羅洪波

摘 要：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速微控理論和產(chǎn)品日趨成熟，并成功應(yīng)用到了供水設(shè)備中，本文主要論述了變頻調(diào)速微控技術(shù)在供水領(lǐng)域中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速微控技術(shù)；供水設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)；應(yīng)用

供水問題是關(guān)系到國計(jì)民生的大問題，并且日益受到各國的重視，隨著人們生活水平的不斷提高，變頻恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、環(huán)保、供水的水質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)在供水領(lǐng)域不斷得到應(yīng)用，以往的變頻調(diào)速系統(tǒng)往往帶來設(shè)備成本高，而且PID算法的編程難度大，這是因?yàn)橐酝淖冾l調(diào)速系統(tǒng)往往采用的是模入/模出的可編程控制器與變頻結(jié)合器來實(shí)現(xiàn)恒壓供水的，這樣的系統(tǒng)模式往往要求調(diào)試人員的素質(zhì)很高，而且不利于廣泛的推廣。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)越來越完善，而且供水設(shè)備的電氣線路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單便捷，更容易實(shí)現(xiàn)供水參數(shù)的調(diào)節(jié)和各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)設(shè)備的成本大大降低，自動(dòng)化程度很高，可以實(shí)現(xiàn)廣泛流通使用。

1 變頻調(diào)速微控供水設(shè)備的工作原理

變頻供水系統(tǒng)中用來檢測(cè)管線壓力的傳感器，一般采用的是電阻式遠(yuǎn)傳壓力表或者是壓力變送器反饋的電流。變頻器是恒壓供水系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，通過改變電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級(jí)調(diào)速、無波動(dòng)穩(wěn)壓的效果和各項(xiàng)功能。在供水設(shè)備中，一般包括變頻泵和工頻泵。我們以深圳華為公司生產(chǎn)的TD2100變頻器為例，來看一下變頻調(diào)速微控供水設(shè)備的工作原理。該變頻器含有一個(gè)內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器，可以根據(jù)客戶的實(shí)際需要進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，設(shè)定成變頻循環(huán)方式和變頻固定方式兩種。變頻固定方式就是在供水系統(tǒng)開始供電時(shí)，先啟動(dòng)變頻泵，管網(wǎng)水壓達(dá)到設(shè)定值，變頻泵的輸出頻率則固定在該數(shù)值上，當(dāng)用水量增加水壓降低時(shí)，傳感器就會(huì)將該信號(hào)輸送到變頻器的PID回路上，PID回路調(diào)節(jié)器上則顯示用水量增大，隨之而來就是輸出頻率上升、水泵轉(zhuǎn)速提高、水壓上升，隨著用水量越來越大，達(dá)到變頻器輸出功率的最大值時(shí)，而管網(wǎng)水壓仍達(dá)不到設(shè)定的值，此時(shí)變頻器繼電器輸出口會(huì)發(fā)出閉合信號(hào)，啟動(dòng)一臺(tái)工頻泵。相反，隨著用水量越來越少，變頻器的輸出頻率達(dá)到最小值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出減少一臺(tái)工頻泵的指令，斷開繼電器輸出口。變頻循環(huán)方式的工作原理和變頻固定方式的工作原理是大致相同的，變頻器可以根據(jù)壓力閉環(huán)控制運(yùn)行泵的臺(tái)數(shù)，一般會(huì)按照系統(tǒng)設(shè)定的范圍內(nèi)自動(dòng)確定，但同一時(shí)刻只有一臺(tái)工頻泵是由變頻器驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)變頻泵驅(qū)動(dòng)的泵的頻率達(dá)到上限，需要更換工頻泵時(shí)，這時(shí)變頻泵會(huì)將該泵切換到工頻運(yùn)行上，同時(shí)會(huì)驅(qū)動(dòng)另一臺(tái)泵進(jìn)行變頻運(yùn)行。

2 供水領(lǐng)域應(yīng)用變頻調(diào)速微控技術(shù)應(yīng)注意的問題

供水領(lǐng)域?yàn)榱吮ＷC變頻調(diào)速微控技術(shù)正常運(yùn)行，需要在設(shè)計(jì)和使用時(shí)注意以下多方面問題：

2.1 磁力接觸器的分?jǐn)鄷r(shí)間

磁力接觸器在變頻器輸入端的安裝必須要有時(shí)間的延遲，當(dāng)變頻器停止工作后需要延遲0.5秒才能斷開磁力接觸器，在變頻器沒有停止工作時(shí)切不可隨意斷開磁力接觸器。

2.2 要避免啟動(dòng)和停止變頻器

一般來說，變頻器的電源側(cè)不加裝磁力接觸器，為了防止停電后自動(dòng)來電時(shí)變頻器自動(dòng)啟動(dòng)造成事故，或者是為了確保維護(hù)作業(yè)的安全，需要在變頻泵的電源側(cè)安裝磁力接觸器時(shí)，必須要避免用磁力接觸器頻繁地啟動(dòng)和停止變頻器，因此長(zhǎng)期的反復(fù)會(huì)降低變頻器的使用壽命，應(yīng)該要利用變頻器的啟動(dòng)控制端來運(yùn)行變頻器。

2.3 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)損害變頻器的情況

從原則上來說，變頻器與電機(jī)之間是不安裝磁力接觸器的，必須使用時(shí)，不能在變頻器的使用過程中去開啟磁力接觸器，一旦開啟將會(huì)有很大的沖擊電流，有時(shí)會(huì)因?yàn)殡娏鬟^大而停機(jī)，甚至?xí)p害變頻器。

2.4 要裝有分勵(lì)脫扣裝置

變頻器輸入端的斷路器應(yīng)該具有分勵(lì)脫扣裝置，用來防止當(dāng)沖擊電流過大而造成變頻器損害，當(dāng)接在大容量變壓器或有進(jìn)相電容切換時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)變頻器損害的情況，此時(shí)應(yīng)設(shè)置改善功率因數(shù)用電抗器。

2.5 要串接適當(dāng)容量的電抗器

電機(jī)與變頻器之間的距離較長(zhǎng)時(shí)，受到連線離散電容的影響，充電電流可能會(huì)影響變頻器過流保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)也可能會(huì)引起電機(jī)過熱的情況，因此連線的長(zhǎng)度盡可能短一些。現(xiàn)實(shí)生活中，實(shí)在是無法避免必須要連線過長(zhǎng)時(shí)，需要在變頻器的輸出端與電機(jī)之間串接適當(dāng)容量的電抗器。

2.6 必須采取防干擾措施

變頻器主回路的輸入和輸出中，會(huì)含有高次諧波成分，有時(shí)會(huì)對(duì)變頻器周圍一定范圍內(nèi)的通訊設(shè)備和儀表傳感器等產(chǎn)生干擾，當(dāng)外部干擾達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)錯(cuò)誤，因此必須采取一些防干擾措施，比如說變頻器的控制信號(hào)電纜和指示器的連線要使用雙絞線或者是屏蔽線，同時(shí)要盡量遠(yuǎn)離電源線等。實(shí)踐證明，只有采取了必備的防干擾措施，變頻器系統(tǒng)才能正常運(yùn)行。

3 變頻調(diào)速微控的特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)效益分析

相對(duì)來說，變頻調(diào)速微控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，適用于控制普通交流電動(dòng)機(jī)，而且應(yīng)用更加廣泛，可以實(shí)現(xiàn)從低速到高速的無級(jí)平滑控制，調(diào)速范圍寬，精準(zhǔn)度高。另外，變頻調(diào)速微控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流調(diào)速控制系統(tǒng)相比，線路更加簡(jiǎn)單，系統(tǒng)維護(hù)更加容易，且運(yùn)行維修費(fèi)用少，工作穩(wěn)定，出故障的概率很低，更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。由于變頻調(diào)速微控系統(tǒng)提高了效率和功率，因此節(jié)能效果十分明顯。

供水系統(tǒng)想要應(yīng)用變頻調(diào)速微控系統(tǒng)，在初期的時(shí)候可能投入較大，但是回收投資期短，且運(yùn)行和維修的費(fèi)用很少，因?yàn)樵摷夹g(shù)可根據(jù)電機(jī)負(fù)載的變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平滑的調(diào)速，調(diào)速特性基本保持了異步電動(dòng)機(jī)的固有特性，即轉(zhuǎn)差率小的特點(diǎn)，而且效益很高，收益非常明顯。

4 結(jié)語

變頻調(diào)速微控在供水領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅表明系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性高，達(dá)到了節(jié)電的目的，同時(shí)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沒有沖擊，減少了水泵和閥門的損害，所以說降低了成本，經(jīng)濟(jì)效益高。這一系統(tǒng)的應(yīng)用無疑是企業(yè)挖掘節(jié)能、安全生產(chǎn)、增加效益的一條捷徑，并且具有極大的推廣價(jià)值。

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