1、ACS510變頻器中變壓力控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法北京迪安帝科貿(mào)有限公司 曲冬輝摘要：文章詳細介紹了水泵出口變壓力控制的原理和ACS510變頻器中的實現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：恒壓供水 變壓力控制 ACS510系列變頻器引言目前，應用最廣泛的變頻恒壓供水系統(tǒng)是水泵出口壓力恒定系統(tǒng)，其工作原理是在水泵出水口安裝壓力傳感器，將測定的壓力值轉(zhuǎn)換成電信號輸入壓力控制器，壓力控制器根據(jù)設定壓力值與測定壓力之間的差值，通過PID調(diào)節(jié)運算后，控制變頻器，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，使水泵出口壓力保持恒定。這種控制系統(tǒng)電控部分較簡單，國內(nèi)外采用廣泛。缺點是仍有小量能量浪費且不能反映水流通過給水管網(wǎng)時，管網(wǎng)阻力持性的變化。所以當用水低峰時

2、，雖然由于轉(zhuǎn)速的改變水泵揚程能保持恒定不再升高，但管道最末端的出口水壓將高于其所需的流出水頭。采用泵出口變壓力控制系統(tǒng)，則可解決以上的不足，即泵出口的設定壓力隨用水量的變化而變化，使管道最末端的出口水壓恒定在其所需的流出水頭。ABB公司的ACS510系列變頻器是專為風機、水泵控制系統(tǒng)設計的，其中參數(shù)“給定增量8103、8104和8105”可完成泵出口變壓力控制功能。一 管道阻力和流量對管道最末端的出口水壓的影響1 關(guān)于水泵的揚程說明1圖1是一個水泵供水的例子。2.3米吸水井止回閥閘閥水泵2.7米閘閥沉淀池8.5米圖1 水泵供水的例子。如圖1，水泵把水從吸水井里抽出來送到沉淀池的過程中，做了哪些

3、工作呢？第一、要把水頭提高到2.3十2.7十8.513.5米的高度。這個高度是由于地形的高度引起的，我們叫它為地形揚程H0。第二、要克服所有管道的阻力。設圖2中管道，在流量為400米3/時，有9米的管道阻力。這9米的阻力我們叫它為阻力揚程Hr。第三、當水流進沉淀池之前，為了讓水流出來，需要有一定的壓力，要額外加上25米水頭。我們叫它為出口揚程Hd。因此水泵需要提供的總揚程是：水泵的總揚程H地形揚程H0十阻力揚程Hr十出口揚程Hd如果。我們把管道出口處的出口揚程取為2米，代入上式則 水泵的總揚程13.5十9十224.5米即水泵必須把水從吸水井的水面上抬高24.5米則每小時才能流出400噸水。從上

4、面討論可以看出，地形揚程H0不隨流量的變化而變化，稱為凈揚程，而阻力揚程Hb隨流量Q的變化而變化且與流量Q的平方成正比，即Hb=KQ2。出口揚程也就是供水系統(tǒng)的末端的出口揚程，所以水泵的總揚程H可用以下公式表示H=H0+KQ2+Hd其中：H為水泵總揚程；H0為地形揚程；Q為流量；K為比例系數(shù)（常數(shù)）；Hd為出口揚程2 水泵出口壓力恒定系統(tǒng)中流量Q對出口揚程Hr的影響流量Q揚程Hn1n2ABR1H1H0Q1Q2HdHrHd2Hr2圖2 單臺變頻泵系統(tǒng)出口壓力恒定控制運行特性圖圖2中H0是水泵進出口水位的高度差（地形揚程），也就是水泵的凈揚程H0。水泵的揚程只有大于凈揚程時才能出水。因此管網(wǎng)阻力曲

5、線的起始點就是該凈揚程的高度。H1為泵出口壓力的設定值。設當前管道的阻力曲線為R1，變頻器的頻率為n1，則泵的工作點為A，即泵工作在揚程為H1、流量為Q2的點。此時，管道的阻力揚程為Hr2，管道出口揚程為Hd2，即H1=H0+Hr2+Hd2；如果系統(tǒng)用水量減少，由于壓力閉環(huán)的控制，則變頻器轉(zhuǎn)速下降，泵的工作點由A變到B點，即此時泵工作在揚程為H1、流量為Q1的點上。此時，管道的阻力揚程為Hr，管道出口揚程為Hd，即H1=H0+Hr+Hd。由于工作點A和工作點B的水泵出口壓力H1和地形揚程H0不變，所以，Hr與Hd的和為恒值，但由于管道阻力揚程與流量的平方成正比，所以，隨著流量的下降，管道出口壓

6、力會快速上升。由以上的分析過程可以看出，在這種泵出口壓力恒定的變頻恒壓供水系統(tǒng)中，在小流量時，管道出口揚程可能會超出所需的流出水頭。二 水泵出口變壓力控制系統(tǒng)為了減小流量變化對管道出口壓力的影響，我們可以采用變壓力控制方案。流量Q揚程Hn1n2ABR1H1H0Q1Q2HdHrHd2Hr2H2圖3 變頻泵系統(tǒng)出口變壓力控制運行特性圖圖3中H0是水泵進出口水位的高度差（地形揚程），也就是水泵的凈揚程H0。水泵的揚程只有大于凈揚程時才能出水。H1為大流量時泵出口壓力的設定值，H2為小流量時泵出口壓力的設定值，。設當前管道的阻力曲線為R1，變頻器的頻率為n1，則泵的工作點為A，即泵工作在揚程為H1、流

7、量為Q2的點。此時，管道的阻力揚程為Hr2，管道出口揚程為Hd2，即H1=H0+Hr2+Hd2；當系統(tǒng)用水量減少，將泵出口壓力的設定值減少到H2，則泵的工作點由A變到B點，即此時泵工作在揚程為H2、流量為Q1的點上。此時，管道的阻力揚程為Hr，管道出口揚程為Hd，即H2=H0+Hr+Hd。如果想保證管道出口壓力Hd不變，則H1-H2=Hr2-Hr。即只要設定壓力下降的幅度與阻力揚程下降的幅度相等時，即可保證管道出口壓力的不變。而且由于設定壓力的下降，還可以使供水系統(tǒng)更加節(jié)能。三 ACS510中的變壓力控制部分參數(shù)設置在多臺并聯(lián)泵供水系統(tǒng)中，隨著泵的運行數(shù)量的增加，流量會成倍的增大，管道阻力會迅

8、速增高。如果隨著流量的變化，增減恒壓控制系統(tǒng)的設定壓力，做到小流量小壓力，大流量大壓力，則可以最大限度的較少管道阻力對管道出口壓力的影響，并且提高了節(jié)能比例。ABB公司的ACS510系列變頻器就提供了上述功能。在ACS510中，參數(shù)8103、8104、8105是給定增量參數(shù)，他們的作用是每多開啟一臺輔機泵，就在原來的給定值上疊加一個增量。示例2: ACS 510 控制7 臺并聯(lián)的水泵為管道供水，保持管道壓力恒定。由參數(shù)4011（內(nèi)部設定值） 設定恒定壓力給定，控制管網(wǎng)壓力。用水量比較小時，只有調(diào)速泵運轉(zhuǎn)。隨著用水量增加，起動輔助泵恒速運行，先起動第一臺，如果用水量仍在增加，起動第二臺。隨著水流

9、量的增加，管道的首端(測量點)和末端的壓力差也在增加。隨著輔泵依次起動，給定增量需要按照下面方法設定，來彌補增加的壓力差，補償了管道末端壓力的下降。當?shù)谝慌_輔泵運行，給定增量為參數(shù)8103（給定增量1）。當兩臺輔泵運行，給定增量為參數(shù)8103（給定增量1）加上參數(shù)8104（給定增量2）。當三臺輔泵運行，給定增量為參數(shù)8103（給定增量1）加上參數(shù)8104（給定增量2）加上 8105（給定增量3）。當四臺輔泵運行，給定增量為參數(shù)8103（給定增量1）加上參數(shù)8104（給定增量2）加上 2 * 參數(shù)8105（給定增量3）。當五臺輔泵運行，給定增量為參數(shù)8103（給定增量1）加上參數(shù)8104（給定增量2）加上3 * 參數(shù)8105 （給定增量3）。當六臺輔泵運行，給定增量為參數(shù)8103（給定增量1）加上參數(shù)8104（給定增量2）加上4 * 參數(shù)8105（給定增量3）。四 結(jié)束語本文介