变频调速在水泵恒压供水系统中的应用
变频调速技术在水厂中的应用与实现
变频调速技术在水厂中的应用与实现摘要变频调速技术能够有效的降低能耗,增加产品的质量和产量,在现实的生产活动中具有广泛的应用价值。
本文总结了变频调速技术在水厂主要环节的应用及实现过程。
关键词变频调速技术;水厂;应用中图分类号tu991 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)43-0087-021 泵房恒压供水系统1.1变频调速技术在泵房恒压供水系统中的应用在水厂的供水过程中,水泵的流量往往受到许多外界因素如外界用水情况的变化而变化,而且水泵的扬程也会受到来自流量以及吸水井水位等因素的影响。
所以为了使水泵总能够维持在一个相对高效的工作区间内,必须进行一些人为的控制。
以前为了达到这样的目的,往往采用的方法是利用阀门或者多台水泵投切进行控制,但这种方法往往效果不佳,并且操作时的不确定性因素较多。
为了解决这一问题,水厂一般采用把大功率变频器应用在水泵上的方法,利用变频调速技术使水泵一直处于一个相对高效的区间内工作,从而既实现节能降耗的目的,又使得水厂的产量和质量更上一层楼。
1.2变频调速技术在恒压供水系统中的实现变频恒压供水系统的调节方法是pid算法,系统具体的调节过程如下所述:1)由计算机通过plc对变频泵输入供水压力设定值pset,当运行变频泵时,为了使管网内的压力pout与设定频率pset 基本相等,水泵上的变频器会根据供水管网中的压力变化,自动对变频泵的频率f进行调节,最终达到对供水管网内压力的调节目的;2)当供水管网压力小于设定的压力时,在水泵变频器的调节下,水泵的频率不断上调,一直达到最大值fmax。
如果此时的送水压力仍然小于电脑的设定值时,即poutpset)时,则恒压供水系统的plc就会发出指令停止一台供水定速泵,同时将变频泵频率逐步上调,直至达到设定值;若供水变频泵频率再次调至最大fmin则会再次重复这一过程直至达到预设压力。
2 滤池反冲洗系统2.1变频调速技术在滤池反冲洗系统中的应用为了使滤池的效率值不断提高,必须要对滤池进行必要的清洗,从而使滤池不断的恢复并继续发挥自己的功效,滤池反冲洗就是解决这一问题的最好手段。
变频器在恒压供水系统中应用
浅谈变频器在恒压供水系统中的应用摘要:在“高产、高能、高效”的三高社会中,如何有效的提高经济效益成为企业的重中之重。
其中,提高设备技术含量,加强技术革新是重要手段之一。
本文主要阐述变频器在工厂恒压供水系统中的应用,分析了恒压供水系统的工作原理及其系统功能。
关键词:变频器恒压供水系统工作原理l 引言恒压供水控制系统的基本控制策略是:采用电动机调速装置与可编程控制器(plc)构成控制系统,进行优化控制泵组的调速运行,并自动调整泵组的运行台数,完成供水压力的闭环控制,在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。
系统的控制目标是泵站总管的出水压力,系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较,其差值输入cpu运算处理后,发出控制指令,控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速,从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。
随着电力电子技术的发展,电力电子器件的理论研究和制造工艺水平的不断提高,电力电子器件在容量、耐压、特性和类型等方面得到了很大的发展。
进入90年代电力电子器件向着大容量、高频率、响应快、低损耗的方向发展。
作为应用现代电力电子器件与微计算机技术有机结合的交流变频调速装置,随着产品的开发创新和推广应用,使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术革命。
目前自动恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频技术,而系统的控制装置采用pi 控制器,因plc不仅可实现泵组、阀门的逻辑控制,并可完成系统的数字pid调节功能,可对系统中的各种运行参数、控制点的实时监控,并完成系统运行工况的crt 画面显示、故障报警及打印报表等功能。
自动恒压供水系统具有标准的通讯接口,可与城市供水系统的上位机联网,实现城区供水系统的优化控制,为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。
2 组成及工作原理一般供水系统三台泵组成,每台泵的出水管均装有手动阀,以供维修和调节水量之用,三台泵为一台小泵两台大泵组成,小泵为1 5kw大泵为30kw,三台泵的协调工作以满足供水需要。
变频调速技术在恒压自动供水系统中的应用
3 运行效果分析
3.1 理论分析
从式(1) , (2) , (3)可以推导出, 电动机所消耗 的功率(在此忽略损耗, 认为与水泵的轴功率相等)
抚 力 传 启 摇
含4 -)d: I4 f
变 倾 拼
电 动 机 电 动 机 一 一 电 动 机 电 动 机
行了恒压供水改造, 并利用单片机技术进行阀门开 度控制, 实现了供水系统自 动化, 达到了 恒压运行,
节能效果明显。
系 一 水 泵 一 一 水 泵 一 东 泵
1 系统组成及特点
变频调速恒压供水系统结构见图 1。该系统共 有 4 台机组, 控制系统由变频器、 控制装置( 以单片
我区某水厂采用 VVVF 变频器对水泵机组进
供电电源:交流 10kv,50Hz; 水泵配用电 机:10KV/ 1000KW; 运行方式:全 自 动连续运行, 具有手动切换功
能; 单级水泵扬程:72 米。 本系统组成的最主要特点是: 采用变频、 工频 切换运行功能, 即当变频器带动电动机运行到工频 频率时, 由单片机组成的控制装置自 动地将这台电
机为核心) 、 信号传感器、 电动执行器等组成。系统 的控制量为。 的管道压力信号,由安装在供水 ^-5v 管网人口的压力传感器来提供, 控制装置将管网的 压力信号与系统的给定值相比较, 根据压力偏差进 行闭环调节, 控制变频器的输出频率和水泵的运转 状态, 从而改变供水管网中的水压大小, 使系统达
环调频, 合理利用资源之目的。
其中QI,H, 为转速n, 和P, 时的流量、 压力(扬 程) 和轴功率, Q2,H: 和P: 为转速n2时的流量、 压 力(扬程)和轴功率, 即流量与转速成正比, 压力(扬 程)与转速的平方成正比, 轴功率与转速的立方成 正比。 可见, 改变水泵的转速, 即可成平方倍的改变 水泵的输出压力, 进而改变管网的供水压力, 并成 立方倍的改变轴功率。例如, 电动机转速下降为额 定值的80%时, 流量减少 20%, 压力减少36%, 而轴
变频调速技术在风机、水泵控制系统中的应用
领域 普 遍 ; 电 能 耗 损 和 譬 如 阀 门 、 扳 有 关 配 置 的 节 流 亏 损 以 及 如 下 关 系 : 其 档
保 护 、 理 花 费 占 到 制 造 工 本 的 7 2 % 。 一 笔 非 常 大 的 制 造 花 费 修 %一 5 是 花 销 。随 着 财经 改 制 的不 停 深 人, 业 经 济 的市 场 竞逐 的不 停 加 重 ; 商
4 9
7 . 29 5 2 L
3 . 43
、
风 机 水 泵 控 制 设 备 现 状
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在 各 种 工 业 用 风 机 、 泵 中 。 锅 炉 鼓 、 风 机 、 井 、 心 泵 水 如 引 深 离 等 , 部 分 是 额 定 功 率 运 行 , 机 流 量 的 设 计 均 以 最 大 风 量 需 求 来 大 风 设 计 , 调 整 方 式 采 用 档 板 , 门 、 流 、 停 电 机 等 方 式 控 制 。 法 其 风 回 起 无
形 成 闭 环 控 制 , 很 少 考 虑 省 电 。水 泵 流 量 的 设 计 同 样 为 最 大 流 量 , 也
6 0 5 0
6 0 5 0
3 6 2 5
2 . 16 l. 2 5
压 力 的调 控 方 式 只能 通 过 控 制 阀 门 的大 小 、 机 的启 停 等 方 法 。 电 电
由上 表 可见 : 需 求 流 量 下 降 时 , 节 转 速 可 以节 约 大 量 能 源 。 当 调 例 如 : 流 量 需 求 减 少 一 半 时 , 通 过 变 频 调 速 , 理 论 上 讲 , 需 当 如 则 仅 额定 功 率 的 1 5 , 可 节 约 8 . % 的能 源 。 2.% 即 75 四 、 泵 变 频 调 速 控 制 系 统 的 设 计 水
变频调速技术在恒压节能给水系统上的应用
该 供 水 系 统 装 置 2台 供 水 泵 。 配 套 电 机 电 压 为 3 0 运 行 的 先 后 顺 序 依 次 退 出运 行 , 水 泵 的 损 耗 均 衡 。 其 8 使
投入 1台 或 2台水泵 运行 的基础 上。 过 调节水泵 出 口阀 通
门开 启 度 大 小 来 调 节 供 水 量 及 水 压 , 样 做 一 是 调 节 精 度 这 差 、 压 不 稳 定 , 水 质 量 无 法 保 障 , 需 要 专 人 看 管 ; 一 水 供 且 另 方 面是 水 泵 在 高 能 耗 、 效 率 的 工 况 下 运 行 , 能 浪 费 大 ; 低 电
1 压力传感 器; . 制器 ; . . 2控 3 变频调速 器; . 4 恒速泵控 制 器;. 5 自动 切 换 装 置 ; . 泵 机 组 ; . 阀 ; 6水 7闸 8逆 止 阀
图 1 闭环恒 压变频调速 系统 3 水泵变频调 速恒压节能供 水原理分 析
3 1 水 泵 变 频 调 速 原 理 .
同时, 由于阀门 的强制节流使 泵形成漩 涡冲击 、 产生 强烈的
振 动 和 噪 声 , 响 水 泵 的使 用 寿 命 。 大 维 护 修 理 工 作 量 。 影 增 19 9 8年 我 们 对 该 供 水 系 统 进 行 以“ 压 、 能 ” 目 恒 节 为 标 的 技 术 改 造 。 采 用 闭 环 控 制 变 频 调 速 技 术 、 据 水 压 的 根 变化, 过 改变 水 泵电机 的电 源频率, 节 水泵 的工况。 通 调 进 而 达到恒 压供水和节 能的 目的。
近 些 年 来 , 了 提 高 给 水 系 统 供 水 质 量 、 低 运 行 费 自动 响 应 其 工 作 频 率 满 足 该 时 供 水 管 网 流 量 和 压 力 要 求 。 为 降 用 。 频 调 速 技 术 在 逐 渐 得 到 应 用 。 我 们 对 平 顶 山 市 某 厂 若 用 水 量 减 少 。 变 Ⅱ号 泵 的 工 作 频 率 降 至 频 率 极 限 ( 流 量 输 无 生 活 供 水 系 统 的 技 术 改 造 进 行 了 研 究 与 设 计 。 恒 压 供 水 出)控 制点的压力仍大 于设定值 , 系统 指令 I号泵停机, 其 , 则
变频调速在恒压供水系统中的应用
. 3 起动 平稳 用水高峰 期没水 严 重影 响人们 的生活 , 在高 峰期 过后住在低层 1
的 居 民又 由 于 压 力 过 大 , 容易产生爆 管现象。 以上这些情况对供 水 系 统 提 出 了新 的 要 求 , 供 水 系 统 应 依 据 不 同时 段 对 水 量 的 不 同 需求 , 给 水 压 力 相 应 的发 生 变 化 , 用 水 高 峰 期提 高水 压 , 用 水 少 时 水压降低, 合理调节供水压力, 提高供水质量。
2o1 3 21
变频调速在恒压供水系统 中的应用
屈 文 斌
( 陕西工业职业技术学院, 陕西成 阳 7 1 2 0 0 0 )
摘要 : 针 对 在 用 水 过 程 中 缺水 或水 压 不 够 及 在 用 水 量 少 时 , 水 压 过 大 产 生 爆 管 的 问题 , 在 供 水 系 统 中采 用 变 频 器 , 根 据 给 定 压
力信号和反馈压力信号调节水泵转速 , 使管网中水压恒定的 同时, 实现 了用 水量 与给 水量 的最佳 匹配 , 达到 了节能、 节水 的 目
的。
关键 词 : 恒压供水 ; 变频器 ; 调速控制 ; 节 能
r ’ l ■ ’ ’ 1 ne appl ' i ‘ c at J i ‘ on 0I n t 一 r equenc y Cont ・ r ol 1 1 ● n eons t ・ ant - pr ess Ure w at ・ er
或供 水压力不 足事 件的发生 , 由于供水压力 不足, 可 能会影 响产
品的产量或质量 , 且会导 致部分设备不 能正常工作, 严 重 时 甚 至 会造 成设备损坏 ; 居 民 的 生 活 用 水 同样 受 到 供 水 压 力 的影 响 , 如
浅谈自来水供水中水泵变频调速技术的应用
1 变频调 速基 本工作原理 .
中得 到了越 来越 广泛的应 用。
显著 。 并且 由于采用 变速 调 节 , 采用 阀1 - ]
通过 改 变供 给 电动机 电源 的频 率值 之为变频 调速 。
2 变频调 速技 术的应 用 .
由于恒 速 电动机 利 用阀 门调 节供水 调节 时不 必要的阀门 压头损 耗也避 免
通 过 流 体 力学 的基 本 定 律可 知 : 泵 泵的叶 轮 转 速 之间存 在 着 一定 的比例 关 管网的压力变化) 自动调节系统的运行参
即 在 类设 备 、 风机 都属 于平 方转 矩 负载 , 流量 系 , 水 泵 流 量与水 泵 转 速 的 一次 方 成 数 , 用水 量 发 生变 化 时保 持 水 压 恒 定
性 。 是 由于 通 用 三相 异 步 电动 机 的 结 但 变频 调 速控 制是 厘压供 水 系统 的核
的时 候 , 电机 的转 速 应降 低2 %, 泵 的 心部分, 个系统 见图1 O 水 整 。 电耗 将 降低 5%; O 当水 泵 的流量 降低 5% 0 图 中, 泵电机 是输 出环 节, 速 由 水 转
42 I .带PD回路调 节器和 P c L 的控 制方式
了操 作人员 的劳 动 强度 。
准确 , 可对 该信 号设 置滤波 时 间常数 , 同
. 时 还可 进 行 换 算 反馈 信 号 , 系统 的调 6 给水 行业 采用变 频调 速技术 应注 意的 使 问题
在 该 方 式 中, 变频 器 的作 用是 为 电 试非常 方 便、 简单 。 动 机 提 供 可变 频 率 的 电源 , 现 电动 机 44 实 .供水专用变 频器 的无极 调速 , 从而 使管 网水压 可控 。 感 传
变频调速节能原理在供水系统中的应用
至用 户
随用水 量 的变化 而 变化 ,实 现变 频 、恒 压 、无级 调 速 的 供 水 系统 ,从而 达 到节 能 、节水 、充 分 利用 设备 、高可 靠 性 、高 自动化 程度 的 目的 。
复循 环 调 节 就 使 水 管 网
水 的压力 达 到 一恒 值 , 图 1 节能 供水 系统 控制原 理 图
第 2 6卷 第 5期 2 0 1 3年 9月
机 电产 品开 发 与 新
De v e l o p me n t & I n n o v a t i o n o f Ma c h i n e r y& E l e c t r i c a l P r o d u c t s
VO I . 2 6, NO. 5 Sep . , 20 1 3
器 ,用 以 调 节 水 泵 的 转 速 。 当 用 户 用 水 量 增 大 ,水 管 网
2 变频 式 恒 压 供 水 自动 控 制 系统 的工 作原 理
变 频 式 恒压 供 水 控 制 系 统 的工 作 原 理 如 图 2所 示 。 其 工 作原 理是 : 自来 水管 网或 其 它水 源提 供 的水 进入 蓄 水 池 后经 加压 水 泵加 压后 进 入用 户管 网 管路 .通 过压 力
p i e a nd re f q u e n c y c o nv e ni o n s p e e d c o n t r o l mo de , a n d t o t he 4 p u mp s t o s p e c i ic f c o n t r o l i s d i s c u s s e d i n d e t a i l a s a n e x a mp l e . Ke y wo r d s :e n e r g y—s a v i ng p r i n c i p l e; wa t e r s u p p l y s y s t e m ;  ̄e q u e n c y c on v e  ̄i o n s pe e d c o n t r ol mo de; a p p h c a io f n
水泵变频调速技术在供水系统中的应用
水泵变频调速技术在供水系统中的应用摘要:近年来,变频调速技术在供水系统中发展很快,但实际应用中仍然存在误区,导致节能效果不尽人意。
本文针对水泵变频调速技术的特点,对其在供水系统中的应用简单谈一下看法和经验,以供参考。
关键词:变频技术;水泵;供水系统;应用1水泵变频调速技术的节能作用水泵节能离不开工况点的合理调节。
调节方式一般有两种:一种是管路特性曲线的调节,如关阀调节;另一种是水泵特性曲线的调节,如水泵调速、叶轮切削等。
在节能效果方面,改变水泵性能曲线的方法,比改变管路特性曲线要显著得多。
因此,改变水泵性能曲线成为水泵节能的主要方式。
而变频调速在改变水泵性能曲线和自动控制方面优势明显,因而应用广泛。
变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系:n=60f(1-s)/p式中:f——水泵电机的电源频率(Hz);p——电机的极对数;由上式可知,均匀改变电动机定子绕组的电源频率f,就可以平滑地改变电动机的同步转速。
电动机转速变慢,轴功率就相应减少,电动机输入功率也随之减少。
这就是水泵变频调速的节能作用。
在实际生产中,工频运行的水泵比采用调频的水泵大概多耗能30﹪左右。
2水泵变频调速技术的影响因素水泵调速一般是减速问题。
当采用变频调速时,原来按工频状态设计的泵与电机的运行参数均发生了较大的变化,另外如管路特性曲线、与调速泵并列运行的定速泵等因素,都会对调速的范围产生一定影响。
超范围调速则难以实现节能的目的。
因此,变频调速不可能无限制调速。
一般认为,变频调速不宜低于额定转速50%,最好处于75%~100%,并应结合实际经计算确定。
2.1水泵性能对调速范围的影响对于同一台水泵来说,当输送介质不变仅转速改变时,其性能参数变化遵循比例定律。
即流量与转速的一次方成正比,扬程与转速的二次方成正比,轴功率与转速的三次方成正比。
但是在实际使用中,水泵比例定律的运用是有条件的,当管路阻力曲线静扬程等于零时,水泵变频前后工况基本符合比例定律的规律。
变频调速在恒压供水系统中的应用
用一台调速装置自动控制并调整两台泵 QZHP Y 的输出功率。调速供水系统图中调速装置包 P. 二 括一台变频器、一块扩展板和一套控制配电 10 2 7 1o 盘 (可由PLC 取代) 以及安装在主管上的压 这样整个供水系统所具有的节能潜力为: 力传感器。传感器所采集的压力信号是整个 W=(P- P,)t 系统的基本参数。管网压力仅靠一台泵调速 其中 P 为整个系统水泵所有消耗的总轴 功率(KW),t 为水泵的年运行时间(小时/ 年)。 运行就可保证水压,另一台泵如长期不用将 出现腐蚀。调速系统为防止出现此种情况特 管网特性曲线与水泵特性曲线之交点即 动换泵功能, 防泵锈死。 并且调速系统 为泵的正常使用工况点。从管网特性上求的 设有自 管网实际所需的性能和水泵与管网性能的匹 一旦发生故障可立即用手动控制恢复恒压。 其控制图、主线路图如图2(a ) (b ): 配情况,以此作为水泵节能的依据。
1 引言 我单位及部分自备水源住宅居民供水大 多采用一台主泵加一台副泵直接向供水管网 供水的方式。由于整个供水系统没有一个水 塔等恒压装置,完全靠人为手动控制来调节
各用水时段的供水压力,而且无水压调节装
3 水泵变速运行的可行性分析
3. 1 水泵的基本参数特性
离心泵是传送水或其他流体的机械, 广 泛运用于工业和生产供水系统中. 其输出 特 性即决定于水泵的种类也随供水管网的阻力 特性曲线不同而异。 离心泵的H- Q 曲线如图1所示。每台泵 只有在等于原设计工况 ( 点 A ) 时,效率 才为最高点。偏离这个工况点 (在B , 两 C 点间) 效率就会降低,水泵在高效率区运行 其耗能也会最省。 根据以上分析,按照供水系统的实际流
3.2 水泵 调速运 行的节电 原理
如图 3 所示: 水泵运行工况点 D 是泵的
变频调速技术在供水系统中的应用
自动化应用 2 1 4期 00 1 3
收稿 日期:091— 20 —2 2 2
变 频 节 能 及 软 起 动 系 统
黪 露 露 _ ¨l参 l 膏黪 l
,; / 】(2 】 ; 2 J(2 。 z H = n/ ) P/ = n n) 随着泵转速的下降, , n P 1 轴 功率呈3 次方关系下降, 能效果非常明显 。 节 在 实 施 变频 调 速 应 用 中 , 速在 额 定转 速 的 转 7 % ~10 0 %时, 0 系统效率变化小, 当转速低于额定转速 4 %~ 0 0 5 %时, 系统效率 明显下降, 节能效果差。 因此, 应尽量 避免电机在 低转速下运转 。
油 田供 水 系 统 设 计 , 根 据 油 田需要 可能 出现 的 是
最大瞬时流量和扬程选择离心泵, 配备的 电机功率应 与之匹配。 因此, 实际的生产参数 比设计值 低, 此时, 就 要对离心泵进行调整 。 一般情况下, 以下几种调节方 有
法: 调节 出 口阀开 启度 、 变泵 轴转 速 、 削 叶轮 外径 、 改 切
变 频 节 能 及 软 起 动 系 统
变频 调速 技术 在供 水 系统 中 的应用
宋 道 杰
( 中石 化 西 北 油 田 分公 司 油 田特 种 工 程 管理 中 心 , 疆 轮 台 8 1 0 新 4 6 0)
摘
要: 介绍 离心 泵 变频调速的 节能原理 , 出 了实际应 用中功率 的计算方 法。 给
3应用
塔河油 田供水首 站位于新疆塔克拉玛 干大沙漠 北缘的库车县境 内, 承担着塔河油田生产、 生活用水的
变频器在恒压供水中的应用
节 系统 的运行参数 , 用水量发 生变化 时保持 水压 恒定 以满足用水要 求 , 在 可降低供 水企 业生 产耗 电成本 、 提
根据 交流 电机转 速 特性 : : n
P
生产 、 生活的供水任务 , 有人值守 、 无人值守给水所共 计 28 , 3 个 每个 给水所基 本都独立 组成一个给水 系 统, 在如兰州、 川、 银 武南 、 嘉峪关 等大地区采用“ 工 频+ 变频” 的运行模式 , 在很多小站区都利用 1 台变 频器 拖 动 l台水 泵 进行 恒 压 供 水 。供 水 管 网无 论 管
(a zo a r upysco ,azo i a ueu G nuL nhu 3 0 0 C ia L nh uw t p l et n L nhur l yB r ,as azo 7 0 5 , hn ) es i aw a
Ab ta t I ril ,t e a p iai n o e u n y c n rltc n l g n t e c n tn r su trs p l y t m si t - s r c : nt 8 a t e h p l t ff q e c o t h o o yi h o sa t e s r wae u p y s se i r c c o r o e p e n o
应 用 与 试 验
・ 械 研 究 与应 用 ・ ’ 机
变 频 器在 恒 压 供 水 中 的应 用
魏 孔 明
( 州铁 路 局 兰 州供 水 段 , 肃 兰 州 兰 甘 70 5 ) 30 0
变频微控调速装置在恒压供水系统中的应用
根 据计算结果 向变频 调速器发 出调速指 令 ,使水泵减 速至
从 而 使压 力 稳 定 在H。 。这样 ,在 恒 压 变 量 工 作 方 式 下 处
改造与更新
程 即保 持泵出 口压力一 定的前提 下 ,分别测 出系统在工频 和变频状 态下 的电机 的输 入功率 ,计算 出变 频调速装置在 恒压变量供水方式下的节电率 。测试结果见表 I 。
49 . 02 . 3. 95 4. 1 2
变频微控调速 系统主要 由主控 制器 、变频 调速器和变 量控制器等所组成。 主控制器是整个 控制 系统 的心脏 ,它 自动地 全面管理
协 调 整 个 系 统 。 主控 制 器 根 据 现 场 需 要 决 定 电 机是 否 开 启 , 开 启 几 台 电机 、哪 一 台变 频 运 行 、哪 一 台工 频 运 行 ,并 根 据 需要 自动 切 换 工频 和 变 频 运行 状 态 。
p —— 电机磁极对数 ;
— —
电机定子电源频率 ,H ; z
5 ——转差率 ; △ ——转速降 ,r i。 n / n a r
通过变频装置改变电机定子电源频率 ,可改变电机同
步转速 从而使 电机 转速变化 ,这种调速方式 即为变频
调速 。
同时 ,根据水泵 ( 心泵)相 似定律 ,如 果改变水 泵 离 的转速/ 7 , ,则水泵的排量 p 和扬 程日以及p 功率都会发生 相应 的改变 ,其关系式为 :
消 耗 ,节 能 效果 非 常 显著 。
近年来 ,低压变 频调速 器在 油 田生 产 、生 活等许 多领
域 已得 到 了广 泛 的 应 用 。
恒压 变量供水是 典型 的负载 经常变 动的场 合 ,在 一天
变频调速在恒压供水系统中的应用
速就 是通过 改 变 电动 机 电源频率 实现 速度调节 的。 变频恒 压供 水 系统 采 用 一 电位 器 设 定压 力 , 采 用 一个 压力 传感 器 ( 馈 为 4 反 mA~ 0 A) 测管 网 2m 检 中压力 , 力传 感 器 将 信 号 送 人 变 频 器 PD 回路 , 压 I PD回路 处理 之后 , 出一个 水 量增 加或 减少 信 号 , I 送 控 制 电机转 速 。如在 一 定 延 时 时 间 内 , 力还 是 不 压 足或 过 大 , 通过 P C作 工频/ 频切 换 , 实 际管 则 L 变 使 网压 力 与设定 压 力 相一 致 。另外 , 随着 用水 量 的减 少, 变频 器 自动减 少输 出频率 , 调节 电动机 的转速 。
K e w o d y r s: c nsa t r su e o tn p e s r wae -u p yng y tm ;  ̄e u n y c n e tn s e d— h n i g; PI trs p l i s se q e c — o v ri g p e c a g n D
Fr q e c - o v r i g s e d- ha g n nd c n t n — e s r e u n y c n e tn p e c n i g a o sa tpr s u e wa e u p y t c n l g tr s p l e h o o y
活 的需 要 。随着 变 频 调 速 技 术 及 P C控 制 技 术 的 L
由此 可知 , 转速 F与频 率 厂成 正 比 , / , 只要 改 变频 率 厂
即可 改 变 电动机 的转 速 , 频率 厂在 0~5 Hz 当 0 的范 围 内变化 时 , 电动 机转 速 调 节 范 围非 常 宽 。变 频调
1_第六章 变频器在恒压供水系统中的应用
第一节 概 述
2.供水系统的工作点
图6-4 供水系统的工作点
第一节 概 述
(1)工作点 扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点,称为供水系 统的工作点,如图6-4中的A点所示。 (2)供水功率 PG=CPHTQ(6⁃2)
三、泵的特性分析与节能原理
1.调节流量的方法 在供水系统中,最根本的控制对象是流量,因此要研究节能问题 必须从考虑如何调节流量入手。
PID控制属于闭环控制,是使控制系统的被控量在各种情况下, 都能迅速而准确地无限接近控制目标的一种手段。 1.变频器的PID接线
第二节 变频调速恒压供水系统的实现
各种系列的变频器都有标准接线端子,只不过标识的符号各厂家 有所区别,它们的这些接线端子、功能和使用要求相差不大。 (1)PID控制基本原理接线 PID控制基本原理接线如图6-13所示。
第二节 变频调速恒压供水系统的实现
1)由于变频器内部往往具有转差初始补偿功能,因此,同是在50 Hz的情况下,水泵在变频运行时,实际转速高于工频运行时的转 速,从而增大了水泵和电动机的负载。 2)变频调速系统如在50Hz运行时,还不如直接在工频下运行为好, 这样可减少变频器本身的损耗。 所以,将上限频率预置为49Hz或49.5Hz是恰当的。 (3) 下限频率 在供水系统中,转速过低,会出现水泵的全扬程 小于实际扬程,形成水泵“空转”的现象。 (4) 起动频率 起动前,水泵叶轮全部在水中,起动时,存在着 一定的阻力。
第二节 变频调速恒压供水系统的实现
② 设定值输入端子2~5。由变频器端子2~5输入PID设定值(目 标值)。Pr.73设定为5,且AU端子开通,运行有效;否则外部输 入无效。0V电压对应0%,5V电压对应于100%变化量。 ③ 偏差信号输入端子1~5。偏差信号由端子1~5输入。当输入 外部计算偏差信号时,参数Pr.128设定为“10”或“11”。0V电 压对应0%,5V电压对应于100%变化量。 ④ 反馈量输入端子4~5。从传感器来的4~20mA 的反馈量由端 子4~5输入。4mA对应于0%,20mA对应于100%变化量。
变频调速在水厂恒压供水中的应用
恒 定来控 制 。此 时 , 当用水 量 由 Q 下 降 时 , 制 … 控
系 统通过 降低 水泵 转速来 改 变其特 性 。 由于采 用 但
如 图 1 示 ,, 所 /为水泵 特性 曲线 , 管路特 性 7 A为
曲线 , 为 管 网末 端 的 服 务 压 力 , 为 泵 出 口压
可持 续发展 的必 然趋 势 。
目前 多数 水 司恒压 供 水 是采 用 泵 站 出 口压力 作 为 反馈 信 号 , 现 闭环 调 速 , 实 保证 恒 压 供水 。与 非恒 压供 水相 比 , 无论 是节 能降耗 或减 轻工 人操作 强 度 , 压供 水都 具有 明显 优势 。但是 通 常恒压供 恒 水 也有 不 足之处 : 当用 水 高 峰 时 , 网千 米 压 损增 管 加 , 就是压 损 与 流量 的平 方成 正 比 , 致 管 网 的 也 导 末 端 水压 很 低 , 往 满 足 不 了 管 网末 端 用 水 的需 往 求 ; 当用水 低 谷 时 , 网千 米 压 损 减 少 , 致 管 管 导 网的末端 水 压很 高 , 方 面 浪 费 了水 压 、 加 了管 一 增
行 改造 。
谷 、 供水 , 平 满足用 户需 求 , 又可减 少 富余扬 程 的产 生 , 大 限度 地节 能降 耗 , 轻工 人劳 动强度 , 证 最 减 保 设 备 、 网安 全平 稳运 行 。 管
3 结束 语
综上所 述 , 以变 频 器 为 主体 、 以不 利 点 为 控 制
一
样 。要 准确 测量 显示单 元 的光谱功 率分 布 , 必须
对 系统 的光谱 灵 敏 度 进行 定 标 。A光 源 在 输 入 电
流恒 定 的情况 下 , 有稳 定 的光 谱功 率输 出 。利 用 具
变频调速在供水系统中的应用
变频调速在供水系统中的应用摘要:随着社会经济的迅速发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高,尤其是在工业系统中,对供水系统的可靠性、节能性、自适应性提出了更高的要求。
我国对电机变频调技术应用越来越广,本文就变频恒压供水系统的国内外研究现状和变频调速原理作了介绍,并分析变频恒压供水系统组成,阐述了电机变频调速系统的重要性。
关键词:供水系统变频调速PLC随着社会经济的迅速发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高;再加上目前能源紧缺,利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。
系统采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输,然后用PID对系统中的恒压控制器进行设计,该变频恒压供水系统可运用于许多实际的供水控制系统中,并能够取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。
1 变频恒压供水系统的国内外研究现状随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后,国外开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器,它是将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上,通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能,只要搭载配套的恒压供水单元,便可直接控制多个内置的电磁接触器工作。
国内在变频恒压供水系统中主要是用变频器控制水泵的转速,水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制。
可以看出,目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中,对于能适应不同的用水场合,结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性(EMC)的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够。
因此,有待于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能,使其能被更好的应用于生活、生产实践。
2 变频调速原理变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。
通常由鼠笼式异步电动机驱动水泵旋转来供水,并且把电机和水泵做成一体,通过变频器调节异步电机的转速,从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水。
变频调速技术在电厂恒压供水系统中的应用
P I D调节仪完成模拟量的采集 、运算和输 出。
下面以嵩屿 电厂生活水 系统 为例 ,介绍 变频恒 压供水系统的组成 、功能和控制效果 。
2 1 系统组 成及 功 能 .
圜
图 2 系统 控 制 原 理 框 图
系 统 原 理 框 图 如 图 l所 示 , 主 要 由 变 频 器 、 P C I 节仪 和低 压 电气元 件 组 成 。变 频 器 选 用 L 、PD调 日本 富 士 公 司 的 P 7型 变 频 器 ,P C选 用 O R N L M O C0H,PD调节仪 选 用 0 O PI 。 2o I MR N IL 系 统具有 如 下功 能 : 系统在 正 常 工 作 的时 候 ,变 频 器会 通 过 水 压 的
2 3 注意事 项 .
一
台为变速泵 ,应先将定速泵按设计额定工况运行
运行的机组切换到工频运行 ,后 投入 的机组 由变频 后 ,再用变速泵来调整系统参数。
24 应 用效果 .
该变频恒压供水 系统投 入正式运行后 ,工作稳 定可靠,性能 良好 ,维 护和检修 方便 ,供水质量 明
显提 高。不仅 改善 了工况 ,保 证 了最佳 的管 路压 力 ,
流量来 满 足 现 场 的 水 量 要求 ,这 种 方 式 容 易 造 成 管 数 ,以跟 踪设 定压 力 。
路 压力 波 动 过 大 ,维 护 费用 增 高 ,而 且 十 分 浪 费 电 能 。 目前 ,在水 泵 调 速 基 础 上 发 展 起 来 的恒 压 供 水 技 术 , 已广 泛 应 用 于 中小 型泵 站 的 运行 控 制 ,这 在 提高供 水 质 量 、降耗 节 能及 自动化 生 产方 面 ,都 有 十分 明显 的经济 效益 和社 会效益 。
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变频调速在水泵恒压供水系统中的应用李淑萍(中国铝业广西分公司,广西平果531400)[摘 要] 本文结合带有内置P I D 功能的变频器在循环水泵恒压供水系统中的应用,从系统设计、节能原理及变频调速后的效果等几个方面进行论述,验证了变频调速恒压供水系统的节电效果。
[关键词] 变频调速;恒压供水设备;节电效果[中图分类号]TM 921 51 [文献标识码]B [文章编号]1008-5122(2010)04-0048-02Application of Freque ncy Control in Constant Press ureW ater Suppl y Syste m of Pu mpLI Shu pingAbst ract :Th is paper intr oduces the application of frequency converter wh ich has bu ilt in PI D function i n constant pressure w ater supply syste m o f circulating pum p .Based upon the discussi o n of syste m design ,ener gy sav i n g pri n c i p le ,the effect after frequency control and o ther ite m s ,the po w er sav i n g effect of constant pressure w ater supply syste m o f frequency contr o lw as verified.K ey w ords :frequency contro;l constant pressure w ater supply equip m en;t po w er sav i n g effect[收稿日期]2010-01-14[作者简介]李淑萍(1965-),女,宁夏中宁人,大学本科,工程师,主要从事企业供配电与自动化设计管理和节能技术工作。
0 前言自从变频器问世以来,基于变频调速技术构成的恒压供水设备以其节能等优点在实际应用中日益得到应用;随着电力电子技术的飞速发展,变频器的功能也越来越强。
利用变频器内置的各种功能,合理设计变频调速恒压供水系统,已经成为工厂现役水泵节电和设备升级改造的有效途径。
中铝广西分公司铸造循环水站是电解铸造工艺的冷却水供应站,站内共有8台电功率为75k W 的水泵,设备运转已达15年。
由于拖动系统采用的是常规的电磁控制方式,无法稳定水压在合理的变化区间。
水泵在工频状态下运行,长期以来造成较大的电能浪费。
针对以上问题,采用变频恒压供水系统,实时调节电机驱动功率,根据水压的波动实时动态闭环调节以系统维持供水管网压力恒定。
现介绍如下。
1 变频恒压系统构成变频恒压系统控制框图如图1。
该系统由变频器、配套内置PI D 调节模块、水压检测装置及控制逻辑组成,通过检测管网压力与变频器本身PI D 模块形成闭环控制,实现压力恒定无差动态调节。
图1 恒压控制系统框图2 变频恒压系统设计2 1 控制原理设计由于水泵以前的拖动系统是以接触器为主构成的电磁系统。
因此从实用、先进和节约的原则出发,采用在原电磁系统的位置以带有内置PI D 功能的变频器为核心的变频调速系统替代原电磁系统的传统48 有色冶金节能电力节能接触器和继电器、控制器等器件。
电机的启动、停车、调速由变频器完成,电机的过载、短路等保护及变频器内部故障由变频器30A 、30C 接点发出信号并断开主回路,电机启、停命令由变频器F W D 、C M 端子输入,故障复位信号由X1、C M 端子输入。
水泵出口压力通过压力变送器P1采集4~20mA 电流信号后输入信号隔离器RP 信号隔离器RP 将信号的干扰成分滤除并送入变频器C1、11端子作为反馈值进入变频器进行PI D 运算同时根据偏差调节电机转速。
变频器运行、停车信号由Y 1、Y2端子输出。
具体电路原理如图2所示。
图2 变频恒压控制电路原理图2 2 变频器选型变频器选型时应根据异步电动机的额定电流或实际运行中的电流值(最大值)来选择变频器。
在工程中循环水泵是连续稳定运转负载,选择变频器容量时,变频器的额定电流是一个关键量,变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。
由于变频器传给电动机的是脉冲电流,其脉动值比工频供电时电流要大,因此须将变频器的容量留有适当的余量。
此时变频器应同时满足以下两个条件:P CN !KP M cos (1)I CN !K I M(2)式中:P M 、 、cos 、U M 、I M 分别为电动机额定输出功率、效率(取0 92)、功率因数(取0 88)、电压(V )、电流(A );K 为电流波形的修正系数(PW M 方式取1 05~1 0,此处取1);P CN 为变频器的额定容量(kV A );I CN 为变频器的额定电流(A )。
经将电机参数代入上述公式后得到:P CN !92 6kV A (3)I CN !140A(4)选择具有内置PI D 功能的富士FRN75P11S 4CX 变频器,该变频器额定容量114kV A,额定电流150A,可以满足以上参数要求;同时变频器内置PI D 功能,可以实现水泵流量的闭环调节。
2 3 变频器PI D 功能参数设定FRN75P11S 4CX 变频器设计技术国际领先,国内应用成熟,变频器功能菜单∀PI D 命令值#处显示压力设定值,非常适用于变频调速恒压供水系统。
在变频器功能菜单∀PI D 命令值#输入值范围为0 00~0 60,对应管网压力∀0~0 6MPa #,功能菜单∀PI D 反馈值#处显示反馈的压力值,并实现自动跟踪和反馈调节。
只要在变频器功能菜单∀PI D 命令值#输入值范围为0 58~0 62,就可完成设定,保证恒压供水系统压力控制在(0 6∃0 02)MPa 。
2 4 变频工况运行谐波抑制FRN75P11S 4CX 变频器采用低噪声控制电源系统,可以有效减小对周围传感器等设备的噪声干扰影响;标准变频器配置有连接抑制高次谐波电流的E MC 滤波器端子,通过连接经设计计算选择的E M C 滤波器后可以完全符合谐波抑制的要求。
限于篇幅,E MC 滤波器的容量选择不在此赘述。
3 变频恒压系统应用效果根据现场运行报表,按小样统计技术(每天运行电流分较高和较低各12小时两个区间,技改前、后周期分别按30d 加权计算),统计技改前、后单日负荷电流如表1所示。
表1 技改前后负荷电流对比表平均电流(较高区)/A平均电流(较低区)/A技改前75110技改后3085运行电压按380V 、功率因数cos 按0 88考虑,电费价格按现行工业电价0 52元/k W h 、水泵年运转台时按近3年的平均台时260d 考虑,节约电能和电费计算如下:P =3UI cos h 1+3UI cos h 2=3%0 38%(75-30)%0 88%12+3%0 38%(110-85)%0 88%12=486 53k W h 单台水泵每日节约电费:486 53k W h %0 52元/k W h=253元,全年单台水泵节约电费:253元/d %260d =6 58万元。
(下转第53页)49 2010年8月第4期 变频调速在水泵恒压供水系统中的应用&&&李淑萍物、胶体物质、有机物均会影响离子交换的正常进行,造成交换容量的减少,甚至树脂报废,因此前期的预处理非常重要。
该类型的废水中悬浮物是最大的危害,为此采用了固液分离和精密过滤两级悬浮物分离。
氨氮只是影响树脂交换过程中的pH 值,控制最佳的p H,就可以正常运行。
经过对重金属离子、氨氮、悬浮物方法的比选,及各种试验结果的分析,水处理的最终工艺流程确定为:利用原水中pH 值较低的条件先进行固液分离,调p H 精密过滤,树脂交换,再调p H 值鼓风吹氨,MAP 沉降除氨,见图1。
图1 废水处理工艺流程5 辅助设施再生酸、再生碱,絮凝剂的设置。
再生酸的设置浓度为2NH C,l 设6 0m 3的2NHC l 贮槽一个,提升泵一台;再生碱30%浓度的贮槽15m 3一个;6%浓度的配碱槽15m 3一个。
配碱过程中选用比例调节控制,定量的30%的Na OH 溶液与自来水1∋5 1定量供给,配制成6%的N a OH 溶液。
再生碱贮槽既做为再生碱用还做为调pH 值的碱补充剂用。
6 0m 3絮凝剂溶解槽一个,浓度为1%,6 0m 3溶液槽一个,浓度为0 1%,提升泵各一台。
精密过滤机反冲洗的压缩空气利用原有的动力控制气源,不再新设。
6 结论(1)对于含钴金属离子废水选用树脂离子交换及前期的预处理的固液分离是可行的。
采用两级串联,可以很好达到树脂饱和,提高树脂的交换容量,再生的树脂逆流供给,确保出水水质。
(2)回收利用废水中有价金属钴离子,获得了较好的经济效益。
该工程在中试厂已运行2年,回收的金属钴创造的经济效益,初期的投资已全部收回。
[参考文献][1] 华东建筑设计院.给水排水设计手册.第4册.工业给水处理,中国建筑工业出版社,第2版,2002.[2] 柴晓利,刘建勇,党小庆.注册环保工程师执业资格考试复习教程.北京:化学工业出版社,2006.(上接第49页)同时,节能技术改造后,设备和管网运行非常稳定,故障率明显降低,减少了设备和管网的维护和检修工作量,同时为企业创造了间接经济效益。
4 结束语循环水泵采用变频调速恒压供水控制装置节能改造后,取得了较好的经济效果,同时生产装备控制水平得到提高。
目前我国风机、水泵的用电量约占工业用电量的30%以上,大多数在役风机、水泵仍采用节流调节,节能潜力十分巨大。
改变风机、水泵的运行方式,实现变速动态调节,是目前企业节能降耗和装备升级改造的有效途径之一。
[参考文献][1] 满永奎.通用变频器及其应用[M ].北京:机械工业出版社,1994.53 2010年8月第4期 树脂吸附处理冶炼含钴废水的实践&&&刘 航。