某水廠投資安裝了一臺380V、500kW水泵機組,采用iAStar專用變頻器進行變頻調速,改變以往靠閥門控制的傳統方式,實現恒壓供水,下面介紹此系統的具體情況。
變頻器特點
與其他品牌相比,iAStar專用變頻器具有如下特點:
降低電機啟動電流和配電容量,避免增容投資。在電網上直接啟動電動機,其容量不得大于電網容量的15~20%,選用iAStar專用變頻器后可把變壓器的容量下降至傳統驅動方式時的40~50%;
降低啟動機械應力,減小直接起動帶來的機械沖力和因沖力而引起傳動機械的磨損,延長電機及相關設備的壽命;
全數字開放式操作顯示鍵盤和屏幕,操作簡便靈活,便于故障診斷,啟動參數可視負載調整,以達到最佳啟動效果。備有外控端子,可方便實現異地控制或自動控制;
軟起動、軟停車,能根據需要對電機調速,集各種保護(如過熱保護、欠壓保護等)、自診斷功能,易于改善工藝、保護設備;
高度集成的微處理器控制系統,集成式PID控制器,采用磁通矢量控制方式,內建精確電機模型,能為電機提供高精度的速度控制和轉矩,支持多種通訊方案,性能可靠。
系統原理
iAStar專用變頻器是電機變頻調速的執行者,其轉速方程式為如下,只要改變f,就可實現n的變化而達到無極調速的目的。
n=60f(1-s)/p
式中,f—電源頻率; p—電機極對數;
s—電機轉差率; n—電機轉速。
該水廠的恒壓供水系統工作原理如附圖所示,測量元件選用E+H公司的壓力傳感器,Ui為恒定供水壓力設定值,供水壓力U作為輸出量,構成閉環控制系統。在生產中,當進入小流量區域后,系統進入休眠狀態;而當通過PLC采集回來的供水壓力U與給定值Ui的差值DU達到一定值時,會自動喚醒系統工作,變頻器通過改變電源頻率控制水泵機組的轉速,直至接近供水壓力U的給定值Ui。這樣,不但避免了啟動大電流的沖擊,而且不管系統供水流量大小如何變化,供水的壓力U始終維持在給定(壓力)值Ui的附近。

附圖 恒壓供水系統工作原理框圖
系統應用效果
據統計,使用了變頻器后,節能效果達20%左右,供水波動度有效的控制在±20Pa,電機的功率因數為0.97,減少了無功補償裝置;有效避免突然啟動對管網和閥門及其它供水設備的沖擊,同樣避免了突然停泵時的水錘效應,提高了供水水質;另一方面,由于能根據負載調節機組的轉速,更好地降低能耗,相應的延長了管網、水泵零部件,特別是密封件的壽命,較好地解決用水高峰壓力不足而用水低谷時壓力過剩的矛盾,降低了值班人員的勞動強度。
另外,iAStar專用變頻器支持多種通訊方案,包括Modbus、Modbus Plus、FIPIO、 Uni-Telway、Interbus-S、AS-I、TCP/IP,可與各種PLC通訊,方便組成自動化控制網絡。考慮網絡的整體性與資金,該廠采用了Modbus通訊卡與PLC通訊,PLC與上位機用以太網連接,變頻器的各個數據都實時送到上位機,便于監控;同時,通過上位機能進行PID參數整定、報表打印、電量核算等, 充分體現了系統的開放性。根據生產需要,在iAStar專用變頻器里設定了欠壓、過載、過熱、缺相等保護停機;并且在變頻器前安裝了線路電抗器,減少了諧波電流的影響,增強了系統的抗干擾能力。
安裝及運行的經驗
(1) 為了更好地保護各電子元器件,安裝地點應通風良好,避免安裝在高溫、高濕度有粉塵不清潔以及有腐蝕氣體的環境中。
(2) 初次使用先通電到變頻器一段時間讓其風干一下,避免變頻器在存儲、運輸過程中受潮而影響工作。
(3) 安裝完畢,要檢查清楚,把細短線、銅屑、鐵屑,清理干凈;并且要注意檢查系統接地良好,以免系統受干擾,出現不必要的故障。
(4) iAStar專用變頻器是電子裝置,內含電子元件及電解電容等,溫度對其壽命影響較大。定期清洗或替換安裝于機罩內的過濾網和清掃柜體內外的灰塵,保證空氣暢順,不但可以降低變頻器運行溫度,延長變頻器的使用壽命,而且穩定性能也有所提高。
(5) 定期檢查端子、模塊的連接,確保接觸良好。
(6) 加強巡視,認真記錄每一次故障,查明故障原因后方能通電。