基于ACS400—ABB变频器的恒压供水系统

王泽奇

摘 要 变频技术的迅猛发展，其应用也得到广泛普及。ACS400-ABB变频器具有自动轮换、结构简单及时补偿以及自动切泵和软启动循环等功能。本文详细介绍了由ACS400-ABB变频器组成的恒压供水系统，浅析系统运行过程中，如何做到节能稳定。

关键词 ACS400-ABB变频器；恒压供水系统；节能稳定；维护操作

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0021-02

随着变频器在工业控制中不断普及，自动供水系统控制逐渐应用变频器，其功能特点具有一定的稳定性、且具有无极调速和在线改变参数等优越性能。我公司原有水塔供水控制是结合电接点压力表构成的，但由于技术设备没有更新换代，电接点压力表在氧化的同时故障频出，冬季很有可能冻死相连管道，从而造成水塔溢水和电气控制失灵等情况。同时，此控制技术相对于变频控制来讲，经济效益及控制运行效率远远不足。故在改造过程中增添变频器。在实现了预计控制效果的同时，实现了经济效益也节约了能源。在种类颇多的变频器中，选择ACS400-ABB变频器，应用宏分区，设定少量参数，实现恒压控制的目的。

1 变频器恒压供水优势

变频器自20世纪80年代传入国内以后，主要用于节约交流电机能源。但随着计算机网络技术的迅猛发展，变频器发展平台也得到了快速拓展，由于结构简单耐用的交流电机适用于各种工作环境，因此，交流调速的核心以通用变频系统为主，在大型集成线路中应用尤为广泛。在矢量控制技术与数据采集处理系统应用后，变频系统已变成控制调速系统的主流。其应用主要针对两个方面：首先为了节能而使用变频器。其次，为了满足生产而应用通用变频器。本文详细介绍变频器在恒压供水中的应用。

恒压供水是指不管用水量有多大，用户端始终保持管网内额定水压，满足客户对用水的需求，而不会造成电动机空转引起的能源浪费现象。为实现上述目标，需要根据用户需要的压力及压力反馈信号给变频器设定水泵转速，达到恒压控制的目的。变频恒压系统可以检测管网压力，经过PFCD内部调节器运算，调节输出频率，让管网压力达到恒压[1]。当管网内压力达到超限信号或极限信号时，变频器可以及时通知PFC对变频泵进行切换。为防止产生水锤现象，出口阀门联动泵的启停。假设整个系统由一台变频器、四台水泵及一个压力变送器组成，其部分功能如下：压力变送器安装供水管道时转换成1-5伏的电信号，节省流量的来源是变频调速器，逻辑切换取决于PFC。同时，为保障自动控制安全可靠，配备外围辅助电路，通过人工调节的方式保证连续供水。

2 恒压供水系统工作原理

用户用水量的多少是经常改变的，而供水压力一般是恒定的，供水过剩或供水不足等情况时有发生。供水不能满足用水平衡，其原因在于供水压力，用水多会造成压力过小，而用水较少会造成供水压力过高。保持恒定供水压力保持用水与供水之间平衡，能有效提升供水效率和用户满意度。

供水通常通过调节压力来调试供水压力。一种方法是通过调节节流阀，当用水量不足时，或供水量小于用水量时将节流阀开大保持供水量提升。当供水量大于用水量时，通过调节节流阀减小供水量，在流量下降的同时通过节流阀保持一定的供水压力。第二种是通过水流速度调节供水压力。当转速较高时，供水泵供水流量增加，相反，当转速较低时，供水泵流量减少，通过调节供水泵的转速来调节供水流量，借此稳定供水压力。两种方式相对比发现，调节供水速度，具有一定的节能优势和控制优势。因此，在供水过程中，经常采用调节供水流量的方式来稳定供水压力。

在调节恒压供水过程中，是以管道内的水压或流速为控制目标，当压力值偏低设定值时，通过调节供水泵的转速稳定供水压力，起到恒定压力的作用。ACS400-ABB变频器的恒压供水系统由压力传感器、水泵以及变频控制电路组成。管道内的承受压力以电信号的方式反馈给压力传感器，此信号将与给定的压力值进行比较，差值经过变频器运算后由控制器发出输出频率，在经过变频器内部控制器实现变频转换，通过改变水泵的运转速度调节压力，实现恒定供水压力。

ACS400-ABB变频器的恒压供水系统受控于变频器中应用宏PFC，当管道内的供水压力为0时，变频器会启动运行，管道供水压力随着运行频率的增加而增加，在供水压力接近给定值时，系统会自动调节运行水泵的运行状态，让水压保持在恒定频率上。当水压减小用水量增加时，通过系统宏自动调节，经变频器增加运动频率，水压即可回升，当用水量逐渐增加时，变频器频率也会逐步增加。如果水压低于设定值，变频器会发出下一步指令，启动另外一台水泵。经过变频系统调节之后，第一次运转的水泵，频率会相应减小，且保持水压增高，直到达到恒定值为止。当达到恒定水压之后，变频器会自动切换将第二台水泵关闭。通过变频系统调节，水泵运行速度会发生急剧上升、稳步上升或下降等可能，再此过程中，变频器反馈信号的变化，是根据输出频率的变化而发生变化的，在通过内部继电器节点完成控制切换，从而改变供水流量达到恒压供水的目的。同时，ACS400-ABB变频器的参数设置，可以实现水泵与水泵之间的定向切换，防止备用电机长期不工作导致锈死等问题，延长了电机使用寿命。

3 电气控制系统组成

ACS400-ABB变频器恒压供水系统中，主回路电气控制系统由变频器、继电器、控制开关、接触器及风扇等组成。回路控制是在变频器发生故障时，由手动回路实现不间断供水，自动回路受控于变频器内部的继电器开关，且用于实现接触器之间切换。回路弱点是通过调节电阻设定管网压力，通过与管网出口处连接的压力传感器产生的电流信号作为反馈压力信号。两者通过PFCD运算实现输出频率变化。如，通过设定变频器参数，改变控制流程，当频率上升或下降时，系统根据反馈信号平滑切换泵组之间的变频器转换。

在变频器恒压供水参数设置过程中，采用变频器中的PFC应用宏即可设计一定的运行程序。参数设定简单快捷，适用于各大供水系统。传统供水模式中，泵机需要一对一的占用独有的继电器来保证信号输出。如，某小区原有恒压供水系统采用传统PFC宏供压模式，经常造成断路器烧毁现象。这是由于电机转子在停转过程中形成了旋转磁场。或电机投入到电源工频中，产生高于工频两倍的电压，从而损坏电机或低压电器。因此，传统控制系统不能及时把握切换时机，导致出现过多破坏性endprint

问题。

在以ACS400-ABB变频器中PFCD宏为基础，将反馈信号以远传压力表示时，通过与给定的变频器内部值做比较之后，PFCD会自动调节输出频率，通过逻辑控制与信号处理，恒定控制变频数值。

在满足投泵条件后，通过软启动工频，满足泵与泵之间的切换条件。通过系统程序实现工频泵与变频泵之间转换，通过内部监控系统给定输出频率。这样，每一台电机都可以是辅助电机，也可以是调速电机，不存在辅泵数量限制问题。同时，系统运行过程中分夜间模式与白天模式两种，白天模式中电机带变频泵运行，工频泵在条件满足时运行。夜间模式时工频泵不启动。白天模式与夜间模式是动态过度过程，直接影响到系统的稳定性能。

4 结束语

综上所述，ACS400-ABB变频器设置简单且有一定的PM功能机内置调节能力，同时接线方便便捷。如果加装NDIO模块可以实现多台泵的恒压供水，且可以实现自动软启动转换能力，协调泵与泵之间的冲击电流的可靠性和稳定性。不仅做到了使用寿命长，也让操作性更加灵活。采用ACS400-ABB变频器调节水压能节约有效资源，解决系统过流出现的跳闸问题，而ACS400-ABB变频器的调节功能，能打破宏分区限制，适用于大型企业或大型生活区。该系统通过模块拓展，从工艺上实现了用户端恒压供水的难题。

参考文献

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