变频调速器在恒水位控制系统的应用
变频调速在恒压供水系统中的应用
变频调速在恒压供水系统中的应用发表时间：2018-11-01T17:06:56.453Z 来源：《防护工程》2018年第19期作者：杜杨[导读] 本文是针对节能和提高供水质量问题而提出的恒压供水系统设计和应用的研究．文中分析了变频调速的节能原理哈尔滨供水集团二次供水分公司摘要：本文是针对节能和提高供水质量问题而提出的恒压供水系统设计和应用的研究．文中分析了变频调速的节能原理，阐述了采用变频技术、PLC技术及自动控制技术相结合在二次供水中来实现的恒压供水控制的系统总体设计方案。
通过真实案例．该系统具有较强的功能．对供水质量、节约能源和运行可靠性具有较好的改善。
关键词：变频器；PLC；恒压供水；节能1 变频调速在恒压供水系统中的节能原理在流量稳定的情况下，恒压供水系统中水泵的额定转数基本上是相对恒定的，这种情况下根本就不需要变频调速，不需要去改变水泵的运转速度。
但是，事实上居民生活区的用水昼夜之间存在着很大的差异，当夜间所需水量小于正常用水量时，水泵运转通过阀门调节的过程中，就会有大量的能量白白消耗在管阻系统上。
如果将变频调速应用在恒压供水系统中，变频调速可以在用水需求量小的时刻降低水泵的转速，进而降低水泵运转所消耗的能耗，从而达到节能的目的。
如图1所示。
在这里，Q表示用水量，1代表阀门关小管阻特性线，2代表阀门全开管阻特性线，3代表电动机的额定转速曲线，而4 代表电动机转速下降曲线Q水泵的供水功率可表示为=Q通过对图1的分析，我们不难看出当水流量从降到的过程中，变频调速系统能够发挥作用，使水泵的运转速度下降，而阀门仍然保持在原有的状态。
在时，水泵的扬程下降到这一点，其相应的水泵供水功率和图上面积OECH 成正比，分析和比较以后，我们确定图上面积HCBF与节约的供水功率正好也成正比。
可见，使用了变频调速系统的恒压供水系统较之没有使用变频调速系统的恒压供水系统确实能够节约更多的能耗，效果显著。
正是由于变频调速系统节能效果显著，目前，绝大部分居民区的生活供水系统都采用了这种变频调速系统。
变频调速技术在全自动恒压供水设备中的应用
变频调速技术在全自动恒压供水设备中的应用交流电机变频调速技术是近年来发展起来的一项高新技术。
主要原来是根据电机不同的负荷、工艺或转矩要求，通过交流变频调速器调节电动机的转速，使其改变电机主轴的输出特性。
变频调速技术应用于水泵风机等流体负载时，可使流体的流量、压力根据实际需要自动恒压或恒流量调节。
它比采用阀门、节流孔板调节流量或压力节省电能，同时延长设备使用寿命，占地面积大，设备启动频繁，电流和水压冲击严重，设备维修量大等问题。
根据流体力学原理，水泵的流量与电机转速出正比，压力与电机转速的平方成正比，所以风机水泵采用变频调速技术后，节能效果比采用阀门控制压力或流量的方法可节电40% ~ 50%，节水7%。
常规水泵大部分时间均在额定负荷下运行，特别是自来水厂和居民区生活供水，其设计均按最大用水负荷选择水泵，而每天24h用水负荷变化很大，在夜间用水量更少，采用变频恒压供水设备，可根据用水量的大小变化，自动调节水泵转速，同时确保供水压力恒定，不仅可节约大量能源，延长设备使用寿命，又解决了水源二次污染问题，是一种十分理想的高科技节能产品。
全自动变频恒压供水设备组成及控制方式变频恒压供水设备由风泵类专用型交流变频调速器、专用微机控制恒压变流量程序软件、远转压力传感器，压力上下限控制器，放气阀门等构成。
根据不同的需要，可采取恒压控制、恒流量控制、恒温控制等多种闭环自动控制方法。
应用范围居民区、住宅楼、村镇的集中生活供水系统。
高层建筑、宾馆、饭店等生活供水系统。
综合市场、写字楼、商务楼宇的生活供水系统。
自来水厂、供水加压泵站。
工矿企业的生产、生活供水、恒压流量供水工艺流程等。
生活区、高层建筑等热水供给和热水采暖系统。
各种类型中央空调的循环泵、冷却水供应系统。
深井泵（深井泵、潜水泵）恒压供水系统。
污水处理厂、排水站的自动控制供水系统。
石油化工等行业的流体负载的流量、压力控制系统。
各类鼓风机、引风机、排风机、空调风机、冷却塔风机等风量控制系统。
变频调速在恒压供水系统中的
本系统通过智能中央处理器进 行PID控制，出水管网上的压力 控制器对水压采样并转化为相应 的电信号传送到PLC，PLC接收 到管网的实际压力信号与用户设 定的压力值进行比较，利用偏差 值控制变频器的输出频率以改变 电机输出功率。当一台水泵全速 运行仍然达不到用户设定压力时， 则将变频泵切换为工频运行，由 变频器软启动另一台泵并低频运 行。若实际压力大于设定压力时， 则自动停止工频泵，从而达到变 量恒压供水。若用水量极少时， 则停止所有主动，由辅泵和气压 罐工作恒压。
门开启度控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力,大大减少截流损失的效能。
2)当供水系统要求泵出口流量小于额定流量时，则泵转速自动降低，不仅节能可观,而
且还减少了轴承的磨损和发热，从而延长了泵和电动机的机械使用寿命,综合经济效益 明显。
节省了人力。
3)因实现了恒压自动控制，不需要操作人员对阀门频繁操作，降低了人员的劳动强度， 4)水泵电动机采用变频软启动方式，按设定的加速时间加速，避免了电动机启动时的电
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恒压供水的目的是保证无论用户用水量大小，在管网
中总保持水压基本恒定，这样既能满足用户对水的需 求，又不会使电动机空转而浪费电能。将变频器引入 恒压供水系统，水泵转速由变频器依据给定压力信号 和反馈压力信号来调节，最终使管网中水压恒定。
1）恒压供水采用变频器改变电动机转速达到水泵出口压力稳定，比靠人工操作调节阀
流冲击对电网电压造成的波动，同时也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振。
5)节电效果明显，收回投资快，且长期受益，其产生的社会效益也是非常巨大的。
系统的控制器 用水不Fra bibliotek时，恒压供水控制
是通过变频器控制电动机M1， 随着用水高峰期的到来用水 量的增加， M1的工作频率 也跟着增大，如果在M1已经 升到最大频率50Hz时，供水 压力还没有满足要求，将M1 切换到工频电源供电，与此 同时将变频器用来控制电动 机M2，通过M2补充供水。 当用水高峰期过后，用水量 逐渐降低，尽管已将电动机 M2的频率降到0Hz，但供水 压力还是偏大时，则采取关 掉工频电源供电的M1，同时 快速升高电动机M2的频率， 进行恒压控制。
变频调速器在供水系统中的应用
变频调速器在供水系统中的应用内容摘要：摘要：结合石家庄白楼宾馆供水管网改造的实例，对“变频调速器”在供水系统中的应用从“节能原理、控制方式、系统设计及变频调速后的节能效果”等几个方面进行论述。
关键词：变频调速供水系统变频恒压1 概述变频调速恒压供水控制装置能够极大地改善给水管网的供水环境，该系统可根据管网瞬间压力变化，自动调节水泵电机的转速和多台水泵电机的投入及退出，使管网主干出口端保持在恒定的设定压力值，整个供水系统始终保持高效节能和运行在最佳状态。
河北省节能技术服务中心应用微机控制变频调速恒压供水控制系统，为很多家企事业单位安装了变频恒压供水控制装置。
收到了较好的节能效果。
2 水泵变频调速节电原理异步电动机采用变频器调速的原理是：通过整流桥将工频交流电压变为直流电压，再由逆变桥变换为频率可调的交流，作为交流异步电动机的驱动电源，使电动机获得无级调速所需的电压、电流和频率。
水泵供水系统具有管网特性曲线，即通道管网的流量与所消耗的能量之间的关系曲线，它同时表明水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差，液体在管道中流动的阻力。
水泵运行工作点位置与水泵负载有关，在水泵负载经常变化的情况下，水泵不能总处在高效区域里工作。
为使水泵适应外界负载变化的要求。
我们可采用变速调节，即在管网特性曲线基本不变时，采用改变水泵转速来改变泵的Q—H特性曲线。
从而改变它的工作点，达到即改变流量又能保证水泵恒定和输入功率减少的目的。
如图1。
图1 水泵变速运行图根据水泵的相似定律，变速前后流量、扬程、功率与转速之间关系为：式中P1、H1、Q1为转速n1时的功率、扬程、流量；P2、H2、Q2为转速n2时的功率、扬程、流量。
由此可见，当水泵在变负荷工作情况下，采用变频器调节水泵电机转速时，轴功率随转速比的三次方关系进行变化，节电效果明显。
3 白楼宾馆供水泵组工作的现状与问题石家庄市白楼宾馆水泵房现有供水水泵三台，型号为65DL-4，额定扬程64m，流量30m3/h，转速1450r/min，电机功率11kW，沈阳马二家水泵厂生产。
ABB变频器在恒压供水控制系统的应用
ABB变频器在恒压供水控制系统的应用一、变频恒压供水系统的构成及原理变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置PID调节器运算后，调节输出频率，实现管网的恒压供水。
变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知PLC进行变频泵逻辑切换。
为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出口阀门。
系统工作原理间图如下所示。
假设整个系统由四台水泵，一台变频器，一台PLC和一个压力变送器及若干辅助部件构成。
各部分功能如下：安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成1—5伏的电信号；变频调速器用于调节水泵转速以调节流量；PLC用于逻辑切换。
此外，上述系统还配备了外围辅助电路，以保障自动控制系统出现故障时可通过人工调节方式维持系统运行，保证连续生产。
二、设备选型说明变频恒压供水系统主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成。
变频控制柜由断路器、变频器、接触器、中间继电器、PLC等组成。
1. 供水系统选用原则(1)蓄水池容量应大于每小时最大供水量。
(2)水泵扬程应大于实际供水高度。
(3)水泵流量总和应大于实际最大供水量。
(4)变频控制柜选型：用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数，然后对控制柜进行选型。
2. 变频器根据工艺要求，建议配用ABB ACS600系列变频器。
ACS 600系列变频器是ABB公司采用直接转矩控制（DTC）技术，结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器。
它具有很宽的功率范围，优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力，较高的可靠性和较小的体积。
主要技术数据：功率范围：2.2-3000kW电源电压：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；电源频率：48-63Hz控制连接：2个可编程的模拟输入（AI）；1个可编程的模拟输出（AO）；5个可编程的数字输入（DI）；2个可编程的数字输出（DO）。
连续负载能力：150% In，每10分钟允许1分钟串行通讯能力：标准的RS—485接口可使变频器方便地与计算机连接。
变频调速装置在恒压供水中的应用
变频调速装置在恒压供水中的应用摘要：恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化时自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，是目前最先进、最合理的节能型供水系统。
关键词：变频调速装置恒压供水调速系统可编程序控制器（PLC）随着变频调速技术的日益成熟，其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到广泛的应用。
变频恒压供水系统对水泵电机实行无级调速，依据用水量及水压变化通过微机检测、运算，自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求，是目前最先进，合理的节能供水系统。
与传统的水塔、高位水箱、气压罐等供水方式比较，不论是投资、运行的经济性、还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有很大的优势。
1.变频控制恒压供水优点变频调速恒压供水设备具有节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平有了进一步的提高。
2.变频控制恒压供水控制方式水泵消耗功率与转速的三次方成正比(即N=Kn3瘀中N：为水泵消耗功率；n：为水泵运行时的转速；K为比例系数)。
而水泵设计是按工频运行时设计的，但供水时除高峰外，大部分时间流量较小，由于命名用了变频技术及微机技术有微机控制，因此可以使水泵运行的转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。
实践证明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能率可达20%-40%。
当前国内使用的供水设备电控柜大致有以下四类：2.1 逻辑电子电路控制方式:这类控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节。
往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频状态的方式。
因此控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵起动有冲击、抗干扰能力较弱，但成本较低。
2.2 单片微机电路控制方式:这类控制电路在应付不同管网、不同供水情况时调试较麻烦，追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便。
变频调速技术在供水系统中的应用
变频调速技术在供水系统中的应用变频调速技术是一种在供水系统中广泛应用的技术手段，其通过调整电机的转速来控制水泵的流量和压力，从而实现对供水系统的精确控制。
本文将从供水系统的需求、变频调速技术的原理和优势以及应用案例等方面进行探讨。
一、供水系统的需求供水系统是城市和农村中不可或缺的基础设施，用于为居民、企事业单位提供稳定的供水服务。
然而，传统的供水系统一般采用恒速运行的方式，无法根据实际需求进行灵活调节，存在能耗高、运行效率低等问题。
因此，需要引入变频调速技术来提高供水系统的运行效率和节能性。
二、变频调速技术的原理和优势变频调速技术是一种通过改变电机的输入电压和频率，从而调整电机转速的技术手段。
在供水系统中，通过变频器控制电机的输入信号，可以实现对水泵的转速精确调节。
这种技术具有以下几个优势：1. 节能高效：传统的供水系统采用恒速运行，无法根据实际需求进行调节，导致能耗浪费。
而变频调速技术可以根据实际需求动态调整水泵的转速，避免了过剩能耗，提高了供水系统的能效。
2. 精确控制：供水系统往往需要根据不同的用水需求来调节流量和压力，传统的供水系统无法满足这种要求。
而采用变频调速技术可以根据实际需求精确控制水泵的转速，从而实现对供水系统的精确控制。
3. 减少设备损坏：传统的供水系统由于无法根据实际需求进行调节，容易导致水泵的频繁启停，从而增加了设备的损坏风险。
而采用变频调速技术可以实现平稳启停，减少了设备的损坏风险，延长了设备的使用寿命。
1. 城市供水系统：在城市供水系统中，采用变频调速技术可以根据不同的时间段和用水需求，灵活调节水泵的运行状态，从而提高供水系统的运行效率和节能性。
例如，在用水高峰期可以提高水泵的流量和压力，而在用水低谷期可以降低水泵的流量和压力，以达到节能的目的。
2. 农田灌溉系统：在农田灌溉系统中，采用变频调速技术可以根据作物的生长需求，调整水泵的流量和压力，从而实现精确的灌溉。
例如，在作物生长初期可以提高水泵的流量和压力，而在作物生长后期可以降低水泵的流量和压力，以满足不同生长阶段的需求。
变频器在恒压供水系统中的应用
变频器在恒压供水系统中的应用发布时间：2021-01-15T03:48:47.705Z 来源：《云南电业》2020年8期作者：邹志坤[导读] 使用变频器作为恒压供水系统，不仅可以在一定程度上延长水泵的使用寿命，而且可以节省能源。
（沈阳百福得机械有限公司 114000）摘要：使用变频器作为恒压供水系统，不仅可以在一定程度上延长水泵的使用寿命，而且可以节省能源。
在恒压供水系统中，变频器的工作下可以提高水压的稳定性，即使在高峰和低耗水的时间段内也可以通过系统的智能来调节水压。
变频器技术、PC和触摸屏可以的完美实现结合。
同时，在科技迅猛不发展的今天，变频器在恒压供水系统中已经有了性价比高，节约能源，智能转换、工作可靠等等高水平优势，而且可以很多程度上提高了供水质量。
关键词：恒压供水；变频器：应用引言电厂化水车间泵站承担着恒压供水的重要任务，泵的负载会消耗大量电能，为了完成一些必要的工作，消耗的电能是这类负载的重要组成部分。
所以，提高泵站效率，降低能耗对节约系统用电具有重要意义。
而变频器控制当前是相对先进的节能系统。
通过检测水压，调节泵频率并结合PLC控制可以轻松实现提高效率且减少能耗。
1.变频器恒压供水系统简介恒压变频控制系统的原理是在其工作状态下，将供水出水管的水压自动最为第一调节对象，在这期间，变频器还会通过系统功能的自动识别板块，来对出水主管口在实际工作中现实存在的供水压力通过遵循控制器系统中认为设置的压力限额来进行识别控制。
同时，在系统中的供水压力限额是可以通过人工设置来达到一定的恒定额。
可以是每个周期时间量中所表现为的常数。
因此，这就需要通过人为设定，将变频器在一定时间段内设定的恒定压力要保持在出水口实际供水压力的设定压力下。
如下图所示，当水管内的实际流水压力比系统运行过程中所设定压力限额要低，且水管中的水量持续加大时，控制系统将接受正压差。
计如果在操作过程中实际供水压力高于设定压力，则情况正好相反：变频器的输出频率降低，水泵速度降低，因此实际供水压力增加。
变频器在恒压供水系统中的应用
任务目标(1)了解变频恒压供水的节能原理。
(2)理解变频恒压供水系统构成和工作过程。
(3)掌握变频恒压供水参数设定。
(4)了解一拖多供水系统。
任务引入在实际的生产、生活中，用户用水的劣少早欠供水过剩的情况时有发生。
而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低;用水少而供水多，则压力大。
保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。
恒压供水是指在供水网中用水量发生变化时，出水口压力保持不变的供水方式。
供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。
传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施实现的。
随着变频调速技术的日益成熟和广泛的应用，利用内部包含用PID调节器、单片机、PLC等器件有机结合的供水专用变频器构成控制系统，调节水泵输出流量，以实现恒压供水。
水泵属于二次方律负载，实施变频调速后的供水系统，节能效果十分明显。
同时，供水系统采用变频调速后，还能彻底消除水锤效应，使水泵轴承受磨损和叶片承受的应力减小，大大延长水泵寿命。
当今变频调速恒压供水系统(包括楼层恒压供水和自来水厂的恒压供水)已经为广大用户所接受，应用最为普遍。
相关知识点相关知识点一、恒压供水的目的对供水系统进行的控制，归根结底，是为了满足用户对流量的需求。
所以，流量是供水系统的基本控制对象。
而如上述，流量的大小又取决于扬程，但扬程难以进行具体测9和控制。
考虑到在动态情况下，管道中水压的大小与供水能力(用流量QG表示)和用水流量(用QU 表示)之间的平衡情况有关:如:供水能力QG>用水流量QU，则压力上升(P上);如:供水能力QG<用水流量QU，则压力下降(P下);如:供水能力QG二用水流量QU，则压力不变(P=常数)。
这里所说的供水能力，是指水泵能够提供的流量，故用流量符号QG来表示，其大小取决于水泵的泵水能力及管道的管阻情况;而用水流量QU则是用户实际使用的流量，取决于用户。
PLC与变频器在水塔水位控制系统中的应用
PLC与变频器在水塔水位控制系统中的应用摘要：本文介绍了一个基于PLC的变频调速恒压自动控制系统，该系统由PLC控制变频器拖动水泵电机变频运行，可解决供水系统在不同时间供水量波动时水压能够保持的问题。
关键词：PLC；变频器；液位控制；PID调节引言：PLC即可编程逻辑控制器，它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
其以简单易学、可靠性高、功能强等优点被广泛应用在生活各个方面。
变频器是针对电流或者电压相对固定的数值转化为可调的变量的一种变换器，是异步电动机变频器调速的控制装置。
恒压供水调速系统实现水泵电机无极调速，固定容积的水位和水压是正比关系，所以设定好水位的自动调节系统的运行参数即可间接调节水压的恒定以满足供水的要求，是现在比较合理和领先的供水系统。
一、系统的控制原理及部分系统元件的选型1、PLC及其模块选型。
PLC可选择S7-200CPU224，选择EM235模拟量I/O模块接受系统的模拟量。
2、变频器选型。
选择SiemensG110以调节水泵电机的转速来调节进水量。
3、水箱对象设备选用型号为科莱德KLD SX设备。
由PLC、变频器、电机、水位传感器、水箱等组成闭环反馈控制系统如图1所示。
由于在水箱底部形成的水压和液位的高度成正比例关系，所以能用压力传感器去检测水箱底部压力，以便确定液位高度。
用PID算法自动调节水位达到控制水位恒定的目的。
压力传感器会检测到相应的水位信号4-20mA，把这个信号送入PLC，经过对设定值与检测值的偏差的PID运算，用输出的运算结果来调节水泵电机的转速，从而调节进水量保证水箱的压力平衡。
图1 硬件框图二、PID控制器的参数整定PID参数的整定方法：PID调节器有4个主要参数Ts、Kc、Ti、Td需要整定。
参数整定过程一定保证质量，否则系统的静态性能可能会达不到要求，甚至会使系统不能稳定运行。
PID控制器参数整定过程：先选用PI控制器，输入一个阶跃给定信号，以便减少需整定参数，然后观察输出量的波形。
变频器、PLC在恒液位控制中的应用
前言：包钢带钢厂璇流井水系统是为轧线供生产用水，整个水系统是循环运行的。
为保证璇流井内水位保证基本平衡，通过5#泵（110KW）将水池内循环水再抽到外面，防止水溢出。
由于原有系统采用软启动启动，不能调节转速，水位的控制依靠人为值守，来通过开阀和关阀来控制。
否则在低液位会造成水泵抽真空而损伤泵体（气蚀）；高液位则会淹没水泵房造成停电事故。
为此，我们设计变频恒液位控制系统，液位检测采用超声波液位器（百特公司），通过变频器内部PID构成液位闭环，实现液位的自动恒定控制。
1、变频恒液位控制系统构成系统水泵电机为110KW，四级，转速1480r/min。
设计采用EV2000-4T1100P系列通用变频器作为水泵电机控制核心。
液位检测采用百特工控公司生产FBSON-Y-05-N系列超声波物位检测仪，供电电源为AC220V，一体式安装。
量程最大可达到5米，实际检测水位最高1.85米。
系统原理图附图一至三。
采用一台EC20-1006BRA作简单的继电连锁，除了和旧系统进行连锁（互锁），还有变频器的简单启动和停止及报警。
本系统还另外装有一台EC20-1006BRA，通过串口与一台数传电台相通讯（MODBUS）,来实现和另外一个水泵房（净环泵房）实现连锁。
当璇流井有高液位报警时，通过PLC及数传电台传送到净环泵房，由操作人员确定水泵的启动和停止（由于二者距离太远，且不适合电缆敷设，所以采用无线数传的方式）。
其中璇流井内PLC设置为主站，净环内PLC为从站。
数传电台采用深圳科立讯生产的PT6080无线数传电台是利用先进的单片机技术,无线射频技术,数字处理技术设计的功率较大,体积较小的模块式半双工数传电台,采用SMT新工艺,选用高质量的元器件。
抗干扰能力强，精致坚固，结构紧凑，安装方便。
数话兼容，数传可优先。
RS232、RS485及TTL多种接口可供选择，适应面宽。
参见下面原理图：2、变频恒液位控制参数及工作原理：2.1 EV2000 通用技术规格：点击看原图输入额定电压；频率三相，380V～440V；50Hz/60Hz允许电压工作范围电压：320V～460V；电压失衡率：<3％；频率：±5％输出额定电压380V频率0Hz～650Hz过载能力G型：150％额定电流1分钟，200％额定电流0.5秒；P型：110％额定电流1分钟；150％额定电流1秒主要控制性调制方式磁通矢量PWM调制调速范围1：100起动转矩0.50Hz时180％额定转矩运行转速稳态精度≤±0.5％额定同步转速能频率精度数字设定：最高频率×±0.01％；模拟设定：最高频率×±0.2％频率分辨率数字设定：0.01Hz；模拟设定：最高频率×0.1％转矩提升自动转矩提升，手动转矩提升0.1％～30.0％V/F曲线四种方式：1种用户设定V/F曲线方式和3种降转矩特性曲线方式（2.0次幂、1.7次幂、1.2次幂）加减速曲线三种方式：直线加减速、S曲线加减速及自动加减速方式；四种加减速时间，时间单位（分/秒）可选，最长60小时直流制动直流制动开始频率：0.20～60.00Hz；制动时间：0.0～30.0秒；制动电流：G型：0.0～100.0％P型：0.0～80.0％点动点动频率范围：0.20Hz～50.00Hz；点动加减速时间0.1～60.0秒可设，点动间隔时间可设多段速运行通过内置PLC或控制端子实现多段速运行内置PI 可方便地构成闭环控制系统自动节能运行根据负载情况，自动优化V/F曲线，实现节能运行自动电压调整（AVR）当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定自动限流对运行期间电流自动限制，防止频繁过流故障跳闸自动载波调整根据负载特性，自动调整载波频率；可选客户化功能纺织摆频纺织摆频控制，可实现中心频率可调的摆频功能定长控制到达设定长度后变频器停机下垂控制适用于多台变频器驱动同一负载的场合音调调节调节电机运行时的音调瞬停不停机控制瞬时掉电时，通过母线电压控制，实现不间断运行捆绑功能运行命令通道与频率给定通道可以任意捆绑，同步切换运行功能运行命令通道操作面板给定、控制端子给定、串行口给定，可通过多种方式切换频率给定通道数字给定、模拟电压给定、模拟电流给定、脉冲给定、串行口给定，可通过多种方式随时切换辅助频率给定实现灵活的辅助频率微调、频率合成脉冲输出端子0～50kHz的脉冲方波信号输出，可实现设定频率、输出频率等物理量的输出模拟输出端子2路模拟信号输出，分别可选0/4～20mA或0/2～10V，可实现设定频率、输出频率等物理量的输出2.2为实现璇流井内恒液位控制，我们采用给定电位计作为液位给定，反馈采用超声波液位仪（变送输出4-20MA）。
变频调速在恒压供水系统上的应用
变频调速在恒压供水系统上的应用1、设备改造原因（1）目前正常生产情况下水泵控制采用工频运行；（2）其控制接触器等电器动作频繁，导致使用寿命短，维修量大；而对于大容量系统，传统的控制线路复杂，可靠性差，需专人负责；（3）整个系统运行噪音大、控制性能差、耗电量大、使用寿命短;在维护管理，检修调整方面工作量大，维护费用高。
2、 节能原理水泵运行电费是一笔不小的费用，从节能方面考虑，在既满足目前生产的条件下可进行变频改造。
变频恒压供水控制系统通过测量的管网压力，经变频器的内置PID调节器运算后，自动调节输出频率，实现管网的恒压供水。
3、设备改造要求3.1供水系统选用原则3.1.1蓄水池容量应大于每小时最大供水量；3.1.2水泵扬程总和大于实际供水高度；3.1.3水泵流量总和应大于实际最大供水量；3.1.4变频控制柜选型；根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数，然后对控制柜进行选型。
3.2通过PLC的PID功能去调节变频器，变频器只做为执行器使用。
4、控制方案变频调速恒压供水系统采用西门子S7-300+ABB ACS510变频器。
水泵系统变频改造的动力电路原理示意图如图1所示。
图1 动力电路新型变频恒压供水系统控制图如图2所示。
图2新型变频恒压供水系统控制图5、系统选择(1)器件选型变频恒压供水系统主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成。
变频控制柜有断路器、变频器、接触器、中间继电器、PLC等组成。
从性价比的角度出发，主要器件变频器和压力传感器选用进口名牌部件国内组装的产品。
低压电器部份选用进口产品。
本方案在保留原工频系统的基础上加装变频控制系统，与原工频系统之间仅设置连锁以确保系统工作安全。
该系统分别有3 台4kW 水泵，二用一备，采用ABB 公司的ACS510带内置PID 功能的变频器，可编程控制器选用西门子S7-300型，具体原理框图如图2所示。
图2中P1~P3 为变频器，M1~M3 为水泵，JC1~JC6 为电机起、停、互相切换的交流接触器，由可编程控制器定时切换。
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
变频调速技术在水泵控制系统中的应用
变频调速技术在水泵控制系统中的应用Orga nize en terprise safety man ageme nt pla nning, guida nee, in spect ion and decisi on-mak ing,en sure the safety status, and unify the overall pla n objectives编制：___________________ 审核：___________________ 时间：___________________变频调速技术在水泵控制系统中的应用简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。
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变频调速（VariableVelocityVar iableFrequency 节能技术是一项集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术。
自80年代世界各国将其投入工业应用以来，它显示出了强劲的竞争力，其应用领域也在迅速扩展。
现在凡是可变转速的拖动电机，只要采用该项技术就能取得非常显著的节能效果。
国家科委十分重视这一技术的推广工作，已在1995年将其列入国家级重点推广的科技成果项目。
随着我国工业生产的迅速发展，电力工业虽然有了长足进步，但能源的浪费却是相当惊人的。
据有关资料报导，我国风机、水泵、空气压缩机总量约4 2 0 0万台，装机容量约1.1亿千瓦。
但系统实际运行效率仅为3 0〜4 0%, 其损耗电能占总发电量的3 8%以上。
这是由于许多风机、水泵的拖动电机处于恒速运转状态，而生产中的风、水流量要求处于变工况运行；还有许多企业在进行系统设计时，容量选择得较大，系统匹配不合理，往往是“大马拉小车”，造成大量的能源浪费。
因此，搞好风机、水泵的节能工作，对国民经济的发展具有重要意义。
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
变频器及PLC在恒液位控制中的应用
冶 金 动 力
ＭＥ Ａ ｌ 『ＧＣ ＬＰ Ｔ Ｉ ．Ｒ １Ａ ‘ Ｉ Ｉ Ｒ ６ ５
变频器及 Ｐ Ｃ在恒液位控制中的应用 Ｌ
周凤 银 ，杨 芳 ，沈 庆
（ 钢铁联合公司带钢厂 ， 南京 江苏南京 ２ ０ ３） １０ ５
【 摘
ｄ ｃ ｄ Ａｎ ｕｔａｏ ｉ ｌｖ ｌｄ ｔｃｏ ｆ Ｆ ＯＮ－ Ｏ － ｅ ｅ ａ ｓ ｄ ｔ ｅｔ ｌ ｕｄ ｌｖ １ ｕｅ． ｌ ｓ ｎｃ ｅ ｅ ｅｅ ｔｒ ｏ ＢＳ ｒ Ｙ－ ５ Ｎ ｓ ｒ ｓ ｗ ｓ ｕ ｅ ｏ ｔｓ ｉ ｉ ｅ ｅ． ｉ ｑ Ｌ ｑ ｉ ｅ ｅ ａ ｅｅｍｉ ｅ ｙ ａ ｇｖ ｎ ｐ ｔｎｉｍｅｅ ． Ｕｌ ａ ｏ ｉ ｅ ｅ ｉｎ ｌ ｗ ｓ ｓｒｅ ｓ ｉｕｄ ｌｖ ｌ ｗ ｓ ｄ ｔｒ ｎ ｄ ｂ ｉｅ ｏｅ ｔ ｏ ｔｒ ｒ ｔ ｓｎ ｃ ｌｖ ｌ ｇ ａ ａ ｅｖ ｄ ａ ｓ
频器内部 ＰＤ构成液位闭环 ，实现液位的 自 Ｉ 动恒定 控制。 其 中璇流井内 Ｐ Ｃ设 置为主站 ， Ｌ 净环内 Ｐ Ｃ为 Ｌ
从站。数传 电台采用深圳科立讯生产 的 Ｐ ６ ８ 无 Ｔ００
要 】介绍了变频器 Ｅ ２０ 系列在钢厂璇流井恒液位变频节能控制 中的应用 ，以 Ｆ Ｓ Ｎ Ｙ ０一 Ｖ ００ Ｂ Ｏ — 一 ５Ｎ
系列超 声波料位检测 仪作 为液位检测。采用给定电位计作 为液位给定 ， 以超声波液位作为反馈 ， 通过变频器内 部 的 ＰＤ调节器作为压力闭环调节 ， Ｉ 从而实现了既能正常生产供水需求 ， 大大节 约电能损耗 的 目的。 又能
Ｃｏ ｓａ ｔ Ｌｉ ｕ ｄ Ｌｅ ｅ ｎ ｒ ｌ ｎ ｔ ｎ ｑ ｉ ｖ ｌ Ｃｏ ｔ ｏ
Ｚ Ｏ ｅｇ ｙ ，Ｙ Ｇ Ｆｎ，Ｓ Ｎ Ｑｎ Ｈ Ｕ Ｆｎ－ ｉ ＡＮ ａｇ ＨＥ ｉｇ ｎ
变频器的恒液位控制
发布时间：2008-10-20来源：中国测控网浏览次数：178 | 我要说几句（0） |•» NI CompactRIO 技术指标说明•» NI CompactRIO产品手册•» LabVIEW图形化系统设计视频配套讲义•» 最新PXI技术发展与应用摘要：文章介绍了艾默生公司变频器EV2000系列在钢厂璇流井恒液位变频节能控制中的应用。
Abstract: Adoption of EV2000 inverter of Emerson in liquid level control关键词：变频器超声波液位仪 PID恒液位控制数传电台前言：包钢带钢厂璇流井水系统是为轧线供生产用水，整个水系统是循环运行的。
为保证璇流井内水位保证基本平衡，通过5#泵（110KW）将水池内循环水再抽到外面，防止水溢出。
由于原有系统采用软启动启动，不能调节转速，水位的控制依靠人为值守，来通过开阀和关阀来控制。
否则在低液位会造成水泵抽真空而损伤泵体（气蚀）；高液位则会淹没水泵房造成停电事故。
为此，我们设计变频恒液位控制系统，液位检测采用超声波液位器（百特公司），通过变频器内部PID构成液位闭环，实现液位的自动恒定控制。
1、变频恒液位控制系统构成系统水泵电机为110KW，四级，转速1480r/min。
设计采用EV2000-4T1100P系列通用变频器作为水泵电机控制核心。
液位检测采用百特工控公司生产FBSON-Y-05-N系列超声波物位检测仪，供电电源为AC220V，一体式安装。
量程最大可达到5米，实际检测水位最高1.85米。
系统原理图附图一至三。
采用一台EC20-1006BRA作简单的继电连锁，除了和旧系统进行连锁（互锁），还有变频器的简单启动和停止及报警。
本系统还另外装有一台EC20-1006BRA，通过串口与一台数传电台相通讯（MODBUS）,来实现和另外一个水泵房（净环泵房）实现连锁。
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变频调速器在恒水位控制系统的应用
1 引言
近年来我国中小城市发展迅速，集中用水量急剧增加。
据统计，从1990年到1998年，我国人均日生活用水量（包括城市公共设施等非生产用水）有175.7升增加到241.1升，增长了37.2%[1]，与此同时我国城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。
在用水量高峰期时供水量普遍不足，造成很多城市公用管网水压浮动较大。
由于每天不同时段用水对供水的水位要求变化较大，仅仅靠供水厂值班人员依据经验进行人工手动调节很难及时有效地达到目的。
这种情况造成用水高峰期时水位达不到要求,供水压力不足，用水低峰期时供水水位超标,压力过高，不仅十分浪费能源而且存在事故隐患（例如压力过高容易造成爆管事故）。
本文以临清市自来水厂为例，设计了一套城市供水控制系统方案。
整个供水系统主要包括两大部分：水源地引水采集系统及水厂恒压输水系统。
水源地引水采集系统主要由6组现地供水井群组成。
每组供水井群由一个现地井群集中控制室及5眼水井组成,每眼水井有一现地控制井房。
现地井群集中控制室设有本组水井高低压配电系统及本组水泵启停集中控制系统。
5眼水井分别为1眼深井及4眼浅井，编号分别为1#、2#、3#、4#、5#井，其中1#及2# 井分布在集中控制室，3、4、5#井以集中控制室为中心呈分布式分布。
临清市第二水厂主要由总控室中心控制系统、高低压配电系统、蓄水池、加药泵房、二泵房组成。
其中总控室中心控制系统是整个系统的核心。
二泵房共有4台供水泵组成，其中50kw变频泵2台，75kw变频泵2台，主要完成对临清市的变频恒压供水；总控室中心控制系统作为整个供水系统的监控调度中心，负责整个供水系统的5台输水泵及30眼水井泵的集中调度与控制。
2 控制系统构成
系统采用德国siemens plc（可编程序控制器）s7 200作为现场级测控设备，选用了带pr
ofibus接口的plc s7-300为主站，它为每一个现场级站点分配一个地址，在预定的信息周期内与分散的站点交换信息，采用simatic wincc作为上位监控软件。
总控室中心控制系统选用带profibus-dp网卡（cp5611）接口的工控机wincc为总主站，通过profibus现场总线与二泵房控制单元中的s7-314和井群中心控制单元中的s7-314相连。
其中，以井群中心控制单元中的s7-314为主站，井群现地控制单元中的s7-314为从站（此为电台通信）；以井群现地控制单元中的s7-314为主站，单井控制单元中的是s7-222为从站，形成了多级远程分布式控制系统。
它通过二泵房控制单元中的s7-314在每一个信息周期内收集变频器状态、阀门状态、压力、流量、水位等信息，把这些信息传送到pc机，并把pc机的优化信号送回，控制各水泵的启停及转速，配合阀门的控制达到优化的目的。
它通过井群中心控制单元中的s7-314控制水源地各水泵的启停。
系统集通信、网络、现场总线、plc、计算机、微波通讯及自动化、远程控制等诸多先进技术于一体，充分体现了现代信息技术和自动化技术在城市供水系统中的应用。
其结构如图1所示。
图1 系统结构图
3 变频调速恒水位控制系统的应用
3.1 系统的方案设计
变频调速恒水位供水系统构成由可编程控制器、变频器、水泵电机组、水位传感器、工控机以及接触器控制柜等构成。
系统采用一台变频器拖动4台电动机的起动、运行与调速，其中两台大机(75kw)和两台小机(55kw)分别采用循环使用的方式运行。
plc上接工控计算机，水位传感器采样水池水位信号，变频器输出电机频率信号，这两个信号反馈给plc的模糊模块,plc根据这两个信号经模糊运算，发出指令，对水泵电机进行工频和变频之间的切换。
pl c上接工控计算机，上位机装有监控软件，对恒水位供水系统进行监测控制。
3.2 系统工作过程
根据现场生产的实际情况，白天一般只需开动一台大泵和一台小泵，就能满足生产需要，小机工频运行作恒速泵使用，大机变频运行作变量泵；晚上用水低峰时，只需开动一台大机就能满足供水需要。
因此可以采用一大一小搭配的分组方式进行设计，即把1#水泵电机（50 kw）和2#水泵电机（75kw）为一组，3#水泵电机（50kw）和4#水泵电机（75kw）分为一组。
两组采用循环使用的方式运行，自动控制系统可以根据运行时间的长短来调整选择不同的机组运行。
分析自动控制系统的机组ⅰ（1#、2#水泵电机）工作过程,可分为以下三个工作状态：（1）1#电机变频起动；
（2）1#电机工频运行，2#电机变频运行；
（3）2#电机单独变频运行。
一般情况下，水泵电机都处于这三种工作状态之中，当源水的水位发生变化时，管网压力也就随之变化，三种工作状态就要发生相应转换，因此这三种工作状态对应着三个切换过程。
● 切换过程ⅰ
1#电机变频起动，频率达到50hz,1#电机切换到工频运行，2#电机变频运行。
系统开始工作时，水池水位低于设定水位下限hl，按下相应的按钮,选择机组ⅰ运行，在plc可编程控制器控制下，km2得电，1#电机先接至变频器输出端，接着接通变频器fwd端，变频器对拖动1#泵的电动机采用软起动，1#电机起动，运行一段时间后，随着运行频率的增加，当变频器输出频率增至工频f0（即50hz），可编程控制器发出指令，接通变频器bx端，变频器fwd端断开，km2失电，1#电机自变频器输出端断开，km1得电1#电机切换至工频运行。
1#电机工频运行后,开启1#泵阀门，1#泵工作在工频状态。
接着km3得电，2#电机接至变频器输出端,接通变频器fwd端，变频器bx端断开,2#电机开始软起动，运行一段时间后，开启2#泵阀门，2#水泵电机工作在变频状态。
从而实现1#水泵由变频切换至工频电网运行，
2#水泵接入变频器并启动运行，在系统调节下变频器输出频率不断增加，直到水池水位达到设定值为止。
● 切换过程ⅱ
由1#电机工频运行，2#电机变频运行转变为2#电机单独变频运行状态。
当晚上用水量大量减少时，水压增加，2#水泵电机在变频器作用下，变频器输出频率下降，电机转速下降，水泵输出流量减少，当变频器输出频率下降到指定值fmin，电机转速下降到指定值，水管水压高于设定水压上限ph时（2#电机f=fmin,p＞ph）,在plc可编程控制器控制下，1#水泵电机从工频断开，2#水泵继续在变频器拖动下变频运行。
● 切换过程ⅲ
由2#电机变频运行转变为2#电机变频停止，1#电机变频运行状态。
当早晨用水量再次增加时，2#电动机工作在调速运行状态，当变频器输出频率增至工频f0（即50hz），水池水位低于设定水位上限h时，接通变频器bx端，变频器fwd端断开，km3断开，2#电机自变频器输出端断开；km2得电，1#电机接至变频器输出端；接通变频器fwd端,与此同时变频器bx端断开,1#电机开始软起动。
控制系统又回到初始工作状态ⅰ，开始新一轮循环。
在plc程序设计中，必须认真考虑这三个切换过程，才能保证系统在一个工作周期内实现正常切换与运行。
1#和2#机组工作过程流程图2所示。
图2 机组ⅰ工作过程流程图
若选择机组ⅱ（3#和4#水泵电机）运行，其工作过程和上面类似。
4 结束语
该控制系统将plc、变频器、相应的传感器和执行机构有机地结合起来，发挥各自优势，并设计了配套的界面美观、操作方便的自动控制系统，使得系统调试和使用都十分方便，而且大大简化了水厂在管理、数据统计和分析等方面的工作量。
实践证明，系统不仅满足了生产的需要，提高了整个水厂的整体管理水平，而且仅节约用电一项就为水厂创造了巨大的经济效益。
由于中小型自来水厂的自动化技术改造在我国有着广阔的前景，本控制系统具有较大的发展潜力和使用价值。