关键词：变频器 恒压供水 PID
一、引言
调速特别是变频调速技术的发展，已使世界范围内的电气传动控制领域发生了根本性的变革，它是计算机控制技术、智能控制技术、电力电子技术等的综合产物。由于变频器具有高动态、高性能、大容量、节能等显著的特点，并以其优越的调速性能和节能优势得到广泛应用， 并取得了客观的经济效益。国内外的资料表明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能效率可达20%～40%。节约了电费、 降低了生产成本、减少了启动时对电网的冲击， 改善了工作环境，并易于实现自动化， 同时可根据生产工艺的要求控制的更准确、更快速。
SY6000 系列变频器是上海山宇公司采用矢量控制技术、结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器，它优越的速度控制和转矩控制特性、完整的保护功能以及灵活的编程能力， 在工业现场被广泛的应用。下面对SY6000系列 变频器在恒压供水中的应用作一下介绍。
二、SY6000变频器特点：
目前，市场上的变频器品牌较多。国产变频器的品牌有：安邦信、佳灵、森兰、康沃、东日、清华同方、中大博立、森海等；国外的品牌有：德国的Siements、日本的富士和三菱、法国的Schneider 和ABB、美国的AB等。与其他品牌相比，上海山宇公司的SY60000变频器具有如下特点：
1) 降低电机启动电流和配电容量，避免增容投资。在电网上直接启动电动机，其容量不得大于电网容量的15～20%，选用SY6000系列变频器后可把变压器的容量下降至传统驱动方式时的40～50%。
2) 降低启动机械应力，减小直接起动带来的机械冲力和因冲力而引起的传动机械的摩擦，延长电机及相关设备的寿命。
3) 全数字开放式操作显示键盘和屏幕，操作简便灵活，便于故障诊断，启动参数可视负载调整，以达到zui佳启动效果；备有外控端子，可方便实现异地控制或自动控制。
4) 软起动、软停车，能根据需要对电机调速，集各种保护（如过热保护、欠压保护等）、自诊断功能，易于改善工艺、保护设备。
5) 高度集成的微处理器控制系统，集成式PID控制器，采用磁通矢量控制方式，内建电机模型，能为电机提供高精度的速度控制和转力矩，支持多种通讯方案，性能可靠。
三、恒压供水系统工作原理
SY6000系列变频器是电机变频调速的执行者，只要改变f，就可实现n的变化而达到无极调速的目的。其转速方程式为：
n=60f(1-s)/p
其中：f：电源频率；p：电机极对数；s：电机转差率；n：电机转速
海泰大厦的恒压供水系统工作原理如图1所示。测量元件选用E+H公司的压力传感器，Ui为恒定供水压力设定值，供水压力U 作为输出量，构成闭环控制系统。在运行中，当用水量增大的时，水管道内压力值变低，反馈值U变小，当Ui大于U时，变频器通过内置PID进行调速，使电机的转速加快，增加水流量，提高管道压力，直到管道压力U与设定压力Ui相等时，变频器将保持转速不变。当用水量减少时，水管道内压力值变大，反馈值U变大，当Ui小于U时，变频器通过内置PID进行调速，使电机的转速降低，减少水流量，降低管道压力，直到管道压力U与设定压力Ui相等时，变频器将保持转速不变。当进入小流量区域后，管道压力U增加，当U>Ui时，变频器输出频率降低，当降低到变频器设置的zui低频率时，经过延时，系统进入休眠状态，而当通过压力变送器采集回来的供水压力U降低到一定值时（苏醒压力值可通过变频器设置），会自动唤醒系统工作，变频器通过改变电源频率控制水泵机组的转速，直至接近供水压力U的给定值Ui。这样，不但避免了启动大电流的冲击，而且不管系统供水流量大小如何变化，供水的压力U始终维持在给定（压力）值Ui 的附近。因为海泰大厦为小区高层供水，系统配置了恒压罐，保证变频器休眠时，管道内的压力不至于直接降低到启动压力，使变频器频繁启动。
图1 恒压控制原理图
四、系统的应用效果：
应用了山宇变频器SY6000后，海泰大厦变频恒压供水系统的优点突出的体现在以下几个方面：
1、节能
zui显著优点就是节约了电能，节能量通常在10-40%。从单台水泵的节能来看，流量越小，节能量越大。
2、恒压供水
实现了系统供水压力稳定而流量可在大范围内连续变化，从而可以保证用户任何时候的用水压力，不会出现在用水高峰期热水器不能正常使用的情况。
3、安全卫生
系统实行闭环供水后，用户的水全部由管道直接供给，取消了水塔、天面水池、气压罐等设施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。
4、自动运行、管理简便
新型的小区变频恒压供水系统具备了过流、过压、欠压、欠相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护、主泵定时轮换控制、密码设定等功能，功能完善，全自动控制，自动运行，泵房不设岗位，只需派人定期检查、保养。
5、延长设备寿命、保护电网稳定
机泵的转速不再是长期维持额定转速运行，减少了机械磨损，降低了机泵故障率，而且主泵定时轮换控制功能自动定时轮换主泵运行，保证各泵磨损均匀且不锈死，延长了机泵使用寿命。变频器的无级调速运行，实现了机泵软启动，避免了电机开停时的大电流对电机线圈和电网的冲击，消除了水泵的水锤效应。
6、占地少、投资回收期短
采用水池上直接安装立式泵，控制间只要安放一到两个控制柜，体积很小，整个系统占地面积非常小，可以节省投资。另外不用水塔或天面水池、控制间不设专人管理、设备故障率极低等方面都实现了进一步减少投资，运行管理费低的特点，再加上变频供水的节能优点，都决定了此变频恒压供水系统的投资回收期短，一般约1年左右。
五、结束语
此系统为上海山宇电子设备有限公司生产的SY6OOO系列变频器在高层小区海泰大厦的应用，自2005年投运以来，至今运行稳定，并在1年以后收回投资成本，节能效果明显。山宇SY6000变频器以其自身的优势，在恒压供水中得到广泛的应用。
