王磊+尉晋予

摘要：指出了采用恒压变频供水技术，能够根据用户用水量的大小及管径的压力进行自动调整，保持供水管网系统稳定。基于此，阐述了ACS510-01变频器在高层恒压供水系统中的应用、控制设计、参数设定及常见故障分析。

关键词：恒压供水； ABB变频器； 自动切换； PID控制

中图分类号：TP273

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）6-0199-02

1 引言

变频恒压供水系统能适用生活水、工业用水以及消防用水等多种场合的供水要求。利用变频器控制技术使启动电机电流可从零到电机额定电流，减少了启动电流对电网的冲击，同时减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，应用ABB变频器的PFC控制宏可以实现主、备电机的定时切换功能，及变频器自动睡眠与唤醒。延长了设备的使用寿命。本文以高层生活供水为例，阐述了ACS510-01变频器在恒压供水中的应用。

2 高层恒压供水系统组成及控制原理

2.1 恒压供水系统的组成

恒压供水系统主要由水池、阀门、水泵组、远传压力表等组成，如图1所示。

2.2 恒压供水系统的工作原理

利用变频器启动水泵，在变频器控制盘上设置管网需要的供水压力，此信号作为变频给定信号。应用远程压力表检测管网压力，检测信号反馈到变频器的实际信号端，变频器通过PID调节控制水泵频率。例如：管网检测压力小于变频器给定压力，通过PID调节，变频器的频率增加，管网压力增大。当管网压力接近变频器给定压力时，变频器的频率逐渐降低。这样使管网维持在一个恒定的压力范围内，通过改变电机的频率实现电机的无极调速、无波动稳压的效果和各项功能。保证生活水压，如图2所示。

3 ACS510变频器的应用

3.1 过程控制分析

利用旋转按钮使系统处于变频自动控制状态，设置一个内部给定PID值，水泵启动运行后以PID控制水泵频率，当管网压力达到一定值后频率恒定，此时记录下该频率下的管网压力，以该频率为变频器睡眠频率，当水泵在该频率以下运行一段睡眠延时时间后，变频器睡眠，水泵停止。这样极大的减少水泵电机的能源损耗。为保证管网压力，必须设置变频器唤醒值，当管网压力达到要求的下限时变频器唤醒，重新启动。变频器设置自由切换时间，当水泵电机运行到一定时间后，自由切换到另一台水泵，这样大大提高了水泵的使用寿命。

3.2 变频器的接线及参数设置

高层恒压供水系统以ABB ACS510-01变频器为核心，通过控制供水泵的频率来实现恒压供水。由远程压力表为反馈信号，信号为0～10 V的电压信号，该电压信号对应压力表的量程。变频器接线如图3所示，输入信号为压力表的反馈信号：但启动信号、信号联锁、允许运行信号、故障信号等满足要求时，变频器运行。变频器基本设定如下。

（1） 根据电机铭牌设置电机的基本参数，在变频器代码99参数组中设定。

（2） 通过数字输入控制，13号端子为控制电机的启停，由变频器代码10输入指令参数组设置。14号端子为允许运行，由变频器代码16系统控制参数组指令设置。

（3） 通过水泵电机的热继电器的常闭触点控制水泵电机的联锁功能。确保两台电机处于正常状态，连接在变频器的16、17号端子上，能够实现自由切换功能。由变频器代码81PFC控制参数组中的8120代码设置内部锁定参数。

（4） 端子号19-27为变频器报警、1#水泵运行、2#水泵运行的继电器输出设定，由变频器代码14继电器输出参数组及8117代码设置。

（5） 变频器代码11给定控制参数组，在此参数组选择PID 控制。再由代码40过程PID设置参数组，设置PID内部给定、睡眠选择、睡眠频率、睡眠延时、唤醒偏差、唤醒延时等。使管网水压升高到一定压力后变频器进入睡眠状态，水泵电机停止。管网水压下降到一定水压后变频器唤醒，水泵电机启动。

（6） 由代码8118设定自由切换间隔时间。

4 常见故障分析

恒压供水系统中，出现故障最多的是電机过流，故障代码为F0001。

对该问题的分析如下。

（1） 在变频器代码99启动数据参数组中对电机参数设置与实际电机铭牌数据不匹配。

（2） 电机在长时间工作过程中出现轴承性能下降，电机绕组绝缘降低等电机自身问题。

（3） 设置电机睡眠频率的不合理，造成电机在低频率下长期运转，此时会引起过流报警，并且当管网压力达到一定值时水泵电机以低频率的转速运转此时水泵对管网是没有水量补充的，因为水泵在该频率下的供水压力等于或小于管网压力，损耗电能但不供水，长时间在该状态下运转会造成电机过流报警。

5 结语

该系统采用变频器进行PID调节，按实际需要随意设定压力给定值，根据压差调整水泵的工作情况，实现恒压供水，使给水泵始终在高效率下运行，在启动时压力波动小。恒压供水在日常生活中非常重要，基于变频器技术设计的生活恒压供水控制系统可靠性高、效率高、节能效果显著、动态响应速度快。因实现了恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，节省了人力，提高了供水质量，减轻了劳动强度，可实现无人值班，且节约管理费用。管理人员可根据每个季节的用水情况，选择不同的压力设定范围，不但节约了用水，而且节约了电能，达到了更优的节能方式，实现供水的最优化控制和稳定性控制。

参考文献：

[1]ABB公司.ABB ACS510-01变频器用户手册[R].苏黎世：ABB公司，2004.

[2]欧蕊旨.变频器在恒压供水中的应用[J].中国高新技术企业，2011（10）.

[3]倪 敬，姜晓勇，施红肖，等.变频器在节能恒压供水中的应用[J].机电工程，2001（5）.