従来の貯水槽や給水塔と比較して、可変周波数定圧給水は、給水圧力の安定性、高い省エネ率、優れた信頼性、水資源への汚染がないといった利点があります。本稿では、周波数変換器を用いて3台のポンプを駆動し、定圧給水を実現した給水プラントを例に、給水専用の周波数変換器シリーズと、それらの定圧給水システムへの応用について詳細に紹介します。
導入
給水システムは、国民の生産と生活に不可欠かつ重要な部分です。従来の給水方法は、広大な面積を占め、水質汚染が発生しやすいという欠点があります。主な欠点は、水圧を一定に保つことができず、一部の設備が正常に動作しないことです。可変周波数速度制御技術は、成熟した交流モーターの無段階速度制御技術です。安全な生産と給水品質への要求がますます高まる中、可変周波数速度制御による定圧給水というソリューションは、ますます広く認知されつつあります。
現場でのアプリケーション機器と写真
現場アプリケーションは深圳の給水プラントです。3台の送水ポンプを制御し、定圧給水を実現するために、4kWの周波数変換器1台が必要です。周波数変換器は、実際の水圧状況に応じて速度を自動的に調整し、2台目と3台目のポンプを稼働させて給水に参加させる必要があるかどうかを判断する必要があります。
制御理論
制御方式
水道公式サイトに掲載されている給水システムには圧力センサーが装備されており、水圧信号を周波数変換器が受け入れ可能な4～20mAの電流型信号に変換します。システム稼働中、圧力センサーは水圧をリアルタイムで検知し、周波数変換器は圧力信号を受信し、実際の圧力信号と所定の圧力信号の差を調整することで圧力閉ループシステムを形成します。周波数変換器は、PID出力を介して周波数を変化させ、給水ポンプモーターの回転速度を調整します。しかし、可変周波数ポンプの動作速度の上限と下限は、単一のポンプでピーク時とオフピーク時の給水需要に対応できる能力を制限します。深セン東力科技イノベーションテクノロジー株式会社が開発したCT110定圧給水専用周波数変換器は、上記の状況を組み合わせて給水専用ロジックを拡張します。2つの補助リレーと起動ユニットの数を介して、ピーク時と谷間の給水需要を自動的に調整し、給水ネットワーク内の圧力を一定に保ち、ユーザーの水需要を満たします。
CT110 給水ロジックの説明
CT110シリーズ専用周波数変換器は、給水システムに特化したロジックと最適化されたPID制御を内蔵し、一定の水圧を確保します。同時に、ポンプ増減ロジックを自動処理し、ポンプ増減時に周波数を自動調整することで、ポンプ増減プロセス中の水圧が安定し、制御可能であることを保証します。
給水ロジックは次のように説明される。
1. ポンプ追加ロジック：水圧が設定圧力を下回り続けると、周波数変換器が加速運転を開始します。周波数変換器がポンプ追加周波数点（F13.01）まで加速しても、水圧が（設定水圧率）（ポンプ追加圧力許容率 F13.02）を下回っている場合、現在のポンプ台数では使用できないと判断し、ポンプを追加する必要があります。ポンプ追加遅延時間に達すると、補助リレーが作動し、ポンプが運転を開始します。
2. ポンプ補助ロジック：新たに増設されたポンプは商用周波数ポンプであるため、揚水中に水圧が急上昇する可能性があります。そのため、可変周波数ポンプは揚水中に自動的に周波数を下げ、水圧の上昇を回避します。この時の可変周波数ポンプの減速時間は、F08.01によって決定されます。
3. ポンプ減速ロジック：水圧が設定圧力を超え続ける場合、周波数変換器は減速運転します。周波数変換器がポンプ減速周波数点（F13.04）まで減速しても、水圧が（設定水圧率）+（ポンプ減速圧力許容率F13.05）より低い場合、現在の水ポンプ台数が多すぎると判断し、ポンプ運転を減速します。ポンプ減速の遅延時間に達すると、補助リレーが作動し、この時点でポンプが運転されます。
4. ポンプ減速補助ロジック：新たに減速するポンプは商用周波数ポンプであるため、ポンプ減速中に水圧が急激に低下する可能性があります。そのため、ポンプ減速中は、可変周波数ポンプが自動的に周波数を上昇させ、ポンプ増設時の低水圧を回避します。この時の可変周波数ポンプの加速時間はF08.00によって決定されます。
5. スリープ機能ロジック：補助ポンプが停止し、水圧が依然として高い場合、周波数変換器は低速で運転します。周波数変換器の周波数がポンプの減速周波数点を下回ると、周波数変換器は自動的にスリープ状態になり、キーボードに「SLEEP」状態が表示されます。
6. スリープおよびウェイクアップロジック：周波数変換器がスリープ状態にあるとき、水圧が低く、PIDによって計算された設定周波数がウェイクアップ周波数設定よりも高く、かつ現在の圧力が（設定水圧パーセンテージ）-（ウェイクアップ圧力許容パーセンテージ F13.02）よりも低い場合、周波数変換器ポンプの運転が必要であると判断されます。ウェイクアップ遅延の後、周波数変換器ポンプはスリープ状態からウェイクアップ状態に移行します。
7. 水ポンプ制御の優先順位：水ポンプの運転参加の優先順位は、可変周波数ポンプ > 補助ポンプ 1 > 補助ポンプ 2 です。つまり、ポンプを追加する必要がある場合は、最初に可変周波数ポンプを追加し、次に補助ポンプ 1、最後に補助ポンプ 2 を追加します。ポンプを減らす必要がある場合は、最初に補助ポンプ 2 を減らし、次に補助ポンプ 1 を減らし、最後に周波数変換器をスリープ状態にしてスタンバイにします。
東麗科技CT100給水特殊周波数変換器の紹介
CT110周波数変換器は、DSP制御システムをベースとし、国内最先端のPGフリーベクトル制御技術を採用し、複数の保護方式を組み合わせることで、非同期モータにも適用でき、優れた駆動性能を実現します。また、ダクト設計、ハードウェア構成、ソフトウェア機能の面で、顧客の使いやすさと環境適応性を大幅に向上させました。
技術的特徴
◆給水専用ロジック：現場の作業条件に基づいて、給水ロジックはより安定した定圧制御性能を提供します。
◆ 正確なモーターパラメータの自己学習：回転または固定モーターパラメータの正確な自己学習、簡単なデバッグ、簡単な操作、より高い制御精度と応答速度を提供します。
ベクトル化 V/F 制御: 固定子電圧降下を自動補償し、VF 制御により優れた低周波トルク特性も確保できます。
◆ ソフトウェア電流および電圧制限機能: 優れた電圧および電流制御により、周波数変換器の保護回数を効果的に削減します。
◆ 複数のブレーキ モード: 素早い駐車を可能にする複数のブレーキ モードを提供します。
高信頼性設計：全体的な過熱点が高く、保護レベルが優れているため、給水業界の使用環境に適しています。
◆ 速度追従再始動機能:回転モーターのスムーズで衝撃のない始動を実現します。
◆自動電圧調整機能：系統電圧が変化しても、一定の出力電圧を自動的に維持できます。
包括的な障害保護: 過電流、過電圧、低電圧、過温度、位相欠落、過負荷などの保護機能。
結論
周波数変換制御技術を定圧給水分野に応用し、専用制御モジュールを追加することで、最適化された定圧給水ソリューションを提供します。この専用周波数変換器を用いて給水自動制御システムを構築すると、投資額が少なく、自動化度が高く、保護機能が充実し、信頼性の高い動作と簡単な操作性、節水・省エネ効果が大きく、特に水質に二次汚染を起こさず、優れた費用対効果が得られます。