变频器在恒流量供水控制的应用

吴　平（江山江环化学工业有限公司,浙江　江山　324100）

变频器在恒流量供水控制的应用

吴平
（江山江环化学工业有限公司,浙江江山324100）

摘要：本文介绍了公司生产线冷冻水系统的用水要求，结合生产工艺特点采用根据流量需求、变频器变频恒流量调节控制的运行方式，实现冷冻水流量的及时调节控制，从而达到节能、保障安全生产的目的。

关键词：冷冻水；变频控制；流量调节；节能；安全

公司冷冻水系统的供水既不同于自来水供水系统，也区别于循环水密闭循环系统，常见的变频器变频恒压调节控制系统不适用。结合工艺操作特性及要求，采用变频器变频恒流量调节控制的运行方式，以末端关键用冷设备的流量作为关键控制点，采用关键用冷设备的流量作为反馈信号，PID控制、及时调节，避免了其他用冷设备用冷对关键用冷设备的影响，也起到了节能的效果。同时关键用冷设备用冷的保证，提高了系统反应的安全性。

1　冷冻水系统变频恒流量调节控制系统组成：

（1）冷冻水槽：体积30m3；

（2）冷冻水泵：IS150-125-400A流量200m3/h扬程40m；电机型号：YB2-225M-445KW84.7A；

（3）制冷机组：W-YCLGF300微机螺杆式乙二醇机组；1.4用冷设备：冷凝器10～40m2不等，其中关键用冷设备20m2；

（4）流量计：DN50电磁流量计，24V工作电源、变送范围0～15 m3/h、4～20mA输出；

2　调节控制系统组成原理

冷冻水系统变频恒流量调节采用末端关键用冷设备的流量作为关键控制点，区别于恒压供水的末端压力控制目标，避免了回水流量变化、管道压差变化对末端压力的影响。恒流量调节最终目标是要使末端关键用冷设备的流量不受其他用冷设备开、停的影响。由于用水量是不定时变化的，这就要求供水量要实时跟随用水量变化，采用PID闭环控制方法来实现。PID控制是比例、积分、微分控制的简称，因为其控制的稳定性好，结构简单，参数调整方便，在工程控制中广泛应用。PID调节是根据反馈值与给定值之间的差异，按照预先设定好的比例、积分、微分参数，自动计算输出一个最合适的值来驱动系统工作，使负载最终稳定在一个工作点上，它是一个自动跟踪的闭环控制系统。变频恒流量调节系统以末端关键用冷设备的流量要求作为控制目标：当其他用冷设备用投用、或用水量增加时，末端关键用冷设备流量不足，计算后变频器频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；当其他用冷设备用停用、或用水量减少时，末端关键用冷设备流量超流量，计算后变频器频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，这样就保证了末端关键用冷设备的流量稳定。

冷冻水变频恒流量控制系统简图

利用变频器自带的PID调节功能，无需外部的PLC、PID调节器等外部设备，控制系统简单、省去了对PLC存储容量的要求和对PID算法的编程，降低了设备成本。由于PID运算在变频器内部，而且PID参数的在线调试容易、方便。直接在变频器上设定给定值、比例、积分、微分参数，反馈值也直接接到变频器上、无需转换。计算输出值直接来改变变频器的输出，中间环节少。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使调节十分平滑、稳定，节省了安装调试时间。

3　变频器的选型及功能设置：

（1）变频器选型：正泰NVF2-55/PS4；

（2）目标给定信号：键盘电位器给定；

（3）反馈信号：电磁流量计4～20mA信号；

（4）功能参数设置：

其余参数采用系统默认参数，根据实际作适当调整，使电动机与变频器相匹配、与控制回路相对应。

4　系统调试：

（1）J601位置(AI1接口)J602位置(AI2接口)连接片的调整，使模拟通道AI与信号一致；

（2）调试时根据流量曲线调整比例增益（K）积分时间（Ti）微分时间（Td）。

（3）调整给定值复核参数。（流量需求季节性的变化，需对应改变给定值）

（4）最低频率的设定：根据泵流量（200m3/h）、制冷机机运行安全最小流量（60m3/h）的需求计算～28HZ。根据泵扬程40m及最高点用冷设备安装位置24m复核，最低频率28HZ可以满足需求，设定最低频率28HZ。

（5）节电情况测试：改造应用后水泵基本运行在35～40HZ之间，电流在35～50A之间，大大降低了电耗，节能率达40%以上。

5　结束语

冷冻水系统变频恒流量调节其中最关键的是PID参数的值，这些参数是要根据负载响应的特性在现场设置调节的，它是PID控制的核心，直接关系到整个系统能否稳定工作并达到预定的目的。冷冻水系统变频恒流量调节的节能效果明显。同时关键用冷设备用冷的保证，提高了整个反应体系反应的安全性。

参考文献：

[1]张兆营，李兵，谢国文.基于PLC的变频调速恒压供水系统研制[J].山东煤炭科技,2011(3):98-99.

[2]张燕宾.循环水系统的变频调速[R].

[3]NVF2系列变频器说明书[Z].

作者简介：吴平(1978-)大学，工业自动化工程师、维修电工高级技师，当前研究课题及研究方向：项目管理、设备管理、工业装置自动化水平提升。