恒压供水设备中变频器的调试方法

一、恒压供水设备简介

恒压供水设备，是在内部增加了一台附属小泵功能，在用水量不超过小泵出水量时由附属小泵供水保压，当用水量超过小泵出水量时，通过压力传感器感知管内流体压力下降时，经分析运算后，微电脑控制器再根据运算结果输出信号给变频器，由变频器控制变频主泵运行并根据用水量调节水泵台数，从而大幅度地节约电能和节水。

1、工作原理

恒压供水设备采用气压式供水。利用密封罐体，利用罐内高压气水压力达到供水目的。具体工作顺序是由水泵将水通过逆止阀压入罐体，使罐内气体受到压缩，压力逐渐加大。当压力达到指定上限，电接点压力表通过控制柜使泵机自动停止。设备中的水压高于外界管网压力，自动送水至供水管网。当罐体内水位下降，罐内气体膨涨压力减小到指定的下限位置时，电接点压力表通过控制柜使水泵重新启动。如此反复，使设备不停供水。当罐内气体不足时，补气阀可自动补气。

2、产品特点

（1）节电可达百分之五十五；

（2）对多台泵组均能可靠的实现软启动交替运行，大大延长设备的使用寿命；

（3）具体缺相，欠压，过压，过流，过载，短路，过热，失速等各种自动保护功能；

（4）节省投资，减少占地，安装，使用，检修方便；

（5）采用数字PID调节，恒压精度高，水压波动小；

（6）可实现恒压变量和变压变量等多种工况的要求。

3、应用范围

可应用于任何自来水压不足的情况：

新建、扩建和改造的住宅楼、住宅小区、办公楼。宾馆、饭馆等。学校、部队、机关、集体宿舍等用水比较密集场合。工厂、加压泵站、开发区等大流量几种供水。

二、变频器

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

三、恒压供水系统中重要的参数介绍

1、兆帕与公斤

“1兆帕”是压强的单位，即1兆帕=一百万帕。

一平方米的面积上受到的压力是一牛顿时所产生的压强为一帕斯卡[1Pa=1N/（M×M）]。

而公斤力是力的单位：1公斤力=9.8牛顿。

这是两个不同概念的物理量，所以不存在“1兆帕等于多少公斤力”的比较方法。

但二者具有一定的关系：要产生“1兆帕”的压强，需在1平方厘米的面积上，施加的压力约是10公斤。

1公斤压力=0.098兆帕，所以：1兆帕（MPA）≈10.2公斤压力（KG/CM^2）。

2、变频器中PID的定义

PID控制器参数的工程整定。

基本的PID算法，需要整定的系数是Kp（比例系数）,Ki（积分系数）,Kd（微分系数）三个。

3、比例系数Kp

（1）对动态性能的影响 比例系数Kp加大，使系统的动作灵敏，速度加快，Kp偏大，振荡次数加多，调节时间加长。当Kp太大时，系统会趋于不稳定，若Kp太小，又会使系统的动作缓慢;

（2）对稳态性能的影响 加大比例系数Kp，在系统稳定的情况下，可以减小静差，提高控制精度，但是加大Kp只是减少静差，不能完全消除。

4、积分系数Ki

（1） 对动态性能的影响 积分系数Ki通常使系统的稳定性下降。Ki太大，系统将不稳定;Ki偏大，振荡次数较多;Ki太小，对系统性能的影响减少;而当Ki合适时，过渡特性比较理想;

（2）对稳态性能的影响 积分系数能消除系统的静差，提高控制系统的控制精度。但是若Ki太小时，积分作用太弱，以致不能减小静差。

5、微分系数Kd

微分控制可以改善动态特性，如超调量减少，调节时间缩短，允许加大比例控制，使静差减小，提高控制精度。但当Kd偏大或偏小时，超调量较大，调节时间较长，只有合适的时候，才可以得到比较满意的过渡过程。对系数实行“先比例，后积分，再微分”的整定步骤。

（1）首先只整定比例部分。即将比例系数由小到大，并观察相应的系统响应，直到得到反应快，超调小的响应。

（2）加入积分环节。整定时首先置积分系数Ki一个较小的值，并将第（1）步中整定的比例系数略为缩小（例如缩小为原值的0.8倍），然后加大Ki，使在保持系统良好动态性能的情况下，静差得到消除。在此过程中，可根据响应的好坏反复改变比例系数与积分系数。

（3）若使用比例积分调节器消除了静差，但动态过程经反复调整仍不能满意，则可加入微分环节。在整定时，可先置微分系数为0，在第 一步的基础上，加大Kd，同时相应地改变比例系数和积分时间。

p值设置越大，静差越小，跟踪越快，但容易出现超调震荡现象，i的值设置越大，跟踪就越慢，在实际使用中，以系统稳定和跟踪速度达到工艺要求为准，即在水泵恒压供水系统中，压力稳定为基准。

不过以上PID定义仅了解一下即可，实际小项目中的变频器PID参数不用更改（出厂默认值）也可实现功能。

设置变频器时，只要知道PID需要反馈量和给定量即可。反馈量即是压力的实时信号（在管道上的远传压力表---电阻式，或者是三线或两线的压力传感器。给定量即要求达到我压力值（可以在变频器的键盘上设或者用外置电位器）。