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绿色环保型变频恒压供水系统的实现 1 引言 ENYDRIVE TD2100系列供水专用变频器是艾默生网络能源有限公司自主开发生产的,是一种完全基于恒压供水控制的多功能供水专用变频器。它除了具有通用变频器的功能外，还具有内置PID调节器、变频泵循环方式、变频泵固定方式、定时轮换功能，等。同时，它采用高速专用DSP，将变频器功能与恒压供水控制功能集成一体，是一个高度集成的系统，使恒压供水系统大大简化，与PLC＋变频器或供水控制器＋变频器方案相比，硬件(元器件)、外部接线大为减少，大大提高了系统的可靠性，降低了恒压供水系统的造价。 2 先进、完善的系统功能 (1) 先进的定时轮换功能。 TD2100系列先进的定时轮换功能可以使多泵的运行时间匀衡，这样不仅可防止泵长期不运行时所产生的锈死现象，而且使各泵磨损均衡。在选择变频泵固定方式时，它可以定时轮换各工频泵的开泵次序；在选择变频泵循环方式时，变频泵与工频泵按轮换时间将依次进行轮换，如变频器轮换到一故障泵而造成变频器过流时，则变频器的控制继电器自动将变频器的输出切换到下一台工频泵，同时变频器自动清除过流故障，变频器重新从0开始变频运行，使供水能够正常进行，同时给出故障泵报警信号通知维护人员对泵进行维修处理，这样大大提高了供水系统的可靠性。 (2) 先进的变频器循环软启动(冲击电流小)功能。 变频泵循环方式时，每一台泵要么工作在变频状态，要么工作在工频状态，当然同一时刻只能有一台泵是工作在变频状态。在用水流量较小时，变频器先启动一台泵进行变频。如果用水量增大，变频器加速到50Hz在等待一个判断时间t1后仍不能满足用水量要求，则变频器封锁输出(自由停车)，切断变频器与变频泵间的接触器，在等待一个电磁开关延迟时间t2后，将原来的变频泵投切到工频，然后启动下一台泵实施变频运行；如果变频器运行到50Hz仍不能满足用水量，则将此变频泵投切到工频，再启动下一台泵实施变频...。由以上过程可以看出，在变频到工频的切换过程中，变频器是先自由停车，自由停车过程中电机的机械能不转换成电能，而仅有很小的电机剩磁能量回馈到变频器中。由于变频器的功率器件上有6个续流二极管，这微弱的剩磁能量通过续流二极管不可能产生高压，并迅速衰减，因此从变频切换到工频，变频器的自由停车是一种很安全的正常操作，对变频器毫无损害。在变频器由50Hz突然自由停车后，泵电机凭着自身的惯性，在经过很短的时间t2后，转速虽然略有下降，但仍十分接近额定转速，此时的泵电机除了有微弱的剩磁能量外，最主要的是机械能，泵电机投切到工频后，对特定的泵电机，投切电流与泵电机的额定转速和投切时的转速之间的差值有关。此差值越大，投切电流也越大;此差值越小，投切电流也越小。可见，泵电机从变频50Hz自由停车，经过接触器切换短暂的延时，投切到工频电网时的电流是较小的，冲击电流持续时间不超过一个周期，如此短暂的电流不造成对电网的冲击，也不会使电机发热。图1为直接工频带载启动时的电流波形，图2为带载时变频器软启动后切换到工频时的电流波形。由图可以看出，变频软启动是非常安全的，冲击电流也非常小。 (3) 小流量小泵自动选取和零流量自动降频节能运行功能。 TD2100系列在小流量时能根据电机的额定电流参数自动选取小容量的泵进行工作，以达到最佳系统工作状态；在无需外部传感器的情况下能自动识别零流量工作状态，从而达到自动降频停泵节能的目的，此功能目前在所有的供水专用变频器中是独有的。 (4) 系统故障自动电话拔号功能和系统通讯联网功能。 TD2100具有传感器断线检测、管网超压/欠压检测、故障自动重启动功能，在系统故障时可通过外置MODEN直接拔通预置的电话号码，从而真正实现系统的高可靠性和无人值守。TD2100同时具有RS232和RS485通讯口，并可接入PROFIBUS总线控制系统，可用于楼宇自控系统和网络化管理。 (5) 自带后备电池的日历时钟功能。 TD2100系列还具有自带后备电池的日历时钟功能，即使变频器停电，日历时钟仍然会准确走时，不用去重新设置年、月、日、时间。高级的节假日和指定日这些特殊时间段内多段压力设定功能可实现周循环、月循环、特定周期循环，这对无人上班时间段可以做到自动停机，到上班时系统自动启动。 (6) 内置水位检测功能。 TD2100系列拥有内置水位检测功能，无须另购水位开关即可实现水池缺水检测和污水池水位检测，并可自行启动排污泵进行排污。 (7) 变频器故障时供水不中断，消防泵即使在变频器出现故障时仍能启动。 TD2100系列可以将泵设为消防泵，并有消防信号输入端子，从而实现了变频保压工频消防的消防模式，即使在变频器出现过流等故障报警时仍然能启动消防泵供水和工频泵继续维持生活供水。 3 节电、节水、延长系统寿命 (1) 节约电能 水泵的负载转矩与转速的平方成正比，输出功率与转速的立方成正比。当电机以恒定转速运行时，靠开关阀门来调节流量，不仅浪费电能，而且会产生“憋泵”现象。采用TD2100供水专用变频器后，根据所需流量变频器自动调节转速，这样可以大量节约电能。变频器采用了电容滤波，相当于在电机与电网之间加入了一级容性隔离，使整个系统的功率因数大为提高，功率因数可提高到0.95以上，从而节能。 我国风机、水泵的用电量约占发电量的31%，目前大多数风机、水泵仍采用节流调节，因此节能潜力巨大。 (2) 节约用水 未采用变频器供水的系统，常常由于夜间用水少，管道内的压力往往比白天高，水压越高，管件越容易损坏，造成跑、冒、滴、漏，多次发生夜间崩管事故。 采用变频器进行变频恒压供水，管道保持恒压，可杜绝崩管现象，减少跑、冒、滴、漏，从而节约用水。 (3) 延长系统的使用寿命 利用ENYDRIVE TD2100供水专用变频器进行变频恒压供水，可保持系统水压恒定，不会出现水压过高的现象，管道的压力一直可维持在合理的范围内，管接件所承受的压力减小，延长了更换周期，减少了维修的投入，并且避免了管道崩裂事故。 对于电机和水泵来说，由于起动过程平缓，可运行在最佳工作状态，不再产生“憋泵”现象，运行损耗小，发热大为降低，从而延长了使用寿命。
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