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ALPHA阿尔法变频器在武夷山水厂供水系统中的应用

发布时间：2013-03-27 08:46:27浏览次数：3154
 

1、概述

武夷山是全国著名的风景区，武夷山水厂对整个武夷山市人的生活有着举足轻重的作用。该水厂修建较早，在使用过程中经常发生爆管，加压水泵故障，导至时有停水以及水压不正常发生，给当地人们的生活带来极为不便，因此该水厂急需技术改造。

该水厂加压系统由二级构成，首级加压水泵由两台组成，一台由93KW电机拖动，另一台由45KW 电机拖动，作补给和备用。技术改造采用变频恒压控制系统，该系统采样供水管网压力，根据用水量的变化自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入CPU运算处理后，发出控制指令，控制变频器的输出,从而控制主加压泵电动机的转速，控制补给泵电动机的投入和切除,达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。

系统配置及系统图

ALPHA6000-3093P型变频器一台；

压力传感器 一只（测量范围：0～10 kg/cm2，输入：DC24V，输出：4～20mA）；

控制柜一只（含原自耦变压启动一套、Y/△启动一套及仪表信号灯,接触器）。

系统图如下：

2、系统功能

2.1 PI的调节功能

ALPHA6000 P型变频器均内置PID 调节器，压力传感器即时检测总管压力并转化为4-20 mA电流信号，直接送入变频器模拟电流输入口，设定给定压力值，PID参数值，变频器内置PID运算后控制输出频率。系统参数可在实际运行中调整，使系统控制响应趋于完整。例如可在不同的时段给定不同的压力值，既节能又能最好地满足终端用户对水压的要求。

2.2 “休眠”功能

系统运行时经常会遇到用户用水量较小或不用水(如夜晚)情况，为了   节能，该专用系统设置了可以使水泵暂停工作的“休眠”功能，当变频器频  率输出低于其下限时，停止补给备用泵电机，当变频器输出一直在下限频率，但实际总管水压比设定还是偏高，工作一定时间后，变频器进入“休眠状态”停止工作，当总管水压下降到设定值以下时变频器被唤醒，从新进入PI调节状态。“休眠确认时间”变频器内置，当变频器的输出频率低于休眠值的时间如小于休眠确认时间td时，即td＜tn时变频器继续工作，当td＞tn时变频器将进入休眠状态。在用水峰值期，变频器输出频率到达上限频率时将启动补给备用泵。

2.3 工变频切换功能

水厂供水系统可靠性要求高，一旦故障会影响对全市的生活用水，因此该系统设置了工变频切换功能。系统在一般情况下运行在变频恒压供水状态，当变频器万一出现故障或例行检修时，可立即切换到工频运行，用原有备用自耦降压启动系统启动水泵，从而保证供水的连续性，整个系统的可靠性能很好地满足用户的要求。两套启动系统电气联锁，可防止误操作，确保系统的安全运行。

2.4 补给泵自动投切。当主泵变频运行至50HZ时延时3分种补给泵自动投入运行，补充加压，这样不断可以保证高峰用水量时系统管网的压力，还可以降低主泵运行频率及电流；当系统用水量减少，主泵运行频率降至下限20HZ时，切除补给泵，提高主泵的运行效率，这样整个系统都能在节能优化状态下运行。

3、用户受益

延长设备及管网使用寿命，减少系统维修工作量。由于采用变频恒压控制，水泵的启动为软启动，消除了大电机启动时冲击力矩对电机的损坏，水泵在启动时的冲击大为减少，同时由于软启动且水压为恒压控制，消除了启动时对管网的水锤效应，爆管现象不再发生。因此延长了原有设备的使用寿命，故障率大为降低，减少子系统维修的工作量。

改善供水质量，提高了整个系统的可靠性。采用变频恒压控制系统后，可以非常平滑地调节供水压力，值班人员对系统的调整控制更加稳定自如。随着城市管网的发展以及供水量的变化，可以很方便地调节系统的供水压力。由于采用新系统后，故障率大为降低，且两套启动系统可以互为备用，保证了系统供水的连续性，为系统经济优化运行提供了可靠保证。

改善水厂的用电状况。采用变频软启动后，消除了原启动系统启动时对电网的冲击，新系统的功率因数可达0.95，效率可达0.98，系统工作电流大为减小，线路损耗也大为减少，改善了水厂用电紧张的状况。

4、节能效果显著，经济效益可观。

原系统运行时需人工随用水量有变化手动投切补给泵的运行，管网系统压力随用水量的变化一般在3.8~7kg/cm2之间波动，而系统最佳的供水压力在4.0kg/cm2左右，超过7kg/cm2易发生爆管。众所周知压力H与电机的转速N平方成正比，轴功率P与电机转速N立方成正比即：H ∝ N2  、 P ∝ N3，用水量在最小只由补给泵加压时原系统压力为7kg/cm2左右，由变频加压时压力可控制在4.0kg/cm2，此时节电率可达57%，而如长时间运行在下限频率变频器还可运行于“休眠状态”，平均下来整个系统的节电率在40%左右。系统节能效果显著，根据当地的电费标准七个月节约的电费就可将前期的投资收回，经济效益可观。减轻值班人员的工作强度，原系统经过改造后，补给泵组可自动投切，值班人员不会担心因没有及时地投切补给泵组而导至的爆管事故。

5、变频器参数设置：

功能代码

设定参数值

功能说明

P0.04

1

由端子引出控制变频器运行、停止

P0.01

9

频率由PI调节器给定

P0.09

20

设定水泵运行的下限频率

P2.06

3

改善电机噪声，但设定太高电容漏电增大。

P1.05

1

电机的加速模式

P7.09

0.2

PI调节器偏差设定

P7.05

1

PI调节器比例

P7.06

10

PI调节器积分

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