康沃CVF-P2变频器在单水泵恒压供水系统中的应用

    对供水系统进行控制，最终是为了满足用户对流量的需要，因此流量是供水系统最根本的控制对象，而管道中水压力就可作为控制流量变化的参考变量。若要保持供水系统中某处压力的恒定，只需保证该处的供水量同用水流量处于平衡状态即可，即实现恒压供水。

    在实际恒压供水系统中，一般在管路中安装有压力传感器，由压力传感器实时检测管路中水的压力大小，并将压力信号转换为电信号，送至变频器中，图5-6所示为恒压供水原理示意图。

    图5-6    恒压供水原理示意图

    由图可以看到，变频器有两个控制信号：一个是目标给定信号XT，一个是实际反馈信号XF。其中，目标给定信号XT由外接电位器RP设定给变频器（通过计算恒压时水流量等效的电压值）；实际反馈信号XF则是由压力传感器SP反馈回来的，是监测到的实际压力值相对应的模拟信号量。

    目标给定信号XT与实际反馈信号XF相减即得到比较信号，该比较信号经变频器内部的PID调节（目前风机/水泵类专用变频器内部均设置有该项功能）处理后，即可得到频率给定信号，该信号控制变频器的输出频率。

    当用水量减少，供水能力大于用水需求时，水压上升，实际反馈信号XF变大，目标给定信号XT与XF的差减小，该比较信号经PID处理后的频率给定信号变小，变频器输出频率下降，水泵电动机Mi转速下降，供水能力下降。

    当用水量增加，供水能力小于用水需求时，水压下降，实际反馈信号XF减小，目标给定信号XT与XF的差增大，PID处理后的频率给定信号变大，变频器输出频率上升，水泵电动机M1转速上升，供水能力提高，直到压力大小等于目标值、供水能力与用水需求之间达到平衡时为止，即实现恒压供水。

    下面艾特贸易网小编以变频器在单水泵恒压供水系统的应用为例进行分析和介绍。

    图5-7所示为典型单水泵恒压供水变频控制电路。该控制电路采用康沃CVF-P2风机水泵专用型变频器，具有变频一工频切换控制功能，可在变频电路发生故障或维护检修时，切换到工频状态维持供水系统工作。

    图5-7    典型单水泵恒压供水变频控制电路

    由图可以看到，该电路主要是由变频主电路和控制电路两大部分构成的，其中变频主电路包括变频器、变频供电接触器KM1、KM2的主触点KM1-1、KM2-1、工频供电接触器KM3的主触点KM3-1以及压力传感器SP等部分构成；控制电路则主要是由变频供电启动按钮SB1、变频供电停止按钮SB2、变频运行启动按钮SB3、变频运行停止按钮SB4、工频电路停止按钮SB5、工频切换控制按钮SB6、中间继电器KA1、KA2、延时时间继电器KT1及接触器KM1、KM2、KM3线圈及其辅助触点等部分构成。

    在对电动机变频控制电路进行分析时，应首先了解控制电路中变频器的类型和控制方式。例如，在上述单水泵电动机控制电路中，变频器型号为康沃CVF-P2，该变频器为风机水泵专用变频器，其内部有自带的PID调节器，采用U/f控制方式，实现恒压供水比较简单。

    康沃CVF-P2系列变频器各接线端子配线如图5-8所示，其各接线端子功能见表5-2所列。

    图5-8    康沃CVF-P2系列变频器各接线端子配线

    图5-2    康沃CVF-P2系列变频器各接线端子功能

    目前，市场上有专门的“风机、泵电机专用型变频器”，一般情况下可直接选用。但对于用在杂质或泥沙较多场合的水泵，应根据其对过载能力的要求，考虑选用通用型变频器。此外，齿轮泵属于恒转矩负载，应选用V/f控制方式的通用型变频器为宜。大部分变频器都给出两条“负补偿”的V/f线。对于具有恒转矩特性的齿轮泵以及应用在特殊场合的水泵，则应以带得动为原则，根据具体情况进行设定。

    选择变频器，首先要了解变频器的功能参数：

    ·最高频率。水泵属于二次方律负载，当转速超过其额定转速时，转矩将按平方规律增加。

    ·上限频率。也以等于额定频率为宜，但有时也可预置得略低一些，原因主要有两个：

    其一，由于变频器内部往往具有转差补偿的功能，因此，同是在50 Hz的情况下，水

    泵在变频运行时的实际转速高于工频运行时的转速，从而增大了水泵和电动机的负

    载。其二，变频调速系统在50Hz下运行时，还不如直接在工频下运行为好，可以减

    少变频器本身的损失。所以，将上限频率预置为49 Hz或49.5 Hz是适宜的。

    ·下限频率。在供水系统中，转速过低，会出现水泵的全扬程小于基本扬程（实际扬

    程），形成水泵“空转”的现象。所以在多数情况下，下限频率应定为30 Hz ~ 35 Hz。

    在其他场合，根据具体情况，也有定得更低的。

    ·启动频率。应适当预置启动频率，使其在启动瞬间有一点冲力。

    ·升速与降速时间。升速时间和降速时间可以适当地预置得长一些。降速时间只需和

    升速时间相等即可。

    ·暂停功能。在生活供水系统中，夜间的用水量常常是很少的，即使水泵在下限频率

    下运行，供水压力仍可能超过目标值，这时可使主水泵暂停运行。

    1．水泵电动机M1变频控制过程

    图5-9所示为水泵电动机M1在变频器控制下的工作过程。在该控制电路中，首先闭合主电路断路器QF，分别按下变频供电启动按钮SB1、变频运行启动按钮SB3后，控制系统进入变频控制工作状态。同时，将压力传感器反馈的信号与设定信号相比较作为控制变频器输出的依据，使变频器根据实际水压情况，自动控制电动机运转速度，实现恒压供水的目的。

    图5-9    水泵电动机M1在变频器控制下的工作过程

    当水泵电动机M1工作时，供水系统中的压力传感器SP实施检测供水压力状态，并将检测到的水压力转换为电信号反馈到变频器端子Ⅱ(XF)上。

    变频器端子Ⅱ( XF)将反馈信号与初始目标设定端子V11( XT)给定信号相比较，将比较信号经变频器内部PID调节处理后得到频率给定信号，用于控制变频器输出的电源频率升高或降低，从而控制电动机转速增大或减小。

    若需要变频控制电路停机时，按下变频运行停止按钮SB4即可。若需要对变频电路进行检修或长时间不使用控制电路时，需按下变频供电停止按钮SB2以及断路器QF，切断供电电路。

    2．水泵电动机M1工频控制过程

    该控制电路具有工频一变频切换功能，当变频电路维护或故障时，可将电路切换到工频运行状态。

    图5-10所示为水泵电动机M1在工频控制下的工作过程。按下工频切换控制按钮SB6，控制系统将自动延时切换到工频运行状态，由工频电源为水泵电动机M1供电，用以在变频电路进行维护或检修时，维持供水系统工作。

    图5-10    水泵电动机M1在工频控制下的工作过程

    若需要工频控制电路停机时，按下工频电路停止按钮SB5即可。

    时间继电器是一种延时或周期性定时接通、切断某些控制电路的继电器，在时间继电器的电路符号中，通常是以字母“KT”表示，触头数量是用字母和数字  “KT-1”表示，时间继电器主要用于需要按时间顺序控制的电路中，延时接通和切断某些控制电路，其实物外形和标识符号，如图5-11所示。

    图5-11    时间继电器的实物外形和标识符号

    不同类型的时间继电器，其内部触点的类型和数量也不相同，在实际电路中，必须弄清楚其线圈得电后各种触点的动作关系，如图5-12所示。

    图5-12    时间继电器内部不同的触点