蒙聯(lián)光

廣西經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西南寧 530021

☆現(xiàn)代教育技術(shù)與裝備☆

易制實(shí)用的變頻調(diào)速實(shí)訓(xùn)裝置

蒙聯(lián)光

廣西經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西南寧 530021

高層樓宇恒壓供水變頻調(diào)速技術(shù)是樓宇智能化工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)應(yīng)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。樓宇電氣設(shè)備自控系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)是培養(yǎng)樓宇智能化緊缺技能型人才的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。變頻調(diào)速恒壓供水實(shí)訓(xùn)裝置在教學(xué)中必不可少。介紹了校企合作研制出的簡(jiǎn)單實(shí)用的變頻調(diào)速恒壓供水實(shí)訓(xùn)裝置，經(jīng)過(guò)實(shí)訓(xùn)教學(xué)證明，實(shí)訓(xùn)裝置“能用”“夠用”“實(shí)用”。

變頻調(diào)速；恒壓供水；實(shí)訓(xùn)裝置

Abstract: A constant pressure water supply system using of VVVF of high building is the technology of building intelligent engineering major. And the practical teaching for autonomous system of building electric equipment is the key to training building intelligent technology talents which are badly off for now. The practical equipments of pressure water supply system using of VVVF are the necessary in teaching. After long-term’s practicing and exploring, a teacher in polytechnic, in company with technician in enterprise, had developed the simple and practical pressure water supply system using of VVVF’s practical equipment based on others’ experience. This equipment is proved to “can be used”, “enough to use”, and “practical” by practical teaching.

Key words: VVVF; constant pressure water supply; practical equipment

變頻調(diào)速恒壓供水是現(xiàn)代智能建筑電氣設(shè)備自控系統(tǒng)重要的組成部分，是樓宇智能化工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)必修的內(nèi)容。電氣設(shè)備自控系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)是培養(yǎng)樓宇智能化工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)緊缺技能型人才的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。變頻調(diào)速恒壓供水實(shí)訓(xùn)裝置在教學(xué)中必不可少。實(shí)訓(xùn)裝置可達(dá)到如下的功能：(1)可以給學(xué)生用來(lái)練習(xí)電動(dòng)機(jī)電氣控制電路的設(shè)計(jì)和控制柜內(nèi)部布線的實(shí)訓(xùn)；(2)可以用來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生編寫(xiě)的PLC控制程序編程的正確性；(3)可以用來(lái)練習(xí)變頻器運(yùn)行參數(shù)設(shè)置的實(shí)訓(xùn)操作，掌握變頻調(diào)速的應(yīng)用技術(shù)，為將來(lái)在崗位上的職業(yè)技能打好基礎(chǔ)。變頻調(diào)速恒壓供水實(shí)訓(xùn)裝置市場(chǎng)價(jià)格昂貴，每套在幾萬(wàn)元左右。而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，需要管網(wǎng)水系統(tǒng)，要將水源引進(jìn)實(shí)訓(xùn)室。在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，使用起來(lái)很不方便。由于成套實(shí)訓(xùn)裝置價(jià)格昂貴，教師不敢放手讓學(xué)生去用，學(xué)生不敢大膽動(dòng)手操作，實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果不好。某職業(yè)學(xué)院的教師會(huì)同企業(yè)技術(shù)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐與探索，研制出的恒壓供水變頻調(diào)速實(shí)訓(xùn)裝置具有新的特點(diǎn)，實(shí)訓(xùn)裝置外形如圖1所示。其性能和實(shí)用性與成套實(shí)訓(xùn)裝置產(chǎn)品相差不大。

圖1 變頻調(diào)速恒壓供水實(shí)訓(xùn)裝置

1 實(shí)訓(xùn)裝置新特點(diǎn)

研制的變頻調(diào)速恒壓供水實(shí)訓(xùn)裝置不需要水系統(tǒng)，用氣壓代替用戶(hù)管網(wǎng)水壓，用風(fēng)機(jī)代替水泵。該實(shí)訓(xùn)裝置每套的造價(jià)在幾千元左右，價(jià)格便宜。這對(duì)于一些辦學(xué)經(jīng)費(fèi)困難的院校，有一定的實(shí)用價(jià)值。當(dāng)然，幾千元一套的實(shí)訓(xùn)裝置與幾萬(wàn)元一套的相比肯定有一定的差距。本實(shí)訓(xùn)裝置只是模擬“恒壓供水變頻調(diào)速”，不是閉環(huán)調(diào)速。其用于學(xué)生的PLC“編程的驗(yàn)證”“變頻器參數(shù)設(shè)置”及“交流二次控制回路的布線”等訓(xùn)練已足夠?，F(xiàn)經(jīng)過(guò)2屆樓宇智能化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)教學(xué)使用，證明該套實(shí)訓(xùn)裝置各種實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)直觀，操作靈活，使用方便，維修維護(hù)簡(jiǎn)單，性能良好。對(duì)于樓宇智能化專(zhuān)業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)來(lái)說(shuō)，基本上“能用”“夠用”“實(shí)用”。其有如下特點(diǎn)：

(1)不需要水系統(tǒng)，用軸流式風(fēng)機(jī)代替離心式水泵，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)、泵類(lèi)同屬于平方型負(fù)載，特性相似。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以從變頻器的控制盤(pán)上看到，用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化來(lái)模擬分析用戶(hù)管網(wǎng)水壓變化情況。另外，風(fēng)機(jī)將室內(nèi)空氣經(jīng)風(fēng)管排出實(shí)訓(xùn)室外，新鮮空氣補(bǔ)進(jìn)，可保持實(shí)訓(xùn)室中空氣清爽。

(2)為了取得模擬用戶(hù)管網(wǎng)中的水壓反饋信號(hào)，遠(yuǎn)傳壓力表接在高壓氮?dú)夤艿乐?，用高壓氮?dú)馄康牡獨(dú)鈮毫Υ嬗脩?hù)管網(wǎng)的水壓。由遠(yuǎn)傳壓力表轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再反饋到變頻器的模擬輸入端與給定壓力電壓比較，用其差值調(diào)整變頻器的輸出電壓頻率，因而改變水泵電機(jī)(風(fēng)機(jī))的轉(zhuǎn)速。減壓閥使管道中氮?dú)鈮毫Φ母叩腿我庹{(diào)節(jié)，反饋電壓信號(hào)即跟隨著大小變化，變頻器輸出的電源頻率也作相應(yīng)的調(diào)整。實(shí)訓(xùn)時(shí)隨意地改變高壓氮?dú)夤艿乐械臏p壓閥門(mén)來(lái)使管道中的壓力高低變化，學(xué)生可以從變頻器控制盤(pán)上的顯示屏看到變頻器的輸出頻率跟隨著相應(yīng)變化，水泵電機(jī)(風(fēng)機(jī))的轉(zhuǎn)速在變化，以此來(lái)說(shuō)明用戶(hù)管網(wǎng)水壓在進(jìn)行跟蹤自動(dòng)調(diào)整。例如，調(diào)整氮?dú)夤艿乐械臏p壓閥使遠(yuǎn)傳壓力表的壓力從0.35MPa上升到0.45MPa，表示用戶(hù)管網(wǎng)用水量減少而使水壓升高，遠(yuǎn)傳壓力表的反饋信號(hào)使變頻器輸出電壓頻率減少，可以看到水泵電機(jī)(風(fēng)機(jī))正在減速，表示用戶(hù)管網(wǎng)水壓在跟隨下降，使用戶(hù)管網(wǎng)水壓恒定。如使遠(yuǎn)傳壓力表的壓力降低，情況反之。系統(tǒng)的調(diào)整過(guò)程非常直觀明了。工作原理學(xué)生容易理解和掌握。

(3)為了獲取蓄水池水位信息，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中蓄水池“液位檢測(cè)器”可用一個(gè)簡(jiǎn)單的推撥開(kāi)關(guān)來(lái)代替，其輸出左右2路控制信號(hào)，送到可編程控制器，作為對(duì)系統(tǒng)加壓電動(dòng)機(jī)“運(yùn)行”或“禁止”的控制指令。推撥開(kāi)關(guān)推向左邊輸出高電平“1”，表示蓄水池有水，系統(tǒng)電機(jī)可運(yùn)行。推撥開(kāi)關(guān)推向右邊輸出低電平“0”，表示蓄水池沒(méi)有水，系統(tǒng)電機(jī)禁運(yùn)行。這樣，該裝置就可省去實(shí)訓(xùn)教學(xué)中需要的蓄水池和“液位檢測(cè)器”。

(4)該裝置繼電器控制部分的電路布線可以反復(fù)拆裝，學(xué)生實(shí)訓(xùn)時(shí)先將原有的線路觀摩了解，完全熟悉線路走向及控制原理后再進(jìn)行拆除，然后再重新按原理圖排線布線，大大地提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和對(duì)故障分析能力。

2 實(shí)訓(xùn)裝置的主電路

圖2是高層樓宇“變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)”的主電路原理圖。變頻器“一拖三”運(yùn)行方式。在實(shí)訓(xùn)裝置中，圖2中的1～3號(hào)水泵在實(shí)訓(xùn)裝置中用風(fēng)管中的風(fēng)機(jī)代替，其他不變。

圖2 疊壓供水系統(tǒng)主電路圖

3 實(shí)訓(xùn)裝置的電氣自動(dòng)控制原理

3.1 交流電氣控制回路(如圖3所示)

圖3 疊壓水系統(tǒng)交流控制回路

3.2 系統(tǒng)變頻調(diào)速工作過(guò)程

變頻調(diào)速實(shí)訓(xùn)裝置電氣控制系統(tǒng)由PLC(S7-200 CPU224)、變頻器ACS510交流控制回路等組成。

4 PLC的外圍端子連接線及編程梯形圖

4.1 PLC外圍端子的接線請(qǐng)參閱(S7-200 CPU224)用戶(hù)說(shuō)明書(shū)

4.2 PLC控制程序梯形圖(如圖4所示)

圖4 PLC控制程序梯形圖

5 變頻器的外圍端子接線及運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置

5.1 變頻器的外圍端子接線請(qǐng)參閱ACS 510變頻器用戶(hù)說(shuō)明書(shū)

5.2 ACS510變頻器運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置(5.5kw水泵，恒壓供水，如圖5所示)

圖5 ACS510運(yùn)行參數(shù)設(shè)置

變頻器運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置方法請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀《ACS510變頻器用戶(hù)手冊(cè)》。

6 結(jié)束語(yǔ)

高職院校專(zhuān)業(yè)教師會(huì)同企業(yè)技術(shù)人員研制教學(xué)實(shí)訓(xùn)裝置是一種校企合作的模式。其有較多的好處：(1)減少實(shí)訓(xùn)設(shè)備投資，減輕教學(xué)成本。(2)經(jīng)過(guò)對(duì)“變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)”的探索、設(shè)計(jì)研制、PLC控制程序的編寫(xiě)、變頻器運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置和實(shí)訓(xùn)裝置的總體調(diào)試，學(xué)校的專(zhuān)業(yè)教師和企業(yè)的技術(shù)人員都得到了鍛煉，提高了業(yè)務(wù)水平。(3)實(shí)訓(xùn)裝置造價(jià)低，柜內(nèi)電氣控制電路部分線路學(xué)生可以反復(fù)拆裝，重新布線，重新調(diào)試?？商岣邔W(xué)生的動(dòng)手能力、故障分析能力和實(shí)際操作水平。由相關(guān)企業(yè)提供廉價(jià)的器材、部件和設(shè)備，會(huì)同學(xué)校教師研制實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)裝置的校企合作模式有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 王占奎.變頻調(diào)速應(yīng)用百例[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2004

[2] 陳新恩，王永祥.基于S7-200的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)[J].制造業(yè)電氣，2006

Easy-made and practically practice equipments of frequency control

Meng Lianguang
Guangxi economic & trade polytechnic, Nanning, 530021, China

2011-02-08 稿件編號(hào)：1102002

蒙聯(lián)光，本科，副教授，高級(jí)工程師，主任。