浅析用变频器实现恒压供水

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　　0 前言

　　目前恒压供水系统在我国自来水供应控制和工业水处理中得到了广泛的应用，该系统具有以下优点：(1)保持供水的水压恒定，满足用户或工业中其他生产设备的要求，能随用户用水的多少或生产设备环境的改变自动调节供水装置，达到水压恒定。(2)减少传统供水装置中的电动机频繁起、制动对电网电压带来的冲击，减少对电网的干扰。(3)减少电动机起动时对水泵的机械设备带来的冲击，延长设备的寿命。(4)利用传感器进行检测，采用PLC进行控制，实现自动化，同时减少传统供水装置的有触点数量，减少故障率。(5)具有手动和自动选择功能及工作电动机与备用电动机选择功能，提高了所有设备的利用率，延长了系统的使用府命。

　　现以3台55kW电动机，需保持0—1MPa水压可凋为例介绍恒压供水装置的组成和控制原理。

　　1 装置的组成

　　恒压供水装置电气设备由PLC、变频器、压力传感器、电动机组成。

　　系统的控制核心是PLC采集压力传感器的信号，变频器的运行状态，接触器和热继电器的状态，并接收操作指令，输出控制信号给变频器和接触器。若将PLC连于工业以太网上，操作员可以在上位机上改变需要保持的压力或随现场设备的运行情况自动控翩水压。

　　系统的主要执行部分是变频器与接触器。变频器足保证恒压的执行者，它能实现无级调速，这是恒压供水的前提。变频调速最显著的优点是节约能量。当一个电动机长期运行在低速时，若采用串级或涡流调速，则从电网中消耗的能量不变。而是将多余的能量以热能的形式消耗掉。而变频调速则是按负载的形式直接调节频率与电压，从而减少从电网中所吸收的能量。同时恒压供水的负载是流体，控制流体所需的能量与流体的速度的三次方成正比，改变电动机的频率来控制流体的流速远比采用阀门控制流速节约成本。接触器是除变频器以外的主要执行者，为了节约装置的成本，当某个电动机长期运行在50 l{z以下时，可以将其直接接人工频，而不采用变频器，这样3台55 kW的电动机只需1台变频器就可以实现恒压控制，从而减少了变频器的数量，达剜节约成本的目的。

　　2 控制原理

　　要实现恒压，其关键部分足PLC中的PI调节器和变频器，下面介绍PI调节器和变频器的工作原理。系统组成框图如图1所示。

　　2.1 PI调节器

　　PI调节器的工作原理如图2所示。

　　输出与输人的关系为：

　　U0=-i3(R2+1/C∫dT) (1)

　　由于运算放大器为差动输入电路，其输入阻抗可以近似为*，所以运算放大器的输入电流i0≈O，输入端电压u≈O，由此得：