两台水泵变频调速恒压供水电路的应用

2010-08-21周进兵

山西建筑 2010年8期

周进兵

1 变频调速恒压供水的目的和意义

近年来我国城市集中用水量急剧增加。以变频器为主体构成的恒压供水系统克服了采用单纯手动控制系统进行控制带来的控制不方便、控制系统对供水管网中压力和水位变化反应迟钝的问题。变频调速恒压供水是通过改变水泵电机的供电频率,调节水泵转速,通过仪表检测出供水压力并加以控制,保证在用水量变化时供水量也随之变化,实现供水量与用水量的匹配,保护供水的压力恒定即恒压供水。降低能源消耗和资源浪费,延长系统寿命、节约能源,也提高整个系统的效率。

2 生活给水设备的形式

生活给水设备分为非匹配式和匹配式两种形式。变频调速恒压供水就属于一种匹配式的供水方式,它是通过改变水泵电机的供电频率,调节水泵转速,通过仪表检测出供水压力并加以控制,保证在用水量变化时供水量也随之变化,实现供水量与用水量的匹配,保护供水的压力恒定即恒压供水。

3 两台泵变频调速恒压供水电路的构成和原理

采用两台水泵,一台是由变频器VVVF供电的变速泵M1,另外一台是由普通交流电压供电的定速泵M2。水泵供水控制系统原理如图1,图2所示,图1为主电路;图2为控制电路,由水位信号控制回路、水泵电动机M1,M2控制回路组成。图中KGS为恒压供水控制器。当系统用水量较小时只用变频器供电的M1,当变频器供电的频率达到最大时,表明一台水泵已不能满足系统用水要求,此时需要启动M2,由M1与M2同时工作。当系统用水量减小到使变频器的输出频率低于某一设定值时,此时控制系统就将M2停运,只使用M1。这时又回到原先的状态,如此循环往复,以满足系统用水的需要。

4 变频器的选择

4.1 变频器容量的选择

4.1.1 变频器容量选择的步骤

1)了解负载性质和变化规律,计算出负载电流的大小或做出负载电流图I=f(t)。2)预选变频器容量及其他。3)校验预选变频器。

4.1.2 基于不用电动机负载电流下变频器容量的选择

一般地说,变频器的容量有三种表示方法:额定电流、适配电动机的额定功率和额定视在功率。不管是哪一种表示方法,都是对变频器额定电流的选择,应结合实际情况根据电动机有可能向变频器吸收的电流来决定。

4.1.3 根据电动机负载电流的情况来选择变频器的容量

1)一台变频器只供一台电动机使用。在计算出负载电流后,还应考虑这些因素:用变频器供电时电动机电流的脉动相对工频供电时要大些;电动机的起动要求是由低频低压起动还是额定电压额定频率直接起动;变频器使用说明书中的相关数据是用生产厂家的标准电机测试出来的,要注意按常规设计生产的电机在性能上可能有差异,故计算变频器的容量时要留适当余量。2)周期性变化负载连续运行时变频器容量的计算。变频器的容量可在最大负载与最小负载之间适当选择,以便变频器得到充分利用而又不到过载。首先作出电动机负载电流图n=Φ(t)及 I=f(t),然后求出平均负载电流 Iav,再预选变频器的容量,关于 Iav的计算采用公式:Iav=(I1t1+I2t2+…+Ijtj+…)÷(t1+t2+…+tj+…),考虑到过渡过程中,电动机从变频器吸收的电流要比稳定运行时大,而上述Iav没有反映过渡过程中的情况。因此,变频器的容量按 IFN≥(1.1～1.2)Iav修正后预选(Ij为第j段运行状态下的平均电流,tj为第j段运行状态下对应的时间),若过渡过程在整个工作过程中占较大比重,则系数1.1～1.2选偏大的值。

4.2 变频器起动加速能力的校验

在电动机起动加速的过程中电动机不仅要负担稳速运行的负载转矩,还要负担加速转矩,变频器的允许电流与过程时间成反时限关系。如果电动机起动加速时,其电流小于变频器的过载能力,则预选容量通过,如果电动机起动(加速)时,其电流已达到变频器的过载能力,而要求的加速时间又与变频器过载能力规定的时限发生冲突,这时,变频器的容量应在预选容量的基础上增容。

5 控制线路的工作过程

5.1 用水量较小时M1工作

合上自动开关 QF1,QF2,将转换开关SA转至“自动”挡,其触头 3—4,5—6闭合,恒压供水KGS和时间继电器KT1同时通电,经预定的时间延时后,KT1延时闭合的动合触头闭合,接通105—107点,使接触器KM1线圈得电,KM1的主触头动作闭合,使M1启动运转,恒压供水。水压信号经水压变送器送到KGS,由KGS控制VVVF的输出频率,达到控制水泵转速。当系统用水量增大时,水压欲下降,KGS使VVVF的输出频率提高,水泵加速运转,以实现需水量与供水量的匹配。当系统用水量少时,水压欲上升,KGS使VVVF的输出频率降低,水泵减速运转。

5.2 M1故障状态

当M1在工作过程中出现故障时,VVVF中的电接点ARM闭合,接通5—7点,使中间继电器KA2线圈通电吸合并自锁,1—9点接通,警铃HA响,同时时间继电器KT3通电,经过预定的时间延时后,KT3的动合触头延时闭合,接通211—207点,使接触器KM2线圈得电,KM2的主触头动作闭合,M2启动运转。

5.3 用水量大时M1和M2同时运行

当M1启动后,随着用水量增加,VVVF的输出频率增大,水泵不断加速运转,当变频器供电的频率达到最大,仍无法满足用水量要求时,KGS使2号泵控制回路中的211号与217号线接通,使时间继电器KT2线圈得电,经预定时间延时后,KT2的动合触点(即219—215点)延时闭合,使时间继电器KT4得电,KT4延时断开的常开触头瞬时闭合,接通211—207点,于是接触器KM2线圈得电动作,其主触头闭合,M2启动运转,以满足系统用水量大增的需要。