变频控制技术在水流量标准装置高位水槽中的应用

　　一、问题的提出

　　在水流量标准装置中, 水源压力是否稳定直接关系到装置的准确度和稳定性。这一指标的保证, 传统做法是采用高位水槽, 但这种方法或多或少存在以下不足:

　　1.场地影响大

　　实际使用中对高位水槽的容积有非常严格的要求,有时会受场地条件限制, 而这种要求又没有办法满足。

　　2.运行成本高

　　水槽补水系统在许多情况下为了稳压, 不得不长时间、满负荷运转, 这样在一定程度上使得系统能源浪费大, 设备使用寿命短。

　　3.变动不方便

　　对于一些已经存在的高位水槽, 如果容量不够大,就必须重新制作水槽来满足使用要求。

　　4.需配溢流管

　　有时溢流管的安装很困难, 特别是在原有建筑物上安放高位水槽时, 溢流管的安装有时是不可能的。

　　针对以上情况, 我们采用变频技术控制水泵的运行, 从而对高位水槽的液位实施了有效精确的控制, 达到了稳定水源压力的目的。

　　二、系统框图(如图1所示)

　　1.在高位水槽上安装一只液位计, 由于系统中的液位只需要稳定, 并不需要精准测量, 因此可以选用投入式液位计, 这样的传感器选型容易, 安装方便, 最大量程超过最大限定水位即可。

　　2.低位水槽的液位只是要求在高、低液位时发出报警通知, 以便进行补水操作, 因此只要选择安装液位开关即可。

　　3.提升水泵的选择以满足实验时最大流量的1.5倍,扬程为高位水槽实际高度的1.5倍, 确保在最大负荷时还具有一定的余量, 同时配以相应的电机。

　　4.变频器选择与水泵电机相配, 但必须具有(4~20)mA信号输入、PID调节, 参数设置面板等, 如果是水泵、风机型专用的变频器会更经济。

　　5.液位显示器可为普通的(4~20)mA信号显示仪表。

　　三、工作原理

　　首先, 把变频器设置为外部 (4~20)mA信号控制模式, 同时将高位水槽液位传感器信号送入变频器的输入接口和显示仪表。当水槽液位升高时, 液位信号输出增大, 变频器频率减小, 提升水量下降; 当水槽液位下降,液位信号输出减小, 变频器频率增大, 提升水量增加。但是, 在变频器的设置中, 应该注意不是简单的线性制关系( 如图2所示), 而是PID自动调节的功能, 对参数中的P、I值进行适当的调节, 可以使液位控制在±1cm的范围内( 图2中1#、2#、3#曲线为不同的PID参数设置下的控制响应曲线, 3#为最佳)。

　　四、设备选型

　　1.液位传感器

　　液位传感器选用中美合资麦克传感器有限公司生产的高质量全密封压阻式液位传感器。该产品有一体化投入式、分体投入式、铠装插入式等多种结构型式可供选择; 我们选用的是MPM416W型分体投入式(电路在接线盒内)压阻式液位传感器, 运行一年多来, 情况良好。