Im Vergleich zu herkömmlichen Wassertanks und -türmen bietet die frequenzgesteuerte Wasserversorgung mit konstantem Druck die Vorteile eines stabilen Wasserdrucks, hoher Energieeinsparung, guter Zuverlässigkeit und der Vermeidung von Wasserverschmutzung. Dieser Artikel beschreibt am Beispiel eines Wasserwerks, das drei Pumpen mittels Frequenzumrichter antreibt, um eine konstante Druckversorgung zu gewährleisten, und gibt eine detaillierte Einführung in verschiedene Frequenzumrichter für die Wasserversorgung sowie deren Anwendung in Systemen zur konstanten Druckversorgung.
Einführung
Die Wasserversorgung ist ein unverzichtbarer Bestandteil der nationalen Produktion und des öffentlichen Lebens. Traditionelle Wasserversorgungsmethoden beanspruchen große Flächen und sind anfällig für Wasserverschmutzung. Ein Hauptnachteil besteht darin, dass der Wasserdruck nicht konstant gehalten werden kann, was zu Funktionsstörungen einiger Geräte führt. Die Frequenzumrichter-Technologie ist eine ausgereifte Technologie zur stufenlosen Drehzahlregelung von Wechselstrommotoren. Angesichts der zunehmenden Anforderungen an Produktionssicherheit und Wasserqualität gewinnt die Lösung der konstanten Druckversorgung durch Frequenzumrichter-Drehzahlregelung immer mehr an Bedeutung.
Ausrüstung und Bilder für die Anwendung vor Ort
Die Anwendung vor Ort betrifft ein Wasserwerk in Shenzhen. Ein 4-kW-Frequenzumrichter wird benötigt, um drei Wasserpumpen zu steuern und so eine konstante Wasserdruckversorgung zu gewährleisten. Der Frequenzumrichter muss seine Drehzahl automatisch an den aktuellen Wasserdruck anpassen und entscheiden, ob die zweite und dritte Pumpe zur Wasserversorgung zugeschaltet werden müssen.
Kontrolltheorie
Kontrollsystem
Das Wasserversorgungssystem ist mit Drucksensoren ausgestattet, die das Wasserdrucksignal in ein 4-20-mA-Stromsignal umwandeln, das vom Frequenzumrichter verarbeitet werden kann. Im Betrieb erfasst der Drucksensor den Wasserdruck in Echtzeit, und der Frequenzumrichter empfängt dieses Signal. Die Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem Soll-Drucksignal wird ausgeglichen, um einen geschlossenen Druckregelkreis zu bilden. Der Frequenzumrichter passt die Drehzahl des Wasserpumpenmotors über einen PID-Regler an. Die oberen und unteren Drehzahlgrenzen der Frequenzumrichterpumpe schränken jedoch die Leistungsfähigkeit einer einzelnen Pumpe bei Spitzen- und Schwachlastzeiten des Wasserverbrauchs ein. Der von Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. entwickelte Frequenzumrichter CT110 für die Wasserversorgung mit konstantem Druck berücksichtigt diese Problematik und erweitert die Logik der Wasserversorgung. Mithilfe von zwei Hilfsrelais und der Anzahl der aktivierten Einheiten gleicht er automatisch den Wasserverbrauch in Spitzen- und Schwachlastzeiten aus, um einen konstanten Druck im Wassernetz zu gewährleisten und den Wasserbedarf der Nutzer zu decken.
CT110 Logik der Wasserversorgung
Der Frequenzumrichter der Serie CT110 verfügt über eine integrierte, wasserversorgungsspezifische Logik und eine optimierte PID-Regelung, um einen konstanten Wasserdruck zu gewährleisten. Gleichzeitig verarbeitet er automatisch die Logik zum Hinzufügen und Entfernen von Pumpen und passt die Frequenz während dieser Phasen automatisch an, um einen stabilen und kontrollierbaren Wasserdruck sicherzustellen.
Die Logik der Wasserversorgung wird wie folgt erklärt:
1. Logik zur Pumpenzuschaltung: Wenn der Wasserdruck dauerhaft unter dem Sollwert liegt, beschleunigt der Frequenzumrichter und schaltet sich ein. Sobald der Frequenzumrichter den Punkt für die Pumpenzuschaltung (F13.01) erreicht hat und der Wasserdruck weiterhin unter dem Wert von (Sollwertprozentsatz) × (Toleranzprozentsatz für Pumpenzuschaltung F13.02) liegt, wird davon ausgegangen, dass die aktuelle Anzahl an Pumpen nicht ausreicht und weitere Pumpen zugeschaltet werden müssen. Nach Ablauf der Verzögerungszeit für die Pumpenzuschaltung wird das Hilfsrelais aktiviert und die Pumpe läuft an.
2. Pumpen-Hilfslogik: Die neu hinzugefügte Pumpe ist eine Netzfrequenzpumpe, die während des Pumpvorgangs einen raschen Anstieg des Wasserdrucks verursachen kann. Daher reduziert die Frequenzumrichterpumpe ihre Frequenz während des Pumpvorgangs automatisch, um einen zu hohen Wasserdruck zu vermeiden. Die Verzögerungszeit der Frequenzumrichterpumpe wird in diesem Fall durch F08.01 bestimmt.
3. Pump reduction logic: When the water pressure continues to be higher than the set pressure, the frequency converter runs at a reduced speed. When the frequency converter decelerates to the pump reduction frequency point (F13.04), if the water pressure is still lower than (set water pressure percentage)+(pump reduction pressure tolerance percentage F13.05), it is considered that the current number of water pumps is too many and the pump operation needs to be reduced. After the delay time of the pump reduction is reached, the auxiliary relay will act, and the pump will run at this time.
4. Pump reduction auxiliary logic: The newly reduced pump is a power frequency pump, which may cause a rapid drop in water pressure during the pump reduction process. Therefore, during the pump reduction process, the variable frequency pump will automatically increase the frequency to avoid low water pressure when adding the pump. The acceleration time of the variable frequency pump at this time is determined by F08.00.
5. Sleep function logic: When the auxiliary pumps have stopped and the water pressure is still high, the frequency converter will run at a reduced speed. When the frequency of the frequency converter is lower than the pump reduction frequency point, the frequency converter will automatically sleep and the keyboard will display the "SLEEP" status.
6. Sleep and wake-up logic: In the sleep state of the frequency converter, when the water pressure is low, the set frequency calculated by the PID is higher than the wake-up frequency setting, and the current pressure is lower than (set water pressure percentage) - (wake-up pressure tolerance percentage F13.02), it is considered that the frequency converter pump needs to run. After a wake-up delay, the frequency converter pump will sleep and wake up.
7. Priority of water pump control: The priority of water pump participation in operation is: variable frequency pump>auxiliary pump 1>auxiliary pump 2. That is, when it is necessary to add a pump, first add a variable frequency pump, then auxiliary pump 1, and finally auxiliary pump 2; When it is necessary to reduce the pump, first reduce auxiliary pump 2, then reduce auxiliary pump 1, and finally reduce the frequency converter to sleep and standby.
Introduction to Dongli Sci Tech CT100 Water Supply Special Frequency Converter
The CT110 frequency converter is based on a DSP control system and adopts domestically leading PG free vector control technology, combined with multiple protection methods, which can be applied to asynchronous motors and provide excellent driving performance. The product has greatly improved customer usability and environmental adaptability in terms of air duct design, hardware configuration, and software functionality.
Technical Features
◆ Water supply dedicated logic: Based on on-site working conditions, the water supply logic provides more stable constant pressure control performance.
◆ Präzises Selbstlernen der Motorparameter: Präzises Selbstlernen der Parameter von rotierenden oder stationären Motoren, einfache Fehlersuche, unkomplizierte Bedienung, höhere Regelgenauigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit.
Vektorisierte V/F-Regelung: Automatische Kompensation des Statorspannungsabfalls, die V/F-Regelung gewährleistet zudem hervorragende Drehmomentcharakteristika bei niedrigen Frequenzen.
◆ Softwarebasierte Strom- und Spannungsbegrenzungsfunktion: Eine gute Spannungs- und Stromregelung reduziert effektiv die Anzahl der Schutzschaltungen des Frequenzumrichters.
◆ Mehrere Bremsmodi: Bietet mehrere Bremsmodi für schnelles Einparken.
Hohe Zuverlässigkeit dank des hohen Gesamtüberhitzungspunktes und des guten Schutzniveaus. Dadurch eignet es sich besonders für die Einsatzumgebung in der Wasserversorgungsindustrie.
◆ Drehzahlnachführungs-Neustartfunktion: Sorgt für einen sanften und stoßfreien Start des Rotationsmotors.
◆ Automatische Spannungsanpassungsfunktion: Bei Änderungen der Netzspannung kann automatisch eine konstante Ausgangsspannung aufrechterhalten werden.
Umfassender Fehlerschutz: Schutzfunktionen gegen Überstrom, Überspannung, Unterspannung, Übertemperatur, Phasenausfall, Überlastung usw.
Abschluss
Durch den Einsatz von Frequenzumrichtertechnologie im Bereich der Flüssigkeitsversorgung mit konstantem Druck wird ein spezielles Steuermodul integriert, um eine optimierte Lösung für die Wasserversorgung mit konstantem Druck zu realisieren. Der Einsatz dieses Frequenzumrichters in einem automatischen Wasserversorgungssystem bietet Vorteile wie geringe Investitionskosten, hohen Automatisierungsgrad, umfassende Schutzfunktionen, zuverlässigen und einfachen Betrieb sowie signifikante Wasser- und Energieeinsparungen. Besonders hervorzuheben ist die positive Wirkung auf die Wasserqualität, da keine Sekundärverschmutzung entsteht. Zudem bietet das System ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis.