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上海山宇SY6000變頻器在恒壓供水中的應(yīng)用
王新巖（上海山宇電子設(shè)備有限公司）
摘要：介紹山宇變頻器SY6000特點(diǎn)、優(yōu)勢以及應(yīng)用，著重闡述變頻器在恒壓供水中的的重要作用。
關(guān)鍵詞：變頻器 恒壓供水 PID
一、引言
變頻調(diào)速特別是變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，已使世界范圍內(nèi)的電氣傳動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革，它是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等的綜合產(chǎn)物。由于變頻器具有高動(dòng)態(tài)、高性能、大容量、節(jié)能等顯著的特點(diǎn)，并以其優(yōu)越的調(diào)速性能和節(jié)能優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用， 并取得了客觀的經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)外的資料表明，使用變頻設(shè)備可使水泵運(yùn)行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低20%，從而大大降低能耗，節(jié)能效率可達(dá)20%～40%。節(jié)約了電費(fèi)、 降低了生產(chǎn)成本、減少了啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊， 改善了工作環(huán)境，并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化， 同時(shí)可根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求控制的更準(zhǔn)確、更快速。
SY6000 系列變頻器是上海山宇公司采用矢量控制技術(shù)、結(jié)合諸多先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器，它優(yōu)越的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制特性、完整的保護(hù)功能以及靈活的編程能力， 在工業(yè)現(xiàn)場被廣泛的應(yīng)用。下面對SY6000系列 變頻器在恒壓供水中的應(yīng)用作一下介紹。
二、SY6000變頻器特點(diǎn)：
目前，市場上的變頻器品牌較多。國產(chǎn)變頻器的品牌有：安邦信、佳靈、森蘭、康沃、東日、清華同方、中大博立、森海等；國外的品牌有：德國的Siements、日本的富士和三菱、法國的Schneider 和ABB、美國的AB等。與其他品牌相比，上海山宇公司的SY60000變頻器具有如下特點(diǎn)：
1) 降低電機(jī)啟動(dòng)電流和配電容量，避免增容投資。在電網(wǎng)上直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其容量不得大于電網(wǎng)容量的15～20%，選用SY6000系列變頻器后可把變壓器的容量下降至傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式時(shí)的40～50%。
2) 降低啟動(dòng)機(jī)械應(yīng)力，減小直接起動(dòng)帶來的機(jī)械沖力和因沖力而引起的傳動(dòng)機(jī)械的摩擦，延長電機(jī)及相關(guān)設(shè)備的壽命。
3) 全數(shù)字開放式操作顯示鍵盤和屏幕，操作簡便靈活，便于故障診斷，啟動(dòng)參數(shù)可視負(fù)載調(diào)整，以達(dá)到最佳啟動(dòng)效果；備有外控端子，可方便實(shí)現(xiàn)異地控制或自動(dòng)控制。
4) 軟起動(dòng)、軟停車，能根據(jù)需要對電機(jī)調(diào)速，集各種保護(hù)（如過熱保護(hù)、欠壓保護(hù)等）、自診斷功能，易于改善工藝、保護(hù)設(shè)備。
5) 高度集成的微處理器控制系統(tǒng)，集成式PID控制器，采用磁通矢量控制方式，內(nèi)建精確電機(jī)模型，能為電機(jī)提供高精度的速度控制和轉(zhuǎn)力矩，支持多種通訊方案，性能可靠。
三、恒壓供水系統(tǒng)工作原理
SY6000系列變頻器是電機(jī)變頻調(diào)速的執(zhí)行者，只要改變f，就可實(shí)現(xiàn)n的變化而達(dá)到無極調(diào)速的目的。其轉(zhuǎn)速方程式為：
n=60f(1-s)/p
其中：f：電源頻率；p：電機(jī)極對數(shù)；s：電機(jī)轉(zhuǎn)差率；n：電機(jī)轉(zhuǎn)速
海泰大廈的恒壓供水系統(tǒng)工作原理如圖1所示。測量元件選用E+H公司的壓力傳感器，Ui為恒定供水壓力設(shè)定值，供水壓力U 作為輸出量，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。在運(yùn)行中，當(dāng)用水量增大的時(shí)，水管道內(nèi)壓力值變低，反饋值U變小，當(dāng)Ui大于U時(shí)，變頻器通過內(nèi)置PID進(jìn)行調(diào)速，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速加快，增加水流量，提高管道壓力，直到管道壓力U與設(shè)定壓力Ui相等時(shí)，變頻器將保持轉(zhuǎn)速不變。當(dāng)用水量減少時(shí)，水管道內(nèi)壓力值變大，反饋值U變大，當(dāng)Ui小于U時(shí)，變頻器通過內(nèi)置PID進(jìn)行調(diào)速，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，減少水流量，降低管道壓力，直到管道壓力U與設(shè)定壓力Ui相等時(shí)，變頻器將保持轉(zhuǎn)速不變。當(dāng)進(jìn)入小流量區(qū)域后，管道壓力U增加，當(dāng)U>Ui時(shí)，變頻器輸出頻率降低，當(dāng)降低到變頻器設(shè)置的最低頻率時(shí)，經(jīng)過延時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，而當(dāng)通過壓力變送器采集回來的供水壓力U降低到一定值時(shí)（蘇醒壓力值可通過變頻器設(shè)置），會(huì)自動(dòng)喚醒系統(tǒng)工作，變頻器通過改變電源頻率控制水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速，直至接近供水壓力U的給定值Ui。這樣，不但避免了啟動(dòng)大電流的沖擊，而且不管系統(tǒng)供水流量大小如何變化，供水的壓力U始終維持在給定（壓力）值Ui 的附近。因?yàn)楹Ｌ┐髲B為小區(qū)高層供水，系統(tǒng)配置了恒壓罐，保證變頻器休眠時(shí)，管道內(nèi)的壓力不至于直接降低到啟動(dòng)壓力，使變頻器頻繁啟動(dòng)。
圖1 恒壓控制原理圖
四、系統(tǒng)的應(yīng)用效果：
應(yīng)用了山宇變頻器SY6000后，海泰大廈變頻恒壓供水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)突出的體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
１、高效節(jié)能
最顯著優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)約了電能，節(jié)能量通常在10-40%。從單臺水泵的節(jié)能來看，流量越小，節(jié)能量越大。
２、恒壓供水
實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)供水壓力穩(wěn)定而流量可在大范圍內(nèi)連續(xù)變化，從而可以保證用戶任何時(shí)候的用水壓力，不會(huì)出現(xiàn)在用水高峰期熱水器不能正常使用的情況。
３、安全衛(wèi)生
系統(tǒng)實(shí)行閉環(huán)供水后，用戶的水全部由管道直接供給，取消了水塔、天面水池、氣壓罐等設(shè)施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。
４、自動(dòng)運(yùn)行、管理簡便
新型的小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)具備了過流、過壓、欠壓、欠相、短路保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)、過載、失速保護(hù)、主泵定時(shí)輪換控制、密碼設(shè)定等功能，功能完善，全自動(dòng)控制，自動(dòng)運(yùn)行，泵房不設(shè)崗位，只需派人定期檢查、保養(yǎng)。
５、延長設(shè)備壽命、保護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定
機(jī)泵的轉(zhuǎn)速不再是長期維持額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，減少了機(jī)械磨損，降低了機(jī)泵故障率，而且主泵定時(shí)輪換控制功能自動(dòng)定時(shí)輪換主泵運(yùn)行，保證各泵磨損均勻且不銹死，延長了機(jī)泵使用壽命。變頻器的無級調(diào)速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了機(jī)泵軟啟動(dòng)，避免了電機(jī)開停時(shí)的大電流對電機(jī)線圈和電網(wǎng)的沖擊，消除了水泵的水錘效應(yīng)。
６、占地少、投資回收期短
采用水池上直接安裝立式泵，控制間只要安放一到兩個(gè)控制柜，體積很小，整個(gè)系統(tǒng)占地面積非常小，可以節(jié)省投資。另外不用水塔或天面水池、控制間不設(shè)專人管理、設(shè)備故障率極低等方面都實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步減少投資，運(yùn)行管理費(fèi)低的特點(diǎn)，再加上變頻供水的節(jié)能優(yōu)點(diǎn)，都決定了此變頻恒壓供水系統(tǒng)的投資回收期短，一般約1年左右。
五、結(jié)束語
此系統(tǒng)為上海山宇電子設(shè)備有限公司生產(chǎn)的SY6OOO系列變頻器在高層小區(qū)海泰大廈的應(yīng)用，自2005年投運(yùn)以來，至今運(yùn)行穩(wěn)定，并在1年以后收回投資成本，節(jié)能效果明顯。山宇SY6000變頻器以其自身的優(yōu)勢，在恒壓供水中得到廣泛的應(yīng)用。
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