变频器输岀端子实现控制。关键词：变量泵工频泵无扰动切换 循环运行。一:控制对象：三台45KW青水泵电机。二：设备参数：变量泵使用变频器 MM430-45KW空制运行，另两台工频泵采用西门子3RW30软启动器控制启/停。三：控制原理：西门子变频器控制1#变量泵与管道压力变送器构成闭环控制系统，当变频器运行到全速而反馈压力仍达不到设定值时，变频器首先降速到频率设定值，同时内部1#继电器动作触发2#泵软启动器开始运行工频泵，投入2#工频泵运行。这时变频提速，寻找恒压点完成

17、第一级无扰动切换。又当变频器运行到全速时反馈压 力仍达不到设定值时，先降速后内部2#继电器动作触发3#软启动投入3#工频泵。当变频器运行到低速而监测达到压力设定时，切除工频泵之前，变频首先提速后，再将先投入工频泵切除。工频泵投切分级循环方式可定义。四:系统构成：变频控制系统原理变频器接口图：1.主要技术参数:(1) 主回路电源：三相五线制。380V+10%(2) 控制回路电压：220V2.系统性能特点：(1)具备2#/3#泵运行方式选择开关：实现由变频器联动控制，或单独用手动方式软启运行。(2)1#变量泵始终变频器控制，运行于自动恒压供水方式下。2#/3#两台定量泵工作循环方式变频器相应参数进

18、行定义。无扰动切换方式使工频泵投/切过程中对系统水压冲击最小。七：变频器主要调试参数：i.卜委我桔圖孑*为正貨:3-99霜,n-鼻it予丁股邁丘再pr广益时$枚違珪rrfy-亦H叶ZJ.O/込京捕宓磚予 19. 10 11J-1a册淞n定丈空卩需躊子3.F为敦器运匚昇4苕字；慌号化 r C.IJ无扯恫擴点变綸行孵肓井忻7卜P228O=O4P1 10 P22E -0.02tIIP23-Q2.2说罡场十l亍戟:t说:t七.现场应用照片:八.应用体会:使用西门子MM43C变频器组成一控三台运行方式，其变频器内部供水软件应用灵活运行可靠。参考文献：1、西门子变频器MM440使用大全。恒压供水1引言水泵

19、作为供水工程中的通用机械，消耗着大量的能源，电耗往往占制水成本的60%以上，在我国，每年水泵的电能消耗占电能总消耗的21%为了节约降耗，必须采取调节措施使泵站适应负荷变化的运行。本文介绍一种变频调速恒压供水系统，该系统可根据管网瞬间压力变化，自动调节某台水泵的转速和多台水泵的投入及退出，使管网主干管出口端保持在恒定的设定压力值，并满足用户的流量需求，使整个系统始终保持高效节能的最 佳状态。2系统主要性能与特点(1)可实现恒压变量、双恒压变量等控制方式，多种启停控制方式，定压精度三 1%；(2) 变频器对电机进行软启软停，减少设备损耗，延长电机寿命(3) 具有自动、手动及异地操作功能；智能化控制

20、，可任意修改参数指令(如压力设定值、控制顺序、控制电机数量、压力上下限、PID值、加减速时间等)；(5) 具有完善的电气安全保护措施，对过流、过压、欠压、过载、断水等故障均能自行诊断并报警。3变频恒压供水控制系统设计3.1变频器恒压供水系统简介恒压供水是指用户端不管用水量大小，总保持管网中水压基本恒定，这样，既可满足各部位的用户对水的需求， 又不使电动机空转，造成电能的浪费。 为实现上述目标，需要变频器根据给定压力信号和反馈压力信号，调节水泵转速，从而达到控制管网中水压恒定的目的。变频器恒压供水系统如图1所示。图1变频器恒压供水系统连接图该系统主要由3台水泵、1台变频器、PLG PID及线性压

21、力传感器等组成。其中PLG PID调节器和压力传感器组成闭环反馈控制系统。PLG控制各台水泵的运行状态如工频运行、变频运行、停止)，从而控制水泵的运行台数，在大范围上控制供水的流量；PID调节器控制变频器对变频泵进行速度调节，在小范围上控制供水的流量。水泵的速度调节采用变频调速技术，利用变频器对水泵进行速度控制，采用“一变多定”的控制方式，并根据PID调节器输出电流信号驱动变频水泵。3.2主电路设计 该系统包括3台水泵电动机 M1、M2 M3其中M1的功率为45kW M2为 22kW M3为22kW该系统为一台变频器依次控制每台水泵实现软启动及转速的调节，实现 恒压控制。系统具有变频及工频两种

22、运行状态，当变频泵达到水泵额定转速后，如水压在所设定的判断时间内还不能满足恒压值时，系统自动将当前变频泵状态切换为工频状态，并指 示下一台泵为变频泵。主电路如图 2 所示。图2 变频器恒压供水系统主电路其中接触器 KM2 KM4 KM6分别控制 M1 M2 M3工频运行，KM1 KM3 KM5分别控制M1 M2 M3变频运行，KM0控制变频器的工作。选用西门子公司最新的专用变 频器MICROMASTER E(型变频器。艾兰德变频器的功能有 :(1) 优化的输入输出功能 ;(2) 优化的调试过程：仅12个基本参数设定便可满足绝大多数的HVAC应用；(3) 通讯功能：内带的RS-485可简便地与D

23、DC从站或楼宇管理系统连接通讯，速率可达 19200bps； 可与所有感应电机匹配：通过简单的参数设定即可使Eco与各种电机适配，Eco内带电机保护功能，防止电机过热 ；(5) 多电机传动功能 ： 可控制一组电机以同一频率运行 ；(6) 捕捉再启动 ： 为确保电源故障恢复后的正确自动再启动， 即使电机还在运转， 控制系统会 控制变频器输出与电机同步的频率 ；(7) 能耗的优化 ： 在达到给定值后，控制系统会自动优化电机的能耗 ；(8) 高启动转矩 ： 即使在长时间的运行之后， 仍可确保各种泵类负载的稳定启动， 在加速时， 会自动提供附加的启动转矩 ；(9) 内带PID控制模块:PID功能可与外

24、部的传感器直接连接，可以实现精确的流量、压力或 温度控制，可接收010V, 020mA或 420mA标准反馈信号。闭环系数均可调节以实现不 同应用时优化 准确的控制。3.3控制电路设计 控制电路包括继电器控制电路及PLC控制电路。继电器控制电路图如图 3 所示。图 3 继电器控制电路其中接触器 KM2 KM4 KM6分别控制 M1、M2、M3工频运行，KM1 KM3 KM5分 别控制M1 M2 M3变频运行，KM0控制变频器的工作。KA(KA6为中间继电器，它们分别控制KM(KM6工作。HL0HL6为指示灯，其中HL0为电源指示灯，HL1HL3分别指示 M1 M3的工频运行，HL4HL6分别指

25、示M1M3的变频运行。图4系统PLC控制电路 图4给出了系统的PLC控制电路。图4中SA7为手动/自动控制转换开关，SA8为自动起/停控制转换开关，P1为压力上限，P 2为压力下限，SA1为1#水泵手动起动开关，SA2为1#水泵手动停止开关，SA3为2#水泵手 动起动开关，SA4为2#水泵手动停止开关，SA5为3#水泵手动起动开关，SA6为3#水泵手动 停止开关，KA0KA6为中间继电器，它们分别控制 KM(KM6工作。3.4 PID调节器电路PID调节器电路如图5所示，PID调节器的引脚11、12为电流输出信号， 接图1中的变频器的引脚 3、4, PID调节器的引脚18接图3中的PLC输入端

26、子X4, PID调 节器的引脚19接图3中的PLC输入端子X5。PID调节器接受压力传感器送来的压力信号， 自动调整变频器的频率给定输入， 从而控制变频器的输出电压， 进而控制变频泵的转速， 实 现变频泵水流量的稳定控制。 图 5 PID 调节器电路 4 结束语 变频恒压供水在企业及高层 生活小区的应用越来越广泛， 它可取代传统的水塔、 高位水箱或气压罐等供水方式， 不仅节 能效果显著， 还可以极大地改善系统的工作性能， 并能延长系统的使用寿命， 具有良好的技 术、经济效益。MM4 AOP 不正确的故障描述显示问题 :AOP上显示的故障描述是错误的，正确的应该是什么？解答:A03/1.59版本

27、的 AOP( MLFB:6SE64OO-OAPOO-OAA0，对下列故障的描述是错误的：F0042 = Motor TemperatureFOO9O = Rectifier over TemperatureFOO23 = Rectifier over Temperature在手册 Parameter List (参数表)的“故障和报警”部分可查询到上述故障的准确描述：FOO42 = Speed Control Optimisation FailureFOO9O = Encoder feedback lossFOO23 = Output faultAO5/1.59版本的AOP已解决上述问题。订货

28、号( MLFB)： 6SE64OO-OAPOO-OAA1请进一步参考更新信息 : “ Release for sale and general availability of the innovated AdvancedOperator Panel (AOP) for the standard MICROMASTE4R2O and 44O inverters with important information and instructions on its use” (仅限于通过 INTRANET访问)编写: A&D SD CST关键词：MICROMASTER, MM440, AOP,错误的故障描述条目号 : 2227995O 日期: 2OO8-O5-15QUESTION:The fault descr