ABB变频器在恒压供水中的应用

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ABB ACS510变频器在社区恒压供水系统中的应用【摘要】在城市、综合社区、高校等许多密集的建筑楼内，其生活用水一般都是市政集中统一供水，来满足不同消费者对用水量的需求，采取恒压变频供水技术，能够根据用户用水量的大小、管径的压力来进行动态自动调整，并能实时监控用户用水量的动态信息，始终保持供水管网系统中处于恒定的平衡压力状态，满足用户的用水要求。

【关键词】变频器；恒压供水；无极调速；离心泵随着新型电子器件和变频调速控制技术的快速发展，传统的方法是采用水塔、高水位箱、浮球进行控制，当池内满水时自动关闭进水，这种供水方式越来越不适应城市规模化发展的需求，采用变频恒压供水系统对水泵电机进行调速，结合实际工控，按照楼层高度，用户用水量需求，在变频器中设定其压力值，变频器就会通过管网压力传感器自动检测、运算，自动改变水泵运转速度，使管网始终保持水压设定的恒定的压力值，当前恒压变频供水系统是最先进，合理的节能供水系统，因其管网压力的稳定性，节能效果的优越性而得以广泛应用。

一、恒压变频供水系统的组成及原理变频调速供水系统适应于集中供水的场所和社区，我们选择一个相对独立的高校社区作为案例，该社区有1000多户住户、并有办公区、教学区，根据用户用水量实际情况，选择了ABB ACS510-01变频供水系统，其设备间的主要设备如下：硬件设备：双路供电电源控制柜、变频器控制柜一台（内含ABB ACS510变频器、PID 或PLC控制器、交流接触器、热继电器、电器控制系统、控制面板等）、3台15kw 的管道离心泵及电机，1台1.5kw的附属小泵及电机、各种蝶阀、闸阀、止回阀、仪表、压力传感器和水位传感器、流量开关等组成。

工作原理：该社区变频恒压供水系统选用ABB ACS510变频器，根据用户供水需求和现场工况，在ABB ACS510变频器上设定PID压力参数值，当变频供水系统设备运行的时候，通过在管网上安装的压力表上的压力值，传输给微机控制器，变频器会根据管网的压力自动调整输出频率的变化，从而自动调节水泵电机的运转速度，实现管网水压的闭环调节(PID)，使供水系统自动调节恒稳于设定的压力值。

ABB ACS510的SPFC功能在多泵恒压供水系统中的实现ABB ACS510变频器SPFC功能，又称循环软启动功能，内置在ACS510变频器中。

该功能不同于PFC功能之处在于，SPFC功能每次启动新电机的时候，都是用变频器来启动的，而变频器刚刚拖动过的电机，将投切到工频上。

三泵控制主回路电路图1拖3控制的主回路电路图如图1所示。

变频器在SPFC 功能下运行时，3 泵恒压供水系统的主回路硬件配置有变频器，接触器，熔断开关等，根据需要选配OREL-01（ACS510 继电器扩展选件）。

SPFC宏的主要控制特点为：1）当电机1 频率到达上限设定频率时，如果压力没有达到给定要求，电机脱离传动单元，经过一段时间延迟后，直接接入电网运行；2）电机2 连接到传动单元，2 号电机速度根据PID 的给定值和实际值的运算结果逐步增加，直到满足泵的实际工况；3）电机3使用同样的步骤进行启动；4）停止电机的过程如同标准PFC控制（停止辅助电机，并继续调节正在控制的电机速度）；5）设置电机的启动顺序可以分为平均运行时间和继电器顺序（参考参数8127）。

系统的工作逻辑三泵控制原理图如图2所示，变频器工作逻辑时序图如图3 所示。

如果最终用户在使用过程中，没有特殊的要求，基本上按照图（2）就可以实现三泵的SPFC功能。

从图2、图3中，可以看到的有变频器ACS510 的继电器与DI 口，三位开关S1，S2，S3，以及继电器线包与常开常闭触点等元件。

结合变频器主回路图，控制回路图，逻辑时序图，系统的工作逻辑如下所述。

1）DI 信号闭合，传动单元启动，RO1（继电器1）闭合，接触器K1 也吸合。

此时调制被禁止。

2）传动单元经历一段PFC 启动延时（参数8122）。

此时调制仍被禁止，因为传动单元需要等待所有接触器稳定。

3）允许调制，M1变频起动，调制从零速启动。

4）如果实际压力小于给定压力，就准备将M2投入。

于是，当输出频率fout 超过启动频率1 Hz时，辅机启动延时（参数8115）。

变频器在恒压供水系统中的运用分析摘要：恒压供水系统中运用变频器不但能提升系统的稳定性和可靠性，而且能够起到延长水泵使用寿命、节约电能的作用。

本文首先以恒压供水需求特点展开分析，并重点介绍了基于变频器驱动技术的恒压供水系统的硬件构成及控制策略分析，最后提出了几点在恒压供水系统中变频器选择和设计的关键要点，希望为我国供水领域提供一些参考思路。

关键词：变频器；恒压供水系统；控制原理引言在我国的市政供水系统中，主要包括三种供水模式，一是直接供水、二是利用天台水池供水，三是利用泵站进行恒压供水。

其中前两种供水方式水压很不稳定，容易造成局部楼层缺水，且容易造成二次污染，卫生管理较为困难。

而恒压供水模式水压恒定，适用性强，但也具有系统负载大，耗电量高的问题。

因此，为解决恒压供水模式的不利因素，可以利用变频器驱动技术来控制水泵运行，提高系统的稳定性，降低系统用电载荷。

一、恒压供水需求特点分析近年来，随着城市化发展进程的不断推进，城市所辖面积越来越大，城市人口数量和密度也在不断增加，高层建筑也越来越多。

因此，高层建筑供水面临着更加严峻的压力，供水系统的稳定是社会安定和谐的重要保证。

对于建筑供水系统而言，最重要的一点是要保持适当的供水压力，如果压力过低，较高楼层可能会出现供水量不足或者停水问题，如果压力过高，一方面会浪费能源，另一方面也容易造成供水管路负载过大，导致水管爆裂或阀门泄露等各种问题。

所以，当前的建筑供水大多采用恒压供水工作模式。

恒压供水系统的主要功能是根据供水系统内的压力反馈来调节供水泵站的运行状态，当用水量较小时，水管内的压力值相对稳定，供水泵就需要工作在较小的负荷水平下，维持住必要的供水压力即可。

当在用水高峰期时，供水管路系统内的压力值快速下降，这时就需要加大供水水泵运行负荷，快速补充供水管线内的水压，保证供水压力稳定。

因此，供水泵的运行工况是处在较为复杂的变载荷运行工况下的，需要完善的控制系统和变频驱动设备来实现对泵站电机的平滑控制，进而维持供水系统水压基本处于恒定状态。

ABB变频器ACS510的SPFC功能在多泵恒压供水系统中的实现一、前言北京ABB电气传动系统有限公司，作为全球传动行业的龙头企业，它的产品广泛地用于各行各业之中。

ACS510 作为其中的一款产品广泛地用于工业领域，还针对风机、水泵应用做了特别的优化，典型的应用包括恒压供水，冷却风机，铁和隧道通风机等等。

ACS510产品系列功率范围从0.75 KW至132 KW。

不仅性能稳定，质量可靠，而且功能强大，它的SPFC(循环软启动控制)功能很方便实现恒压供水系统，无需要使用额外的PLC。

二、ABB ACS510变频器特点简介1.完美匹配风机水泵：●增强的PFC应用：最多可控制7 (1+6) 各水泵：能切换更多的泵。

●SPFC：循环软启功能：可依次调节每个泵，最多可拖动6台水泵，无须使用额外的PLC。

●多点U/F曲线：可自由定义5段U/F曲线；可灵活广泛的应用。

●超越模式：应用于隧道风机的火灾模式；应用于紧急情况下。

●PID调节器：两个独立的内置PID控制器，PID1和PID2。

2.更经济：●直觉特性：噪音最优化，当传动温度降低时增加开关频率；可控的冷却风机，仅在需要时启动；可随机分布开关频率，从而降低噪音，极大改善了电机噪音，降低了传动噪音并提高功效。

●连接性：简单安装，可并排安装，容易连接电缆，通过多种I/O连接和即插式可选件方便地连接到现场总线系统上；减少安装时间，节约安装空间，可靠的电缆连接。

3.更环保●EMC:适用于第一及第二环境的RFI滤波器为标配；不需要额外的外部滤波器。

●电抗器：变感电抗器：根据不同的负载匹配电感量，因此抑制和减少谐波，降低总谐波。

三SPFC功能概述SPFC 功能，又称循环软启动功能，内置在ACS510变频器中。

该功能不同于PFC功能之处在于，SPFC功能每次启动新电机的时候，都是用变频器来启动的，而变频器刚刚拖动过的电机，将投切到工频上。

下面将以1台ACS510变频器拖动3台水泵为例介绍SPFC功能在恒压供水系统中的实现。

A B B变频器p i d控制标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]变频器内置PID功能在恒压供水设备中的应用宗红星天俱时电议试验中心摘要：以往的恒压供水设备往往采用诸如利用电接点压力表等来控制泵的起停，把压力控制在一定的范围之内亦或是采用带有模入/模出的可编程控制器或PID调节器与变频器配合使用来实现恒压供水，前者为机械式的联锁,运行中存在较大的压力波动而后者设备成本高，PID算法编程难度大，调试困难。

随着电力电子技术的发展，变频器的功能也越来越强，充分利用变频器内置的各种功能，合理采用带有内置PID功能的变频器和压力传感设备来实现恒压供水，既做到了无级调速下稳定的、高品质的供水质量，又降低了设备成本，提高了生产效率，节省了安装调试的时间。

本文以ABB公司生产的ACS510系列变频器为例，讲述了变频器内置PID功能在恒压供水系统中的应用。

关键词：变频器 PID 恒压供水目录1．变频调速恒压供水系统的现状和发展┄┄┄┄┄┄┄4变频调速恒压供水的目的和意义┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4变频调速技术的特点及应用┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄42. 变频调速内置PID控制的恒压供水系统┄┄┄┄┄┄5系统构成┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄52.1.1 ACS510变频器概述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄52.1.2系统中的感压元件┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6系统运行中的三个状态┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6PID控制概述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄62.3.1 系统的工作过程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄62.3.2 PID的调节原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄83. 内置PID与变频器功能的预置┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11PID功能的预置┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11PID调节的运行特点┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12变频器参数预置┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12暂停（睡眠与苏醒）功能┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13总结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14致谢┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄161．变频调速恒压供水系统的现状和发展变频调速恒压供水的目的和意义对供水系统进行控制，是为了满足用户对流量的需求，所以流量是供水系统的基本控制对象。

ABB变频器ACS510的SPFC功能在多泵恒压供水系统中的实现一、前言北京ABB电气传动系统有限公司，作为全球传动行业的龙头企业，它的产品广泛地用于各行各业之中。

ACS510 作为其中的一款产品广泛地用于工业领域，还针对风机、水泵应用做了特别的优化，典型的应用包括恒压供水，冷却风机，铁和隧道通风机等等。

ACS510产品系列功率范围从0.75 KW至132 KW。

不仅性能稳定，质量可靠，而且功能强大，它的SPFC(循环软启动控制)功能很方便实现恒压供水系统，无需要使用额外的PLC。

二、ABB ACS510变频器特点简介1.完美匹配风机水泵：●增强的PFC应用：最多可控制7 (1+6) 各水泵：能切换更多的泵。

●SPFC：循环软启功能：可依次调节每个泵，最多可拖动6台水泵，无须使用额外的PLC。

●多点U/F曲线：可自由定义5段U/F曲线；可灵活广泛的应用。

●超越模式：应用于隧道风机的火灾模式；应用于紧急情况下。

●PID调节器：两个独立的内置PID控制器，PID1和PID2。

2.更经济：●直觉特性：噪音最优化，当传动温度降低时增加开关频率；可控的冷却风机，仅在需要时启动；可随机分布开关频率，从而降低噪音，极大改善了电机噪音，降低了传动噪音并提高功效。

●连接性：简单安装，可并排安装，容易连接电缆，通过多种I/O连接和即插式可选件方便地连接到现场总线系统上；减少安装时间，节约安装空间，可靠的电缆连接。

3.更环保●EMC:适用于第一及第二环境的RFI滤波器为标配；不需要额外的外部滤波器。

●电抗器：变感电抗器：根据不同的负载匹配电感量，因此抑制和减少谐波，降低总谐波。

三SPFC功能概述SPFC 功能，又称循环软启动功能，内置在ACS510变频器中。

该功能不同于PFC功能之处在于，SPFC功能每次启动新电机的时候，都是用变频器来启动的，而变频器刚刚拖动过的电机，将投切到工频上。

下面将以1台ACS510变频器拖动3台水泵为例介绍SPFC功能在恒压供水系统中的实现。

ABB变频器ACS510 应用于多泵PID恒压供水系统一、前言北京ABB电气传动系统有限公司，作为全球传动行业的龙头企业，它的产品广泛地用于各行各业之中。

ACS510 作为其中的一款产品广泛地用于工业领域，还针对风机、水泵应用做了特别的优化，典型的应用包括恒压供水，冷却风机，铁和隧道通风机等等。

ACS510产品系列功率范围从0.75 KW至132 KW。

不仅性能稳定，质量可靠，而且功能强大，它的SPFC(循环软启动控制)功能很方便实现恒压供水系统，无需要使用额外的PLC。

二、ABB ACS510变频器特点简介1.完美匹配风机水泵：●增强的PFC应用：最多可控制7 (1+6) 各水泵：能切换更多的泵。

●SPFC：循环软启功能：可依次调节每个泵，最多可拖动6台水泵，无须使用额外的PLC。

●多点U/F曲线：可自由定义5段U/F曲线；可灵活广泛的应用。

●超越模式：应用于隧道风机的火灾模式；应用于紧急情况下。

●PID调节器：两个独立的内置PID控制器，PID1和PID2。

2.更经济：●直觉特性：噪音最优化，当传动温度降低时增加开关频率；可控的冷却风机，仅在需要时启动；可随机分布开关频率，从而降低噪音，极大改善了电机噪音，降低了传动噪音并提高功效。

●连接性：简单安装，可并排安装，容易连接电缆，通过多种I/O连接和即插式可选件方便地连接到现场总线系统上；减少安装时间，节约安装空间，可靠的电缆连接。

3.更环保●EMC:适用于第一及第二环境的RFI滤波器为标配；不需要额外的外部滤波器。

●电抗器：变感电抗器：根据不同的负载匹配电感量，因此抑制和减少谐波，降低总谐波。

三SPFC功能概述SPFC 功能，又称循环软启动功能，内置在ACS510变频器中。

该功能不同于PFC功能之处在于，SPFC功能每次启动新电机的时候，都是用变频器来启动的，而变频器刚刚拖动过的电机，将投切到工频上。

下面将以1台ACS510变频器拖动3台水泵为例介绍SPFC功能在恒压供水系统中的实现。

关于ABB变频器的恒压供水PID控制详细讲解本人在造纸行业工作多年,对造纸行业的控制有一定的了解,平时苦恼于手下的员工对于造纸行业的电控了解不够.后来将造纸行业常用的控制汇编成一本培训资料,发给部门的所有工人熟读.收到一定的效果,本培训材料完全针对造纸行业的控制按照实际的电路来详细讲解其工作原理和工作的过程,涵盖造纸电控的外围设备控制,包括电机的直接启动,变频控制,软启动控制,正反转控制,多速电机控制.两地控制,纸机传动控制,复卷机.切纸机,复合机,包装输送系统.行车控制.可以说覆盖了造纸厂所有的电气控制.现先将其中的一小节发上来和大家交流,希望高手指正.恒压供水PID控制PID控制P：比例环节。

也称为放大环节，它的输出量与输入量之间任何时候都是一个固定的比例关系。

I: 积分环节：指输出量等于输入量对时间的积分。

D: 微分环节：指输出等于输入的微分。

微分只与变化率有关，而与变化率的绝对值无关，偏差越大，控制越强。

其主要作用就是对变化的波动有更强的抑制能力。

PID：比例积分微分调节器。

工作过程：当波动作用的瞬间，由于微分的超前作用，使微分的输出量最大，同时比例控制也开始作用。

然后由于波动的变化率为零（理想状态）。

故微分输出开始衰减，曲线开始下降。

这时由于偏差的作用。

积分开始作用，使曲线上升，。

随着微分作用的逐渐消失，积分起主导作用，直到偏差完全消失（理想状态）。

积分的输出也不再增加。

而比例的控制是贯穿始终的。

ABB变频器的过程PID控制ABB变频器内部有一个内置的PID控制器，它可用于控制压力，流量和液位等过程变量。

启动过程PID控制后，过程给定信号将取代速度给定信号。

另外一个实际值（过程反馈值）也会反馈给传动单元，过程PID控制会调节传动单元的速度使实际测量值等于给定值。

下图是一个不带PLC控制的一脱二恒压供水电气原理图：变频器通过3个24V中间继电器来控制外部备用泵。

假设：当前水压的期望值为4.2kg。

abb变频器恒压供水abb变频器恒压供水产品特色:1.采用无负压供水设备控制器时刻监测市政管网及补偿罐中的压力，当自来水压力不足时，无负压控制器开始工作，保证市政管网的水压不受影响。

2.采用能量储存器开始工作，保证罐中的水能够最大程度的补偿到用户管网中，抑制负压产生，保证不对市政管网产生任何影响。

3.采用储能与释放调节装置双向补偿器可自动对自来水管网进行持续水量补偿，还可以对用户管网起压稳压补偿的作用，确保该设备对自来水管网不产生负压4.独特的三腔分腔补水技术正适应了新的供水模式的发展的需求，能够保证在用水高峰期最大程度的把无负压稳压罐中的水补偿给用户，以保障高区用户的正常用水。

abb变频器恒压供水工作过程：1、管网压力高于或等于用户压力时当自来水压力高于用户使用压力时，旁路止回阀导通，由自来水直接供给用户用水。

用户压力高于或等于设定压力，变频设备不运行，水泵处于停机状态。

2、管网压力低于用户压力时变频设备开始运行，水泵处于开始运转。

A、管网流量大于等于用户用水量时若流量调节器内有空气则压力升高，又可以将多余的气体排出流量调节器外。

使流量调节器内蓄满水，以备下次用水高峰时期使用。

当流量调节器内蓄满水后，安装在流量调节器顶的负压抑制器自动关闭，防止溢流。

流量调节器内压力恢复至自来水管网压力。

若流量调节器内没有空气，流量调节器内压力保持自来水管网压力。

水泵提升压力为用户用水压力与管网压力之差。

即水泵提供扬程= 用户用水压力—管网压力B、管网流量小于用户用水量时流量调节器压力降低，当流量调节器内压力低于一个大气压时，安装在流量调节器顶的负压抑制器自动打开，使气体进入流量调节器内，消除负压。

流量调节器内压力降为零。

流量调节器内的水与自来水的流入水共同提供给用户用水。

流量调节器内储备水补偿的是用户用水与管网流量之差。

水泵提升压力为用户水压力。

abb变频器恒压供水运行控制全过程根据计算求得消火栓系统或自动喷水灭火系统中最不利点所需的消防压力P 1，作为气压水罐的充气压力平时管道系统如有渗漏等到*压情况，控制稳压水泵不断补水稳压，在Ps1、Ps2(启动、停止)反覆运行。