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[电源技术] 上海山宇SY6000变频器在恒压供水中的应用———介绍山宇变频器SY

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admin 发表于 2014-4-18 12:53:43 | 显示全部楼层 |阅读模式

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上海山宇SY6000变频器在恒压供水中的应用
王新岩(上海山宇电子设备有限公司)

摘要:介绍山宇变频器SY6000特点、优势以及应用,着重阐述变频器在恒压供水中的的重要作用。
关键词:变频器    恒压供水    PID      


一、引言
变频调速特别是变频调速技术的发展,已使世界范围内的电气传动控制领域发生了根本性的变革,它是计算机控制技术、智能控制技术、电力电子技术等的综合产物。由于变频器具有高动态、高性能、大容量、节能等显着的特点,并以其优越的调速性能和节能优势得到广泛应用, 并取得了客观的经济效益。国内外的资料表明,使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%,从而大大降低能耗,节能效率可达20%~40%。节约了电费、 降低了生产成本、减少了启动时对电网的冲击, 改善了工作环境,并易于实现自动化, 同时可根据生产工艺的要求控制的更准确、更快速。
SY6000 系列变频器是上海山宇公司采用矢量控制技术、结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器,它优越的速度控制和转矩控制特性、完整的保护功能以及灵活的编程能力, 在工业现场被广泛的应用。下面对SY6000系列 变频器在恒压供水中的应用作一下介绍。

二、SY6000变频器特点:
目前,市场上的变频器品牌较多。国产变频器的品牌有:安邦信、佳灵、森兰、康沃、东日、清华同方、中大博立、森海等;国外的品牌有:德国的Siements、日本的富士和三菱、法国的Schneider 和ABB、美国的AB等。与其他品牌相比,上海山宇公司的SY60000变频器具有如下特点:
1) 降低电机启动电流和配电容量,避免增容投资。在电网上直接启动电动机,其容量不得大于电网容量的15~20%,选用SY6000系列变频器后可把变压器的容量下降至传统驱动方式时的40~50%。
2) 降低启动机械应力,减小直接起动带来的机械冲力和因冲力而引起的传动机械的摩擦,延长电机及相关设备的寿命。
3) 全数字开放式操作显示键盘和屏幕,操作简便灵活,便于故障诊断,启动参数可视负载调整,以达到最佳启动效果;备有外控端子,可方便实现异地控制或自动控制。
4) 软起动、软停车,能根据需要对电机调速,集各种保护(如过热保护、欠压保护等)、自诊断功能,易于改善工艺、保护设备。
5) 高度集成的微处理器控制系统,集成式PID控制器,采用磁通矢量控制方式,内建精确电机模型,能为电机提供高精度的速度控制和转力矩,支持多种通讯方案,性能可靠。

三、恒压供水系统工作原理
SY6000系列变频器是电机变频调速的执行者,只要改变f,就可实现n的变化而达到无极调速的目的。其转速方程式为:
n=60f(1-s)/p
其中:f:电源频率;p:电机极对数;s:电机转差率;n:电机转速
    海泰大厦的恒压供水系统工作原理如图1所示。测量元件选用E+H公司的压力传感器,Ui为恒定供水压力设定值,供水压力U 作为输出量,构成闭环控制系统。在运行中,当用水量增大的时,水管道内压力值变低,反馈值U变小,当Ui大于U时,变频器通过内置PID进行调速,使电机的转速加快,增加水流量,提高管道压力,直到管道压力U与设定压力Ui相等时,变频器将保持转速不变。当用水量减少时,水管道内压力值变大,反馈值U变大,当Ui小于U时,变频器通过内置PID进行调速,使电机的转速降低,减少水流量,降低管道压力,直到管道压力U与设定压力Ui相等时,变频器将保持转速不变。当进入小流量区域后,管道压力U增加,当U>Ui时,变频器输出频率降低,当降低到变频器设置的最低频率时,经过延时,系统进入休眠状态,而当通过压力变送器采集回来的供水压力U降低到一定值时(苏醒压力值可通过变频器设置),会自动唤醒系统工作,变频器通过改变电源频率控制水泵机组的转速,直至接近供水压力U的给定值Ui。这样,不但避免了启动大电流的冲击,而且不管系统供水流量大小如何变化,供水的压力U始终维持在给定(压力)值Ui 的附近。因为海泰大厦为小区高层供水,系统配置了恒压罐,保证变频器休眠时,管道内的压力不至于直接降低到启动压力,使变频器频繁启动。


图1   恒压控制原理图
   

四、系统的应用效果:
应用了山宇变频器SY6000后,海泰大厦变频恒压供水系统的优点突出的体现在以下几个方面:
1、高效节能
最显着优点就是节约了电能,节能量通常在10-40%。从单台水泵的节能来看,流量越小,节能量越大。
2、恒压供水
实现了系统供水压力稳定而流量可在大范围内连续变化,从而可以保证用户任何时候的用水压力,不会出现在用水高峰期热水器不能正常使用的情况。
3、安全卫生
系统实行闭环供水后,用户的水全部由管道直接供给,取消了水塔、天面水池、气压罐等设施,避免了用水的“二次污染”,取消了水池定期清理的工作。
4、自动运行、管理简便
新型的小区变频恒压供水系统具备了过流、过压、欠压、欠相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护、主泵定时轮换控制、密码设定等功能,功能完善,全自动控制,自动运行,泵房不设岗位,只需派人定期检查、保养。
5、延长设备寿命、保护电网稳定
机泵的转速不再是长期维持额定转速运行,减少了机械磨损,降低了机泵故障率,而且主泵定时轮换控制功能自动定时轮换主泵运行,保证各泵磨损均匀且不锈死,延长了机泵使用寿命。变频器的无级调速运行,实现了机泵软启动,避免了电机开停时的大电流对电机线圈和电网的冲击,消除了水泵的水锤效应。
6、占地少、投资回收期短
采用水池上直接安装立式泵,控制间只要安放一到两个控制柜,体积很小,整个系统占地面积非常小,可以节省投资。另外不用水塔或天面水池、控制间不设专人管理、设备故障率极低等方面都实现了进一步减少投资,运行管理费低的特点,再加上变频供水的节能优点,都决定了此变频恒压供水系统的投资回收期短,一般约1年左右。

五、结束语
此系统为上海山宇电子设备有限公司生产的SY6OOO系列变频器在高层小区海泰大厦的应用,自2005年投运以来,至今运行稳定,并在1年以后收回投资成本,节能效果明显。山宇SY6000变频器以其自身的优势,在恒压供水中得到广泛的应用。
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