H1變頻器在恒壓供水系統上的應用

1、概述

       恒壓供水是指在供水網中用水量發生變化時，出口壓力保持不變的供水方式。供水網系出口壓力值是根據用戶需求確定的。傳統的恒壓供水方式是采用水塔、高位水箱、氣壓罐等設施實現的。隨著變頻調速技術的日益成熟和廣泛應用，利用變頻器、PID調節器、單片機、PLC等器件的有機結合，構成控制系統，調節水泵的輸出流量，實現恒壓供水。該技術已在供水行業普及。變頻恒壓供水系統主要特點：節電、運行可靠、衛生節水、控制靈活、自我保護功能完善、延長設備壽命；保護電網穩定。

       H1系列變頻器是基于小功率、小體積市場的需求而推出的產品，秉承一個易用好用專用多用的原則，可廣泛用于木工機械，風機水泵，食品灌溉，陶瓷機械，紡織機械等設備。本應用實例簡單介紹H1變頻器在恒壓供水系統方面的應用、操作及原理。

2.原理

用變頻器進行恒壓供水時有兩種方式，一種是一臺變頻器控制一臺水泵；另一種是一臺變頻器通過恒壓供水控制器控制多臺水泵。我們主要介紹一下第一種，一臺變頻器控制一臺水泵方式，根據壓力反饋信號，通過PID運算自動調整變頻器輸出頻率，改變電動機轉速，最終達到管網恒壓的目的，形成一個閉環回路。

3.使用

3.1.接線

變頻器主線路線圖

變頻器面板接線示意圖

3.2.面板介紹

參數調試示意圖

由任意狀態顯示界面，按PRG鍵進入參數號編輯界面（該界面有字母P開頭），通過上下鍵（UP/DOWN）左移鍵調整參數號，參數號無誤后，按確定鍵（ENTER）進入參數設置界面（純數字組成），繼續通過通過上下鍵（UP/DOWN）左移鍵設置參數，確認后按確定鍵（ENTER）確定，軟件會保存該參數并退回參數號編輯界面，所有參數設置完畢，按PRG鍵退出參數編輯界面。

3.3.參數設置

①.P1.20=86，H1變頻器供水宏設置

②電機相關參數設置水泵電機參數設置,如下表

③壓力開關模擬量參數設置,如下表（根據實際參數設置）

④缺水保護功能參數設置，如下表（根據需求參數設置）

⑤拓展功能（可不設）

修改PID的休眠動作。包括休眠頻率，休眠時間，喚醒時間以及休眠動作。

4.   示例

4.1.  壓力開關模擬量參數設置

壓力傳感器最大量程為1.6MPa，即最大壓力為16公斤（10米揚程=1公斤=0.1MPa），感應電流為4mA~20mA。

水泵銘牌標準揚程為4米，假設管道恒壓需要保持在3.2公斤左右；

因此壓力開關模擬量參數設置表如下：

水泵運行之后，根據用水需求，變頻器會自動調整輸出頻率，使管道壓力將維持在3.2公斤左右。但如果此時供水需求減小，管壓上升，為保證恒壓，變頻器輸出頻率會一直減小，直至停止輸出。

4.2.  低頻保護功能和再啟動參數

  ①.由于水泵電機在在低頻運行時會導致風扇風量不夠，導致電機溫度上升，損傷內部銅線，因此需要設定保護頻率。

電機銘牌頻率為50Hz，一般電機的保護頻率設置在20Hz，即變頻器輸出頻率低于20Hz時，電機應該停止運行，因此設置PID休眠頻率在20Hz，PID休眠頻率設定值為40%（（20/50）*100%）。

  ②.需要在管壓低于2公斤時，變頻器重新啟動，因此PID喚醒偏差為(1-2/3.2)*100%=37.5%。

一旦檢測到輸出頻率低于20Hz，變頻器在計時10S之后，變頻器直接進入暫停狀態，此時M指示燈亮（10S期間如果壓力傳感器反饋值低于3.2公斤，變頻器停止計時，正常工作）；進入停止狀態之后，當壓力傳感器反饋值低于2公斤，變頻器在計時5S之后，變頻器會重新開始工作。

PID運行示意圖

4.3.  缺水保護功能參數設置

判定規則：通過設定頻率值和輸出頻率，設定電流與輸出電流一起進行對比，判斷水泵是否處于缺水/斷帶狀態。

水泵銘牌標定額定電流為4.8A，測到的空載電流為1.8A，假設取值為2.0，參數表設置如下：

注釋：P12.01的默認值為0，表示該項功能為關閉狀態，想要使用這項功能，需要設置合理的電流參數，同時設定的休眠頻率必須大于斷帶頻率。

當水泵電機的進水口流量減小，變頻器輸出的電流也隨之減小，因此第一步變頻器先判斷輸出頻率是否大于25Hz，排除因為頻率下降引起的電流下降；第二步變頻器再去判斷輸出電流是否低于設定電流值2.0A，如果兩條同時成立，變頻器大概會在10秒左右關斷輸出，并且面板會顯示E0063，為用戶自定義故障。

4.4. 信號丟失檢測參數

注釋：P12.02的默認值為0，表示該項功能為關閉狀態，想要使用這項功能，需要設置合理的參數。

當條件①檢測壓力開關信號反饋值小于設定的掉線電壓，②輸出的頻率大于等于最大設定頻率同時滿足，變頻器將自動判定信號丟失，面板將會顯示E0063，為用戶自定義故障。

4.5.  利用數字輸入控制恒壓供水系統

注釋：軟件默認是兩線制，當需要三線制模式時需要將P3.20設置為2（數字量輸入，默認是兩線制，當P3.20=0兩線制，S1啟動、停止；P3.20=2三線制，S1啟動，S2停止）。

4.6.  調試中可能遇到的問題與解決方案

注釋：1.其他故障代碼含義參考說明書上的故障代碼表。

5.  總結

       富凌H1系列變頻器秉承易用好用專用多用的原則，除了恒壓供水系應用外，還可廣泛用于木工機械，風機水泵，食品灌溉，陶瓷機械，紡織機械等設備。軟件配置眾多的宏種類，可以配對不同客戶的應用要求；亦可按照客戶要求，定制特定宏，免去人工調試的繁瑣操作及誤操作。