电气工程

三晶变频器在恒压供水中的应用
随着人们生活质量的提高，在生活用水方面的质量要求也越来越高。同时，由于工厂工艺的要求，对供水质量也得出了更高的要求。变频恒压供水以其环保、节能和供水质量高等优点在供水行业中越来越得到认同。在城市小区化的发展中，采用以小区或为统一整体的供水方案，会使设备的利用率及节能比例大大提高，并减少初始投资和占地面积。
一、变频恒压供水代替传统恒压供水的优点
1. 变频恒压供水能自动24小时维持恒定压力，并根据压力信号自动启动备用泵，无级调整压力，供水质量好，与传统供水比较，不会造成管网破裂及开水笼头时的共振现象。
2. 避免了泵的频繁启动及停止，而且启动平滑，减少了电机水泵的启动冲击，增加了电机水泵的使用寿命，也避免了传统供水中的水锤现象
3. 传统供水中设计有水箱，不但浪费了资金，占用了较大的空间，而且水压不稳定，水质有污染，不符合卫生标准，而采用变频恒压供水，此类问题也就迎刃而解了。
4. 采用变频恒压供水，系统可以根据用户实际用量，自动进行检测，控制马达转速，达到节能效果。避免了水塔供水无人值班时，总要开启一个泵运行的现象，节省了人力及物力
5. 变频恒压供水可以自动实现多泵循环运动功能，延长了电机水泵的使用寿命。
6. 变频恒压供水系统保护功能齐全，运行可靠，具有欠压、过流、过载、过热、缺相、短路保护等功能。
二、工作原理
变频恒压供水系统采用一电位器设定压力（也可采用面板内部设定压力），采用一个压力传感器（反馈为4~20mA或0-10V）检测管网中压力，压力传感器将信号送入变频器PID回路，PID回路处理之后，送出一个水量增加或减少信号，控制马达转速。如在一定延时时间内，压力还是不足或过大，则通过PLC作工频/变频切换，使实际管网压力与设定压力相一致。
另外，随着用水量的减少，变频器自动减少输出频率，达到了节能的目的。
三、适用范围
采用变频恒压供水，具有高效节能，压力稳定，运行可靠，作简单，安装方便，占地少，噪音低，无污染，投资低，效益高等优点。特别适用于：
1. 宾馆、写字楼、公寓、居民小区等场所的生活给水和热水采暖系统。
2. 高层建筑、大型民用建筑的消防给水系统。
3. 工矿生产企业
4. 各类自来水厂

三晶变频器在恒压供水上的应用
一、变频恒压供水的特点
1. 节能，可以实现节电20%-40%，能实现绿色用电。
2. 占地面积小，投入少，效率高。
3. 配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。4. 运行合理，由于是软起和软停，不但可以消除水锤效应，而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，并且水泵的寿命大大提高。5. 由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染，防止了很多传染疾病的传染源头。6. 通过通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。二、节能原理由水泵的工作原理可知：水泵的流量与水泵（电机）的转速成正比，水泵的扬程与水泵（电机）的转速的平方成正比，水泵的轴功率等于流量与扬程的乘积，故水泵的轴功率与水泵的转速的三次方成正比（既水泵的轴功率与供电频率的三次方成正比）。根据上述原理可知改变水泵的转速就可改变水泵的功率。流量基本公式：Q∝N H∝N2 KW=Q*H∝N3以上Q代表流量，N代表转速，H代表扬程，KW代表轴功率。例如：将供电频率由50HZ降为45HZ，则P45/P50=（45/50）3= 0.729，即P45=0.729 P50；将供电频率由50HZ降为40HZ，则P40/P50=（40/50）3= 0.512，即P40=0.512 P50。水泵一般是按供水系统在设计时的最大工况需求来考虑的，而用水系统在实际使用中有很多时间不一定能达到用水的最大量，一般用阀门调节增大系统的阻力来节流，造成电机用电损失，而采用变频器可使系统工作状态平缓稳定，通过改变转速来调节用水，并可通过降低转速节能收回投资。从下图我们可以形象的看到三种流量控制方式的比较。100KW三种流量控制方法的耗电实测比较表：
流量% 变频器轴功率KW% 输入阀门控制
轴功率KW% 输出阀门控制
轴功率KW% 理想轴功率KW%
50 15 60 84 12.5
60 25 64 89.5 21.6
70 38 68 95 34.3
80 55 72.5 99.5 51.2
90 79 84 103.5 73
100 108 106 107 100

很多电机拖动设备都存在全余量较大、工作效率低、电能耗量大、启动电流大、工作噪声大等难题。且不断的影响企业的经济效益，而投资变频器可以从根本上解决这些问题，一般情况下，完全可以改善工艺条件,并且投资回收期不超过10个月。三、变频恒压供水设备的主要应用场合1、高层建筑，城乡居民小区，企事业等生活用水；2、各类需要恒压控制的用水，冷却水循环，热力网水循环，锅炉补水等；3、中央空调系统；4、自来水厂增压系统；5、农田灌溉，污水处理，人造喷泉；6、各种流体恒压控制系统。
四、变频恒压供水设备的系统组成变频器是整个变频恒压供水系统的核心部分。其系统组成：水泵电机是输出环节，转速由变频器控制，实现变流量恒压控制。变频器接受PID控制器的信号对水泵进行速度控制，压力传感器检测管网出水压力，把信号传给PID控制器，通过PID控制器调节变频器的频率来控制水泵的转速，实现了一个闭环控制系统。由于三晶变频器本身具有PID调节功能，可以不选用外置PID调节器，调节更加平稳。
五，三晶变频器PID简易使用范例
（1） 假设反馈通道选择（0-10V），远传压力表的量程范围0-1MPA
（2） 接线

（3）设定的参数如下：
1, F039以实际需要，一般设为外部端子控制，即F039=2，
2， F040=40输出频率由PID输出决定；
F041=50PID启动，即MI1功能选择为PID启动功能；
3， F073=0.1PID输入选择， 0表示PID的设定值来源，由F027设定；1表示PID的反馈值来源，模拟输入VI为来源；
4， F027=50%设定值来源（系统要求压力为0.5MPa）

PLC通过A/D，转换模块采集压力传感器的输出信号。从监测供水压力,再由PLC控制变频器和接触器调节水泵的工作状态,使供水压力保持在一个恒定的压力范围,水泵系统，根据不同用水量四台水泵循环变频运行，及工频运行等来恒定水压。系统通过设定参数，变频运行频率，压力的大小，欠压超时，水位报警指示等来控制系统的运行，以西门子可编程序控制器和变频器为核心控制输出，在水泵的出水泵管道上安装一个远传压力传感器，用于检测管道压力，并把出口压力变成4～20mA的摸拟信号，送到PLC的A/D转换输入端，经过PLC内部的PID运算把给定偏差值送到变频器，以控制输出频率的大小，从而改变水泵的电机转速，达到控制管道压力恒定的目的。
当实际管道压力小于给定压力时，变频器输出频率上升电机转速加快，管道压力开始升高；反之，变频器频率降低，电机转速减少，管道压力降低。如果上下调整多次，直到偏差值为零。这样就能保持压力值恒定。
预期目标：
（1）系统供水时，恒压运行。
（2）四台水泵根据恒压的需要，采取先开先停的原则接入和退出,水泵能自动的循环运行和循环投切。
（3）在用水量小的情况下，如果一台水泵连续运行时间超过一天，则要切换下一台水泵，系统具有倒泵功能，避免一台水泵长时间运行。
（4）要有完善的报警和指示功能
(5)对泵的作要有手动控制功能，手动在应急或检修时使用。

变频器应用于恒压供水演示，工作原理很简单