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三菱变频器在恒压供水中的应用

点击:1170 日期:2016-05-14 选择字号:

深圳市龙城物业管理有限公司?

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:用变频器生产的恒压供水设备,对于企业提高经济效益、节能降耗、提高设备技术含量、安全、稳定运行具有很好的促进作用。

关键词:变频器   恒压   供水系统
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1 概述?
日常的生活用水经常随时间而变化的,因季节、昼夜相差很大,因此用水和供水的不平衡集中表现在水压上,即用水多而供水少则水压低,用水少而供水多则水压高。保持供水压力可以保持供、用水的平衡。以往采用水箱和水塔或气罐加压方法,往往容易造成水的二次污染、造成水质不好。由于电力电子技术的发展,变频调速技术在水塔自动恒压供水方面获得了广泛的应用。
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15KW大泵为30KW,三台泵的协调工作以满足供水需要。
现系统组成如图1所示。
该系统由一台PLC两个变频器。两个变频器。两个压力传感器,控制柜及相关设备组成。利用一台变频器可以控制两台30KW水泵的运转,改造后,1#泵15KW始终处于工频运转,两台30KW水泵由变频器的控制实现变工况运转。?

1#泵工频运转一般不能满足白天的最小用水量,因此白天供水时首先投入1#泵和2#泵,2#泵工作在变频启动状态,随着压力会自动调节频率的高低以保持压力的恒定,在用水量不大时,2#泵和1号泵同时工作可以满足要求,如果用水量增大,2#泵会自动切换到工频状态,并给PLC发出信号,继而变频启动3#泵30KW,此时1#,2#泵工作在工频状态,3#泵工作在变频状态。由于3#泵的自动调节功能,从而保证系统的恒压。一般而言,三台泵同时投入是绝对能满足要求的。控制系统硬件组成图如图2所示:

注:MC1、MC2互锁,MC3、MC4互锁,MC6用于切断2#运行,MC7用于切断3#运行
如果3#泵工频运转压力不能满足要求的话,则该变频器会自动切除,退出工作,使3#泵处于工频。该系统组成简单,系统成本低,可靠性高。??
3系统功能?
该系统选用FR-700日本三菱变频器。?
该系统中具有功能:?
3.1自动切换变频/工频运行功能?
变频器提供三种不同的工作方式供用户选择:?
方式0:基本工作方式。变频器始终固定驱动一台泵并实时根据其输出频率:控制其他辅助泵启停。即当变频器的输出频率达到最大频率时启动一台辅助泵工频运行、当变频器的输出频率达到最小频率时则停止最后启动的辅助泵。由此控制增减工频运行泵的台数。?
方式1:交替方式,变频器通常固定驱动某台泵,并实时根据其输出频率,使辅助泵工频运行,此方式与方式0不同之处在于若前一次泵启动的顺序是泵1→泵2,当变频器输出停止时,下一次启动顺序变为泵2→泵1。?
方式2:直接方式。当启信号输入时变频器启动第一台泵当该泵达到最高频率时,变频器将该泵切换到工频运行,变频器启动下一台泵变频运行,相反当泵停止条件成立时,先停止最先启动的泵。?
3.2  PID的调节功能?
由压力传感器反馈的水压信号(4-20MA或-5V)直接送入PLC的A/D口(可以通过手持编程器),设定给定压力值,PID参数值,并通过PLC计算何以需切换泵的操作完成系统控制,系统参数在实际运行中调整,使系统控制响应趋于完整。?

3.3 “休眠”功能?
系统运行时经常会遇到用户用水量较小或不用水(如夜晚)情况,为了节能,该系统专用设置了可以使水泵暂停工作的“休眠”功能,当变频器频率输出低于其下限时,变频器停止工作,2#、3#泵不工作,水泵停止(处于休眠状态)。当水压继续升高时将停止1泵,当水压下降到一定值时将先启动变频器运转2#泵或3#泵,当频率到达一定值后将启动1#泵调节2#或3#泵的转速。?
?*“休眠值”变频器输出的下限频率PR507设置。?
?*“休眠确认时间”用参数PR506设置,当变频器的输出频率低于休眠值的时间如小于休眠时间td时,即td<tn时变频器继续工作,当td>tn时变频器将进入休眠状态。?
?*“唤醒值”由供水压力下限启动,当供水压力低于下限值时由PLC发出指令唤醒变频器工作。
经测试“休眠值”为10HZ。?
“休眠确认时间”td:20s?
“唤醒值”70%?
3.4 通讯功能?
该系统具有计算机的通讯功能,PLC变频器均提供有RS232或485接口PLC可选用西门子的S7-200计算机可以与一套或多套系统进行通讯,利用计算机同时可以监测:电流、电压、频率、转速、压力等也可以控制变频器的各类参数。?
此外该系统还具有手动/自动操作,故障报警,运行状态,电流,电压、频率状态显示缺水保护等功能。??
4系统的节能分析?
节能的功率可用下式表示
Δp=p(0.4+0.6x-x3)?
其中x=Q/Q0=N/N0?
Q为实时水量?
Q0为满负荷的水量?
P为满负荷的功率?
N0为额定功率?
N为实时功率?
这里通过运行观察,统计出三台泵一天之内的运行时间为:?
1#泵24小时?
2#泵大致运行19小时?
3#泵仅运行13小时?
如果按360天计算利用阀门来调节功率为:?
(30×2+15)×24×360=648000Kwh?
利用停止泵运转方式为:?
[(15×24)+(30×10)+(30×13)]×360=475200Kw?
利用变频工作时:?
3#泵始终处在状态为13小时?
2#泵变频工作为7小时(3#泵不工作,2#泵工作时间)如果水量调到80%时计算两个泵节电量为:?
P×h=30×(0.4+0.6×0.8-0.83)×(13+7)×360=79488Kwh?
这样与第二项计算与变频节能计算时比用阀的调节节能为:?
648000-475200+79488=252288Kwh?
按每度电0.4元计算,每年可节省电费:?
252288×0.4=100915.2元?
可见每年可节省电费约10万元左右。?
由此可见,变频恒压给水设备,既可以很好的满足用水要求,又可以节约能源,同时还可以降低设备的运行故障,是今后推广和大力提倡的方向。?