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變頻器在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

中達(dá)電通股份有限公司

摘要：在現(xiàn)行送水工程中發(fā)現(xiàn)，不靠大桶槽或虛耗能源的節(jié)流閥能維持恒壓供水，是送水工程中的技術(shù)挑戰(zhàn)之一。本文對臺達(dá)VFD-F系列變頻器在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用相關(guān)技術(shù)作粗略討論。
Abstract: It is found in present water supply engineering project that throttling valve independent with big barrel grooves or virtual consumption can sustain constant pressure water supply. It is the technical challenge in water supply engineering. This article briefly discusses the technical application of Delta VFD-F series inverter in constant pressure water supply control system.

關(guān)鍵詞：恒壓供水變頻器節(jié)流閥
Key words: Constant pressure water supply Inverter Throttling valve

1 引言
在送水工程中，為了維持恒壓供水而又節(jié)能，除了不用大桶槽或虛耗能源的節(jié)流閥而能維持恒壓，還必須防止泵浦急速開停循環(huán)而導(dǎo)致壓力涌浪。采用變頻器是個好的解決方法，但在控制上需要技巧。一般變頻器由外部PLC或PID控制器接受運(yùn)轉(zhuǎn)指令，整合調(diào)整有一定難度并且比較耗時。臺達(dá) VFD-F水泵專用變頻器使用內(nèi)建泵浦控制邏輯，大幅簡化了送水系統(tǒng)的變速控制。

2 變頻調(diào)速特性
按照電機(jī)理論，電機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：

式中：P為電動機(jī)的極對數(shù)，S為轉(zhuǎn)差率，f為供電電源頻率，n為電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。從公式可以看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而可以連續(xù)方便地改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。風(fēng)機(jī)是泵類負(fù)載，屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n、流量Q、壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n, H∝n2, P∝n3，即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比。由上述分析可知，通過改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速就可方便地改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，保證空氣燃料比的優(yōu)化；通過改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速，可以有效保證系統(tǒng)期望的工況，降低系統(tǒng)的電動損耗。在監(jiān)控系統(tǒng)中使用變頻調(diào)速技術(shù)（變頻器）有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）可方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動、自由停車。電機(jī)均通過變頻器或軟起動從0—50HZ作緩慢加速起動，減少了機(jī)泵因突然高速起動所帶來的影響，減少了直接起動時起動電流對電網(wǎng)的沖擊；
（2）可提高功率因數(shù)，改善電動機(jī)電源質(zhì)量，保證電動機(jī)的功率與實(shí)際負(fù)荷相匹配，達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的目的；
（3）可消除機(jī)泵的喘振現(xiàn)象，使機(jī)泵運(yùn)行處于最佳工況狀態(tài)；
（4）可方便地實(shí)現(xiàn)自動控制，使被調(diào)節(jié)量得到更平穩(wěn)的調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
使用變頻調(diào)速技術(shù)不僅調(diào)節(jié)方便，而且節(jié)能效果也是很明顯的，設(shè)電動機(jī)額定功率為PN，額定轉(zhuǎn)速為nN, 轉(zhuǎn)速為n時實(shí)際輸出功率為P，則節(jié)能（用功率表示）△P可以表示為：

如取

，則△P=0.67PN , 即節(jié)能效果在理想情況下可達(dá)到67%，可見只要采用變頻調(diào)速技術(shù)，用變頻調(diào)速其節(jié)能效果是很顯著的。

3 基于變頻調(diào)速的恒壓供水控制系統(tǒng)
基于變頻調(diào)速的恒壓供水控制系統(tǒng)如圖1所示。在圖1控制系統(tǒng)中，壓力及流量是泵浦控制的兩個重要參數(shù)。VFD-F可借助壓力或流量傳感器回傳的電壓或電流信號持續(xù)跟蹤壓力及流量，泵浦按預(yù)先設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)方式工作或停止,可大幅度節(jié)電并延長馬達(dá)及泵浦的使用壽命。控制多臺泵浦
為了提高流量，可使用一臺以上泵浦組成控制系統(tǒng)，VFD-F可使用內(nèi)建Relay(或選購Relay卡)控制額外泵浦在需要時的起動或停止，以維持恒壓。VFD-F變頻器參數(shù)的特別設(shè)置，可防止擾人的開開停停，提供泵浦之間平順的轉(zhuǎn)移及維持壓力在容許的誤差范圍。VFD-F可控制任何以馬達(dá)驅(qū)動的泵浦，內(nèi)建最小速度設(shè)定點(diǎn)可符合深井泵馬達(dá)制造廠家的最低速度要求。由于VFD-F變頻器可使用V/F曲線，設(shè)定提供低速能達(dá)到100%的額定轉(zhuǎn)矩，提供正排量泵浦低轉(zhuǎn)速時所需的轉(zhuǎn)矩，使用者不必加大變頻器與馬達(dá)容量，使用Line-shaft透平泵浦時可消除危險(xiǎn)轉(zhuǎn)速。