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东力科创 CT110 供水专用变频器在恒压供水上的应用
深圳市东力科创技术有限公司 技术服务部
 
摘 要 相对于传统的水箱和水塔的供水,变频恒压供水具有供水压力稳定、节电率高可靠性好、不对水资源造成污染等优点。本文以某供水厂用变频器一拖三台泵的方式实现恒压供水为例,详细介绍深圳市东力科创技术有限公司开发的 CT110 系列供水专用变频器及其在恒压供水系统中的应用。

关键词 CT110 恒压供水 一拖多

一、引言 
 
             供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大,水质易污染,最主要的缺点是水压不能保持恒定,导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种成熟的交流电机无极调速技术, 在安全生产和供水质量的需求日益紧迫的形势下, 通过变频调速进行恒压供水的方案越来越得到大众的认可。

二、现场应用设备及图片
 
      该现场应用为深圳某供水厂,现场需求 1 台 4 千瓦变频器控制 3 台水泵实现恒压供水,要求变频器根据实际水压情况自动做转速调节,并判断是否需要投入第二台、第三台泵参与供水。现场图片如下:

三、控制原理

3.1 控制方案

      供水系统在供水官网上安装压力传感器,将水压信号转换成变频器可接受的 4~20mA 电流型信号。系统工作时,压力传感器实时检测水压,变频器接收压力信号,实际压力信号与给定压力信号的有差调节构成压力闭环系统。变频器通过 PID 输出改变频率来改变水泵电机的转速。但是变频泵运行转速的上下限限制了单台泵无法应对用水量高峰和低峰期。深圳市东力科创技术有限公司开发的恒压供水专用变频器 CT110 结合以上情况,扩展供水专用逻辑,通过两路辅助继电器与启用台数,自动调节峰谷用水量,保证供水管网压力恒定,以满足用户用水的需求。
 
 CT110 恒压供水原理图如下:
3.2变频器参数设置表
 
功能码
设定值
功能描述
备注
F00.00
2
控制模式选择
VF 控制模式
F00.01
1
起停控制模式
端子起停模式
F00.06
3
频率给定方式
PID 给定频率
F00.07
400
运行频率的上限
--
F00.11
——
加速时间
可适当调整
F00.12
——
减速时间
可适当调整
F02.01
——
额定功率
一定要按照电机铭牌进行设置
F02.02
——
额定频率
--
F02.03
——
额定转速
--
F02.04
——
额定电压
--
F02.05
——
额定电流
--
F05.01
1
正转启动
--
F05.03
23
水满信号
如果有水满开关可设置
F05.04
24
缺水信号
如果有缺水开关可设置
F06.03
16
辅助泵1
辅助泵1起停控制
F06.04
17
辅助泵2
辅助泵2起停控制
F08.00
——
减泵时加速时间
--
F08.01
——
加泵时减速时间
--
F09.01
——
恒压设定百分比
请根据实际水压进行设定
F09.04
——
PID调节比例增益系数
若水压无法恒定,请合理调本PI参数
F09.05
——
PID调节积分增益系数
--
F13.00
——
辅助泵个数
根据实际情况设置
F13.01
加泵频率点
50Hz
当变频器升速到加泵频率点,且超过压力容差,且经过加泵延时时间,表明当前
水泵个数已无法满足恒压要求,此时加1个泵动作
F13.02
加泵压力容差
10%
--
F13.03
加泵延时时间
10S
--
F13.04
减泵频率点
5Hz
当变频器减速到减泵频率点,且超过压力容差,且经
过减泵延时时间,表明当前水泵个数已无法超过恒压要求,此时减1个泵动作
F13.05
减泵压力容差
10%
--
F13.06
减泵延时时间
10S
--
F13.07
休眠功能选择
1
使能休眠功能后,达到休眠条件,变频器智能休眠
F13.08
唤醒频率设定
5Hz
变频器停机状态下,当水压低差高于压力容差, PID算得
的变频器给定频率高于唤醒频率,且唤醒延时到达,变频器休眠唤醒,自动开启
F13.09
唤醒压力容差
10%
--
F13.10
唤醒延时时间
10S
--

 

3.3 CT110 供水逻辑说明


CT110 系列专用变频器内置供水专用逻辑, 优化的 PID 控制保证水压恒定。同时自动处理加泵减泵动作逻辑,并在加减泵动作阶段自动调频保证加减泵时水压依然稳定可控。
 
供水逻辑说明如下:
 
1、 加泵逻辑: 当水压持续低于设定压力,变频器升速运行,当变频器升速至加泵频率点(F13.01),此时若水压仍低于(设定水压百分比) (加泵压力容差百分比 F13.02),则认为当前水泵个数不够使用,需增加水泵运行,加泵延时时间到达后,辅助继电器动作,此时加泵运行。
 
2、 加泵辅助逻辑: 新加入的泵为工频泵,加泵过程中可能会导致水压快速升高,因此加泵的过程中变频泵会自动降频以避免加泵时水压过大,此时的变频器减速时间由 F08.01 决定。
 
3、 减泵逻辑: 当水压持续高于设定压力,变频器减运行,当变频器减速至减泵频率点(F13.04),此时若水压仍低于(设定水压百分比) +(减泵压力容差百分比 F13.05),则认为当前水泵个数太多,需减少水泵运行, 减泵延时时间到达后,辅助继电器动作,此时减泵运行。
 
4、 减泵辅助逻辑: 新减小的泵为工频泵, 减泵过程中可能会导致水压快速下降,因此减泵的过程中变频泵会自动升频以避免加泵时水压过低,此时的变频器加速时间由 F08.00 决定。
 
5、 休眠功能逻辑: 当辅助泵都已停止,水压依然偏高,则变频器降速运行,当变频器运行频率低于减泵频率点,变频器自动休眠,键盘显示“SLEEP”状态。
 
6、 休眠唤醒逻辑: 变频器休眠状态下, 当水压偏低时, PID 算得的设定频率高于唤醒频率设定,且当前压力低于(设定水压百分比) -(唤醒压力容差百分比 F13.02), 则认为需要变频泵运行,经唤醒延时,变频泵休眠唤醒。
 
7、水泵控制优先级: 水泵参与运行的优先级为:变频泵 > 辅助泵 1 > 辅助泵 2。即,当需要加泵时,先加变频泵,其次辅助泵 1,最后辅助泵 2;当需要减泵时,先减辅助泵 2,其次减辅助泵1,最后减变频器休眠待机。
 
四、东力科创 CT100 供水专用变频器介绍

       CT110 变频器以 DSP 控制系统为平台,采用国内技术领先的无 PG 矢量控制技术,并配合多种保护方式,可应用于异步电机,提供优异的驱动性能。产品在风道设计,硬件配置,软件功能方面都极大的提升了客户易用性及环境适应性。
 
技术特点:

◆供水专用逻辑: 基于现场工况的供水逻辑,恒压控制性能更稳定。
◆准确的电机参数自学习: 准确的旋转或静止的电机参数自学习,调试方便,操作简单,提供更高的控制精度和响应速度。
◆矢量化的 V/F 控制: 自动定子压降补偿, VF 控制也可保证优异的低频力矩特性。
◆软件限流限压功能: 良好的电压、电流控制,有效减少变频器的保护次数。
◆多种制动模式: 提供多种制动方式,可快速停车。
◆高可靠性设计: 较高的整机过温点和良好的防护等级,更适应供水行业行业的使用环境。
◆转速追踪再起动功能: 实现对旋转中的电机的无冲击平滑起动。
◆自动电压调整功能: 当电网电压变化时,能自动保持输出电压恒。
◆全面的故障保护: 过流、过压、欠压、过温、缺相、过载等保护功能。
 
五、结束语

      将变频控制技术运用于恒压供液领域,控制上增加专用的控制模块,提供了一种优化的恒压供水方案,使用此专用变频器组装供水自动控制系统,具有投资少,自动化程度高,保护功能齐全,运行可靠,操作简便,节水节电效果显著,尤其对水质不构成二次污染,具有优异的性能价格比。

 

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