恒壓供水設備中變頻器的調試方法

一、恒壓供水設備簡介

恒壓供水設備，是在內部增加了一臺附屬小泵功能，在用水量不超過小泵出水量時由附屬小泵供水保壓，當用水量超過小泵出水量時，通過壓力傳感器感知管內流體壓力下降時，經分析運算后，微電腦控制器再根據運算結果輸出信號給變頻器，由變頻器控制變頻主泵運行并根據用水量調節水泵臺數，從而大幅度地節約電能和節水。

1、工作原理

恒壓供水設備采用氣壓式供水。利用密封罐體，利用罐內高壓氣水壓力達到供水目的。具體工作順序是由水泵將水通過逆止閥壓入罐體，使罐內氣體受到壓縮，壓力逐漸加大。當壓力達到指定上限，電接點壓力表通過控制柜使泵機自動停止。設備中的水壓高于外界管網壓力，自動送水至供水管網。當罐體內水位下降，罐內氣體膨漲壓力減小到指定的下限位置時，電接點壓力表通過控制柜使水泵重新啟動。如此反復，使設備不停供水。當罐內氣體不足時，補氣閥可自動補氣。

2、產品特點

（1）節電可達百分之五十五；

（2）對多臺泵組均能可靠的實現軟啟動交替運行，大大延長設備的使用壽命；

（3）具體缺相，欠壓，過壓，過流，過載，短路，過熱，失速等各種自動保護功能；

（4）節省投資，減少占地，安裝，使用，檢修方便；

（5）采用數字PID調節，恒壓精度高，水壓波動??；

（6）可實現恒壓變量和變壓變量等多種工況的要求。

3、應用范圍

可應用于任何自來水壓不足的情況：

新建、擴建和改造的住宅樓、住宅小區、辦公樓。賓館、飯館等。學校、部隊、機關、集體宿舍等用水比較密集場合。工廠、加壓泵站、開發區等大流量幾種供水。

二、變頻器

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。

變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。

三、恒壓供水系統中重要的參數介紹

1、兆帕與公斤

“1兆帕”是壓強的單位，即1兆帕=一百萬帕。

一平方米的面積上受到的壓力是一牛頓時所產生的壓強為一帕斯卡[1Pa=1N/（M×M）]。

而公斤力是力的單位：1公斤力=9.8牛頓。

這是兩個不同概念的物理量，所以不存在“1兆帕等于多少公斤力”的比較方法。

但二者具有一定的關系：要產生“1兆帕”的壓強，需在1平方厘米的面積上，施加的壓力約是10公斤。

1公斤壓力=0.098兆帕，所以：1兆帕（MPA）≈10.2公斤壓力（KG/CM^2）。

2、變頻器中PID的定義

PID控制器參數的工程整定。

基本的PID算法，需要整定的系數是Kp（比例系數）,Ki（積分系數）,Kd（微分系數）三個。

3、比例系數Kp

（1）對動態性能的影響 比例系數Kp加大，使系統的動作靈敏，速度加快，Kp偏大，振蕩次數加多，調節時間加長。當Kp太大時，系統會趨于不穩定，若Kp太小，又會使系統的動作緩慢;

（2）對穩態性能的影響 加大比例系數Kp，在系統穩定的情況下，可以減小靜差，提高控制精度，但是加大Kp只是減少靜差，不能完全消除。

4、積分系數Ki

（1） 對動態性能的影響 積分系數Ki通常使系統的穩定性下降。Ki太大，系統將不穩定;Ki偏大，振蕩次數較多;Ki太小，對系統性能的影響減少;而當Ki合適時，過渡特性比較理想;

（2）對穩態性能的影響 積分系數能消除系統的靜差，提高控制系統的控制精度。但是若Ki太小時，積分作用太弱，以致不能減小靜差。

5、微分系數Kd

微分控制可以改善動態特性，如超調量減少，調節時間縮短，允許加大比例控制，使靜差減小，提高控制精度。但當Kd偏大或偏小時，超調量較大，調節時間較長，只有合適的時候，才可以得到比較滿意的過渡過程。對系數實行“先比例，后積分，再微分”的整定步驟。

（1）首先只整定比例部分。即將比例系數由小到大，并觀察相應的系統響應，直到得到反應快，超調小的響應。

（2）加入積分環節。整定時首先置積分系數Ki一個較小的值，并將第（1）步中整定的比例系數略為縮小（例如縮小為原值的0.8倍），然后加大Ki，使在保持系統良好動態性能的情況下，靜差得到消除。在此過程中，可根據響應的好壞反復改變比例系數與積分系數。

（3）若使用比例積分調節器消除了靜差，但動態過程經反復調整仍不能滿意，則可加入微分環節。在整定時，可先置微分系數為0，在第 一步的基礎上，加大Kd，同時相應地改變比例系數和積分時間。

p值設置越大，靜差越小，跟蹤越快，但容易出現超調震蕩現象，i的值設置越大，跟蹤就越慢，在實際使用中，以系統穩定和跟蹤速度達到工藝要求為準，即在水泵恒壓供水系統中，壓力穩定為基準。

不過以上PID定義僅了解一下即可，實際小項目中的變頻器PID參數不用更改（出廠默認值）也可實現功能。

設置變頻器時，只要知道PID需要反饋量和給定量即可。反饋量即是壓力的實時信號（在管道上的遠傳壓力表---電阻式，或者是三線或兩線的壓力傳感器。給定量即要求達到我壓力值（可以在變頻器的鍵盤上設或者用外置電位器）。