ABB变频器在二次供水中的应用

杨炳麟

【摘 要】本文介绍了变频器在二次供水中的作用，特别是介绍了ABB变频器在变频恒压供水系统中的应用。

【关键词】变频器;二次供水;变频恒压供水

二次供水是指单位或个人将城市公共供水或自建设施供水经储存、加压，通过管道再供用户或自用的形式，因此，二次供水是高层供水的唯一选择方式。

一、二次供水的发展

1.楼顶水箱或水塔的供水方式。通常在夜间等用水低谷利用管网余压补充蓄水，在用水高峰管网压力下降供水，解决了三层以上居民用水高峰时的用水问题。此方式供水的可靠性较差。

2.楼顶水箱加水泵加水池供水的供水方式。水泵从水池吸水，经过加压后送入水箱，水箱水位上升到最高水位时停泵;之后由水箱向用户供水，水箱水位下降至最低水位时再次启动水泵，如此循环运行。此方式供水的供水压力不稳定。

3.变频器恒压供水。变频器恒压供水主要由低位水池、水泵、变频器、PLC和管道组成。变频器恒压供水通过、变频器、PLC等控制水泵按照实际用水参数变化、进行变频恒压供水，把水泵多余功率通过变频器调频节约下来，从而达到节能的目的。此方式供水的供水压力恒定，供水可靠，满足用户的用水需求。

随着社会的发展，压力不稳定是目前小区二次供水的最大困扰，因此利用先进的自动化技术手段去设计高性能、高节能、恒压的二次供水恒压系统。这时变频器就是一种非常好的自控设备，在二次供水恒压系统起到了关键性作用。

二、变频恒压供水系统的优点

变频恒压供水系统的优点表现在以下的几个方面：

1.高效节能。变频恒压供水系统最显著的优点就是节约电能。从单台水泵的节能来看，流量越小，节能量越大。

2.变频恒压供水系统实现了供水压力稳定而流量可在大范围内连续变化，从而保证用户任何时候的用水压力，不会出现在用水高峰期用户的热水器不能正常使用。

3.变频恒压供水系统具备过电流、过电压、欠电压、断相、短路保护、过载保护、低水位保护、超水压保护、定时换泵运行等功能。

4.变频恒压供水系统在开、停机时能减小电流对电网的冲击以及供水压力对管网系统的冲击。

三、变频器的简单介绍

变频器是应用变频技术与微电子技术的原理，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。

变频器主要采用交-直-交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。

四、变频器的选择

衡量一个变频器性能好坏的主要指标有：起动转矩、控制方式、转矩控制精度、速度控制精度、速度控制方式、控制信号的种类、频率跳跃功能、载波频率、多段速度设定、通信接口等。

变频器选择的首先要弄清楚机械设备的类型、负载转矩特性、启动转矩、调速范围、静态速度精度和使用环境的要求等现场所需条件，然后才能决定选择使用何种控制方式和防护结构的变频器是最合适的。

1.一般变频器的选型根据电机实际的工作电流来进行选择，变频器在长时间工作时必须满足变频器输出电流大于电机实际工作电流。

2.同时要考虑环境对变频器的影响，工作环境的温度如果高于40℃，则每升高1℃，变频器应该降额5%使用;温度每升10℃，那么变频器的寿命就会减半。

3.变频器应在湿度低于90%的环境中工作，空气的相对湿度小于或等于90%，无结露。湿度若太高且湿度变化比较大时，变频器易结露，会降低变频器的绝缘性能，甚至会引起短路。必要时，必须在控制柜内增加干燥剂或加热器。

4.在有金属的粉尘环境，不宜安装使用变频器。因金属的粉尘宜导电，进入变频器内部容易使变频器内部线路短路，严重时会烧毁变频器。

5.变频器在选择时应该注意电源电压的选择，电压一般有单相交流220V、三相交流220V、三相交流380V和三相交流690V。不根据实际场所电压等级选择变频器电压等级会造成变频器烧毁。

五、ABB变频器的使用

ABB变频器以稳定的性能、低速高转矩输出、丰富的组合功能、高性能的矢量控制技术、良好的动态特性及超强的过载能力，使得应用广泛。

武汉长江现代水务发展有限公司目前负责供水范围内52座二次供水泵站的运行、维护、管理的职责。在这52座二次供水泵站中使用最多的变频器是ABB品牌，选择的是其中ACS510系列。

ABB ACS510系列变频器是水泵、风机专用的变频器，是主要用在水泵、风机的调速以及一些轻载负荷的场合，采用普通的标量控制（即V/F控制）。ABB ACS510变频器有8种宏：ABB标准宏、3-线宏、交变宏、电动电位宏、手动/自动宏、PID控制宏、PFC控制宏、SPFC控制宏。这8种宏对应着相应的接线方式、控制线路及参数设定，在选择好宏后，部分的参数设定就固定，节省调试的时间。目前使用最多的宏是ABB标准宏和PID控制宏。

1.ACS510变频器接线

1.1电源的进线接变频器的U1、V1、W1，电缆接地接PE;电机电缆接变频器的U2、V2、W2，电缆接地线接PE;变频器的GND接地如果电机需要快速停机的话，需要变频器的R+、R-侧接制动电阻，上边有短接线的并拆除。

1.2数字控制常有开关、继电器等发出信号至变频器，其连接需按实际应用要求，一般有二种接线。

变频器出厂默认DI1为启停信号（接通启动，断开停止）DI2为正反信号（接通为反转，断开为正转）。

1.3模拟输入信号接线分电压型、电流型及可变电阻信号输入3种。

1.4数字开关量输出信号一般用于输出变频器的状态信号，如变频器准备好信号、运行信号、故障信号。各输出端可以编程设置，设置参见1041参数。

1.5模拟量输出信号连接，一般变送为4-20mA用于输出变频器的电流值、频率值给DCS，PLC。变频器出厂默认AO1为电流模拟信号，AO2为频率模拟信号，AGND为公共端，接线接7、9或8、9接线端子。输出端子参数可设定。

2.ACS510变频器参数设定

变频器参数设定是用好变频器的关键，在几百个参数中，实际应用的最多几十个参数。参数设定一定要正确，需要在运行中不断的修正关键参数。

2.1电机参数设定：按照电机铭牌上的内容输入即可。此参数在99号参数组内。

2.2基本参数：基本参数在20号及22号参数组内。

2.3指令输入参数：此类参数在10号、11号、12号参数组内。

2.4输出参数“此类参数在14号、15号参数组内。

3.ACS510变频器运行、维护

变频器接線、设置参数就是进入调试运行阶段，参数的设置要根据水泵机组及用户用水规律来修正。通过调试达到满足二次供水用户的用水需求。

为使变频恒压供水能够更好的工作，必须对变频器进行日常的维护、保养。在对ACS510变频器进行吹尘保养时一定要在变频器停电的情况下进行，这就需要提前做好准备工作，并要通知物业及用户，确保不对住户用水造成影响。

在对泵站进行点巡检的过程中要重点的对变频器进行监测，查看变频器的运行数据、变频器的运行温度、变频器的故障记录等并认真的填写点检记录本。

六、结束语

在二次供水方面使用ACS510变频器的过程中，发挥了变频器最大的作用，非常有力的保障了住户的正常用水需求。有效的提高了工作效率，降低了运行费用，达到了经济效益与社会效益的结合。

【参考文献】

[1]《ACS510变频器用户手册》

[2]《ABB变频器工程应用与故障处理》

周志敏，纪爱华 等 著  出版社：机械工业出版社