博世力士乐CVF系列变频器在小区供水系统中的应用

博世力士乐CVF系列变频器在小区供水系统中的应用1、引言生活用水与人们息息相关，随着城市规划的完善，越来越多的居民小区供水采用恒压自动控制，另一方面随着变频技术的推广，泵类专用变频器在恒压供水系统已有了广泛应用，本文主要讲述深圳某小区供水系统及博世风机/水泵P3专用变频器在恒压供水控制系统中的应用。2、恒压供水系统描述2.1小区供水的基本模式一般水泵供水模式如图1示，通过水泵提高供水管道压力将水上扬送至高层住户，由于用户用水时间及用水量变化要求维持管道供水压力，通过调节水泵电机转速可实现压力压力恒定。2.2供水系统特性供水中常用的参数主要有：流量（Q）：单位时间流过管道内某一截面的水量，单位m/s、m/h扬程（H）：单位流量的水被上扬时所获得的能量，单位m全扬程（HT）：总扬程即水泵的扬程实际扬程（HA）：水泵实际提高水位所需的能量损失扬程（HL）：全扬程与实际扬程的差，HT=HA+HL管阻（R）：管道系统对水流阻力的物理量生活用水水池吸水口压力水面泵实际扬程HA全扬程HT泵用户损失扬程HL流量Q图1:供水示意图压力（P）：供水系统中某一位置水压力的物理量。供水系统的主要特性有：扬程特性与管阻特性，如图2示，当用水管道全通时用水量与扬程之间关系为扬特性，由图2-1知当用水流量越大时扬程越小。管阻特性指供水流量与管路阻力间关系，由图2-2知当供水流量越大时管阻力也越大。供水系统稳定工作点为扬程特性与管阻特性的交点即图2-3中的A点。2.3变频节能原理一般供水系统中流量调节方法有阀门控制法与转速控制法。阀门调节法主要通过调出水管理的开度来调节流量，实际是通过改变管道的阻力来改变水的流量，而电机的恒定运行，阀门调节时管阻特性随着阀门开度的变化而变化，扬程特性并不改变，如图2-4当流量从QA下降到QB时稳定工作点由A点移到B点，供水功率PA与0EBF面积成正比。转速调节法是通过改变水泵转速来改变水的流量，管道一般处于全开状态，水泵转速改变全扬也改变，而采用转速调节法时扬程随着转速改变而改变，但管阻特性则保持不变，如图3当流量从QA下降到QB时稳定工作点由A点移到C点，供水功率PB与0ECH面积成正。从图2-4可看出采用转速调节法比采用阀门调节法节约的功率△P与HCBF面积成正比，由水泵特性得出以下关系：流量与转速成一次方关系：Q1/Q2=n1/n2；扬程与转速成二次方关系：H1/H2=（n1/n2）2电机轴功率与转速成三次方关系：P1/P2=（n1/n2）3图2-1：扬程特性HT1HTHT2Q1HT2RHT1Q00HA图2-2：管阻特性HTAH00HA图2-3：系统工作点HTHHLHAQQ2Q1Q2QAAQHBHHAQBQA0Q1BACHAHC转速下降阀门关小阀门全开管阻特性EDFGH扬程特性图2-4：节能比较图由上述知采用转速调节法节能效果明显，随着变频调速技术不断成熟，恒压供水采用变频器来控制水泵转速，由同步转速公式：n=60f/p，n为电机转速，f为供电频率，p为电机极对数，电机供电频率f与转速成正比，这样采用变频器调速时变频器的输出频率与流量、扬程及电机轴功率也有上述比例关系。3、博世变频器在恒压供水中的应用3.1恒压供水变频控制工作原理恒压变频控制示意如下：图3-1：节能比较图变频器根据给定压力指令控制水泵电机，出口检测传感将管道压力信号送给变频器，经变频器内置的PID进行控制，当实际压力小于设定压力时变频器控制电机加速，当实际压力大于给定压力时变频器控制电机减速，从而保持管道压力恒定。3．2博世CVF-P3变频器的应用博世力士乐生产的CVF-P3系列风机/水泵专用变频器，增加供水附件可实现一台变频器最多控制四台水泵的恒压供水系统，目前在生活供水、工业用水、中央空调系统、污水处理等行业都有一定应用，以CVF-P3变频器在深圳南山某住宅小区生活供水系统应用为例。3．2．1电气构成该住宅小区生活供水系统由三台水泵构成，水泵功率为11KW，采有一台CVF-P3-4T0110及供水基板控制三台水泵，压力检测采用电阻式远传压力表，量压力给定压力反馈变频器电机压力传感器程为1Mpa，主要电气控制图如下：图3-2供水系统控制回路图3-3供水系统控制主电路图3.2.2恒压控制过程采用多泵固定顺序投切方式，其加泵、退泵过程如下：加泵过程：当实际压力小于设定压力时，变频器启动后拖动1号水泵电机运行，运行频率上升至50HZ，经设定的泵切换判断时间后，1号泵切换到工频运行，变频器起动2号泵运行，变频器工作频率上升至50HZ，经设定的泵切换判断时间后，2号泵切换到工频运行，变频器起动3号泵变频运行，直到实际压力工频变频K1K2K3K4K5K0K0K5K2K3K0K4K4K5K3K2K1K1CVF-P3FWDX1CMV+VI1GND供水附件Y1CY1Y2CY2Y3CY3Y4CY4Y5CY5Y6CY6K0K2K4K0K2FR1FR2FR3L1NM1M2M3启动停止压力反馈等于设定压力时变频器拖动相应水泵电机运行。退泵过程：退泵过程为加泵过程的逆过程。当实际压力大于设定压力，1号水工频泵先停止，变频器驱动当前泵运行，若实际压力仍大于设定压力，再停止2号工频泵，变频器驱动当前泵运行，若实际压力还大于设压力则变频器减小当前频率，至实际压力等于设定压力。3.2.3主要参数设定CVF-P2主要参数设定：功能码设定值功能码意义功能码设定值功能码意义b-02运行参数选择H-510反馈信号特性b-20.7Mpa设压力值H-521反馈通道增益b-32外部运行命令H-531PID显示系数b-710秒加速时间H-542PID控制器结构b-810秒减速时间H-551比例增益L-01V/F曲线设定H-562积分时间常数L-4L-515HZ下限频率H-613PID反馈断线动作L-50下限频率运行模式H-621．00Mpa远传压力表量程L-62起动方式H-630．4Mpa报警下限压力L-111停机方式H-640．8Mpa报警下限压力L-332三线控制模式H-650．3Mpa下限压力设定值L-6317三线控制定义H-660．9Mpa上限压力设定值H-62故障自恢复次数H-670．5Mpa苏醒阀值H-73秒故障自恢复时间H-680．8MPa睡眠阀值H-484三泵控制模式H-69120秒泵切换判断时间H-491PID设定通道H-700.2秒电磁开关延迟时间H-500PID反馈通道H-710固定顺序切换说明：变频器启停控制采用三线控制模式，采用按钮开关方便客户操作，压力表量程为1.00Mpa，压力给定通过变频器面板数字设定，由于博世P3系列变频器当选择恒压力供水方式时，d-6和d-7参数可直接显示系统的设定压力与反馈压力，根据用户要求设定睡眠与唤醒功能，即当供水压力达到睡眠设定值，且变频器运行降低至下限频率，实际压力还大于设定压力此时则用户不用水，此变频器停止运行，当供水压力小于唤醒设定值时变频器自动启动，同时具备管道阻塞泄露等报警功能，若反馈通道断线或压力表损坏时可按要求如按上限频率的一半运行。4、小结目前恒压变频控制技术已经比较成熟，应用也较普遍，采用变频控制即达到节能效果，同时实现小区供水系统的自动控制，另一方面采用变频器控制可简化电气控制电路维护方便，水泵电机实现软起动延长电机使用寿命。本小区自去年采用恒压变频控制到目前系统运行稳定，节能效果也达到预期目标。