Application de la technologie de conversion de fréquence AC dans l’industrie de l’approvisionnement en eau
1. Préambule
La production industrielle utilise largement le dragage électrique, la consommation d’énergie du dragage électrique représente la moitié de la consommation totale d’électricité de la production industrielle, et le dragage électrique est indissociable de la régulation de vitesse, la sélection d’une technologie avancée de régulation de la vitesse est une mesure importante pour économiser de l’énergie et réduire la consommation, et il en va de même dans l’industrie de l’approvisionnement en eau. Par exemple, l’utilisation d’un convertisseur de fréquence AC pour piloter des pompes à eau de haute puissance a été largement utilisée, et des effets évidents d’économie d’énergie ont généralement été obtenus.
La conversion de fréquence AC a non seulement un bon effet d’économie d’énergie, mais peut également répondre à un large éventail de besoins d’application en raison de sa régulation de vitesse en douceur, de sa large plage de régulation de vitesse, de ses caractéristiques mécaniques dures, de ses fonctions de protection complètes, de son installation simple, de son fonctionnement pratique, de son fonctionnement flexible, de son fonctionnement stable, de sa sécurité et de sa fiabilité. Dans l’industrie de l’approvisionnement en eau, il existe de nombreuses situations où un ajustement de la vitesse est nécessaire à partir du processus, comme le contrôle des pompes doseuses et d’autres doses données avec précision de divers agents, et l’ajustement du niveau d’eau, de la pression et du débit stables par le biais d’une rétroaction.
Au cours des deux dernières décennies, le degré d’automatisation de l’industrie de l’approvisionnement en eau de notre pays a également été continuellement amélioré, ce qui est le résultat de l’évolution des concepts et de l’amélioration de la technologie et de l’équipement de contrôle automatique. En tant qu’équipement de contrôle et d’exécution pratique pour le système d’automatisation, l’équipement de conversion de fréquence AC a joué un rôle dans la promotion de l’amélioration de la technologie d’automatisation.
La conversion de fréquence AC est une nouvelle technologie développée sur la base de la technologie microélectronique moderne, qui est non seulement supérieure à la régulation de vitesse traditionnelle du moteur à courant continu, mais également supérieure au mode de régulation de vitesse tel que la régulation de tension, la régulation de vitesse polaire, la régulation de vitesse en série, la régulation de vitesse d’accouplement hydraulique, etc., qui est une méthode de régulation de vitesse idéale. À l’heure actuelle, les pays industrialisés ont largement adopté la technologie de régulation de la vitesse de conversion de fréquence, et il s’agit également d’une nouvelle technologie d’économie d’énergie promue par l’État de notre pays.
Les onduleurs AC sont répertoriés en Chine comme un produit de base depuis près d’une décennie, et les ventes ont augmenté d’année en année, avec un marché de plus de milliards de yuans cette année. Parmi elles, on retrouve de nombreuses marques importées, telles que ABB, AB, Fuji, Siemens, Sanken, Yaskawa, etc.
En raison de l’amélioration de la technologie, de l’expansion des domaines d’application, de la réduction des coûts de production et de l’intensification de la concurrence sur le marché, le prix de l’équipement de conversion de fréquence AC continue de baisser, ce qui favorise à son tour l’expansion de ses domaines d’application, et davantage de techniciens engagés dans l’industrie de l’approvisionnement en eau doivent mieux maîtriser les caractéristiques de l’équipement de conversion de fréquence AC et de la technologie d’application industrielle.
Conduire avec de la boue
L’évacuation de la boue du bassin de sédimentation à advection a un impact important sur l’efficacité de la sédimentation, et l’élimination en temps opportun de l’accumulation de boue est une condition nécessaire pour assurer le fonctionnement normal du bassin de sédimentation. La fiabilité de l’élimination de la boue de conduite est élevée par l’aspiration mécanique de la boue et l’évacuation de la boue, et la méthode de décharge de la boue en forme de « M » en forme de « M » est essentiellement adoptée. Ce contrôle est plus compliqué, la distance de conduite est longue, l’usure mécanique est importante et la morsure de la piste de conduite ou même le déraillement se produisent souvent. L’utilisation de la transformation de régulation de vitesse de conversion de fréquence peut ajuster la vitesse de marche du véhicule (en augmentant ou en diminuant) en fonction de la profondeur de la boue, et la boue peut être évacuée en un seul coup. La profondeur d’accumulation des boues peut être mesurée ou estimée empiriquement par l’instrument d’interface des boues, qui est utilisé comme entrée donnée du convertisseur de fréquence et ajuste proportionnellement la fréquence de sortie du convertisseur de fréquence.
Des produits chimiques sont ajoutés
L’ajout de coagulants et de chaux doit être ajusté dans le temps et avec précision en fonction des changements de qualité et de quantité d’eau brute. La pompe doseuse de coagulant, la pompe à vis de chaux, l’alimentateur de chaux, etc. peuvent fonctionner plus haut que la fréquence de puissance en utilisant la large gamme de fréquences de sortie (0 ~ 200 Hz) du convertisseur de fréquence, de sorte que la plage de réglage du dosage est plus large, répond aux exigences du processus et réduit la consommation de médicament. Parmi eux, le contrôle du dosage du coagulant : le débit d’eau brute est utilisé comme rapport de signal d’entrée du convertisseur de fréquence pour ajuster la vitesse de la pompe doseuse, et la course de la pompe doseuse est ajustée par l’intégrale proportionnelle du volume de rétroaction de la valeur SCD de l’eau mélangée. Contrôle du dosage de la chaux : utilisez le débit d’eau brute comme rapport de signal d’entrée de l’onduleur d’alimentation pour ajuster le volume d’alimentation et modifier la concentration de liquide de chaux Utilisez la quantité de rétroaction de pH du point de dosage comme rapport de signal d’entrée de l’onduleur de pompe à vis pour ajuster le dosage de liquide de chaux et modifier la valeur du pH de l’eau brute, qui est bien utilisée dans l’usine de traitement de l’eau de Meilin.
Filtre à contre-courant
Le lavage à contre-courant du filtre est un moyen très important de restaurer et de continuer à jouer la fonction du filtre, et l’efficacité du filtre dépend d’un nettoyage efficace. Une intensité de lavage à contre-courant insuffisante entraînera un nettoyage incomplet du réservoir du filtre, un blocage rapide, des boules de boue, etc., affectant les performances de filtration Une intensité de lavage à contre-courant trop importante entraînera le retournement de la couche de matériau filtrant et de la couche de support, une expansion trop importante et provoquera l’écoulement du sable, une défaillance du système de distribution d’eau ou une fuite de sable. Le lavage à contre-courant du filtre est essentiellement un ensemble d’équipements de lavage à contre-courant publics, la canalisation de gaz et d’eau de lavage à contre-courant d’un seul filtre est différente, et l’intensité du lavage à contre-courant obtenue est également très différente De plus, avec le changement de température de l’eau, la viscosité de l’eau change considérablement et l’intensité du lavage à contre-courant change également en conséquence Il y a toujours une différence entre la conception théorique et l’application pratique. Si le convertisseur de fréquence est utilisé pour entraîner la pompe de lavage à contre-courant et le ventilateur, en ajustant la fréquence, un seul filtre peut obtenir une intensité de lavage à contre-courant appropriée, ce qui répond non seulement aux exigences du processus, mais permet également d’économiser de l’énergie et de l’eau.
Pont roulant
La plupart des ponts roulants actuellement utilisés sont contrôlés par des relais et des contacteurs, et la vitesse de la résistance de la chaîne du rotor est ajustée, et les pannes sont fréquentes pendant l’utilisation. Si trois convertisseurs de fréquence sont utilisés pour entraîner respectivement le moteur de levage, le moteur de déplacement du chariot et le moteur de déplacement du chariot, en cas d’utilisation fréquente, cette transformation est très supérieure, avec une large plage de réglage, une précision de régulation de vitesse élevée, un démarrage stable, une accélération, une décélération, un freinage, aucun courant important et un impact mécanique, un réglage facile, un fonctionnement fiable et une économie d’énergie électrique.
D’autre part, il existe un phénomène de faible degré d’automatisation dans le processus de production d’eau, s’appuyant sur les méthodes de gestion de la production à rebours des opérateurs pour fonctionner, surveiller et ajuster avec diligence, et deviennent de plus en plus inadaptées dans le cas d’exigences de qualité de l’eau de plus en plus élevées. Par conséquent, la promotion et l’application de convertisseurs de fréquence dans l’industrie de l’approvisionnement en eau sont d’une grande importance pour économiser de l’énergie, réduire la consommation et améliorer le degré d’automatisation.
2. Application de l’équipement de conversion de fréquence AC dans l’industrie de l’approvisionnement en eau
L’objectif d’application de l’équipement de conversion de fréquence AC dans l’industrie de l’approvisionnement en eau n’est rien de plus que deux, l’un est d’économiser de l’énergie et de réduire la consommation, et l’autre est pour les besoins ou l’optimisation du processus, et certaines applications ont les deux objectifs. Les caractéristiques techniques de l’application sont classées comme suit.
1. L’application la plus simple - modulation de fréquence manuelle
Ce type d’application convient aux situations où la vitesse du moteur n’a pas besoin d’être ajustée fréquemment ou où le système de contrôle automatique ne peut pas être formé en raison du manque de capteurs, et l’utilisation de convertisseurs de fréquence rend possible ou plus pratique le réglage manuel de la vitesse du processus. Comme:
(1) Utilisez le convertisseur de fréquence pour entraîner la pompe d’admission d’eau afin de prendre de l’eau et ajustez manuellement la fréquence du convertisseur de fréquence en fonction du niveau d’eau de la piscine d’eau claire.
(2) Utilisez le convertisseur de fréquence pour entraîner le moteur de la pompe doseuse afin d’ajouter des coagulants, des coagulants ou des désinfectants, car dans certains cas, la quantité d’eau brute et la qualité de l’eau ne changent pas beaucoup, et la combinaison du convertisseur de fréquence et de la pompe doseuse peut être quantifiée avec précision, et l’opérateur est facile à connaître, et il est également possible d’explorer manuellement le dosage optimal ;
(3) Utilisez un convertisseur de fréquence pour entraîner le ventilateur ou la pompe à eau pour le lavage à l’air ou à l’eau du filtre, car le programme de lavage à contre-courant de certains filtres lui-même est actionné manuellement, en observant manuellement le lavage à contre-courant du filtre, en ajustant la fréquence et le temps de démarrage au besoin pour contrôler la quantité d’air ou d’eau et le temps de lavage à contre-courant, etc., ce qui peut obtenir le meilleur effet de lavage à contre-courant et la consommation minimale d’eau et d’électricité.
Ces applications sont les fonctions de base du variateur, et la fréquence peut être réglée directement depuis le panneau de commande à l’aide des paramètres d’usine du variateur.
2. Application de la modulation de fréquence multibande - modulation de fréquence discontinue
Dans certaines applications, la fonction de fréquence multi-segments du convertisseur de fréquence peut être utilisée pour répondre aux exigences du processus, qui peuvent être automatisées, et le convertisseur de fréquence reçoit un signal de commutation, simple à mettre en œuvre et d’une grande fiabilité. Comme:
(1) Selon la loi d’accumulation de boue du réservoir de sédimentation à advection, il est divisé en plusieurs sections, et une vitesse de conduite d’aspiration de boue est réglée pour chaque section (la vitesse appropriée qui peut aspirer la boue sans gaspiller d’eau), puis la vitesse de marche est convertie en fréquence de conduite du convertisseur de fréquence de conduite.
(2) L’auteur a conçu un ensemble de système de dissolution et de contrôle de la concentration du coagulant, le coagulant solide est dissous par circulation hydraulique, le débit d’eau en circulation est entraîné par le convertisseur de fréquence entraînant la pompe, la pompe est également utilisée pour transporter le liquide vers le réservoir de solution, et la tête de pompe requise pour la circulation et la dissolution est supérieure à la tête de pompe requise pour l’infusion, lorsque la concentration de détection est supérieure à la valeur définie, l’inverseur de contrôle fonctionne à basse fréquence, seule l’infusion ne se dissout pas, car l’alimentation en eau est contrôlée par la soupape à flotteur, l’eau est continuellement réapprovisionnée lorsque le médicament est utilisé et consommé, et la concentration diminue progressivement, lorsque la concentration est inférieure à la valeur définie , contrôler le convertisseur de fréquence pour qu’il fonctionne à haute fréquence, à la fois en perfusion et en dissolution, la concentration du liquide médicamenteux continue d’augmenter, et ainsi de suite ;
(3) Il existe un type d’équipement d’approvisionnement en eau sans tour, dont le principe est de transmettre le débit ou la pression d’alimentation en eau dans un certain nombre de signaux de commutation, et le convertisseur de fréquence change la fréquence en fonction de l’état de ces signaux de commutation, et entraîne la pompe à eau sous pression pour fonctionner à différentes vitesses afin d’atteindre l’objectif d’assurer l’approvisionnement en eau.
3. L’application de la fréquence directement donnée par le signal externe
Il s’agit d’une application courante des convertisseurs de fréquence, c’est-à-dire qu’un certain signal de détection dans le processus de production est entré dans le port AD du convertisseur de fréquence, et ce signal est directement donné en fréquence ou converti en une fréquence donnée. Comme:
(1) Dans le système de contrôle automatique, le contrôleur (tel qu’un régulateur PID, un PLC ou un micro-ordinateur, etc.) émet le signal de commande (signal analogique ou signal numérique) et se connecte directement au convertisseur de fréquence en tant que signal de fréquence donné ;
(2) Dans le processus de traitement de l’eau, lorsque le rapport de débit est utilisé pour contrôler le dosage d’excitateurs ou de désinfectants, le signal de débit du traitement de l’eau peut être entré dans le convertisseur de fréquence pour contrôler la vitesse de la pompe doseuse à une fréquence donnée.
(3) Le signal du capteur de son et de lumière est entré dans le convertisseur de fréquence sous la forme d’une fréquence donnée, et le convertisseur de fréquence entraîne la pompe à eau de circulation de la fontaine, de sorte que la hauteur de la colonne d’eau de la fontaine change avec la force de la lumière ou de la musique, formant un merveilleux effet de fontaine de changement dynamique.
4. Application de contrôle en boucle fermée à valeur fixe
Ce type d’application utilise la fonction PID ou PI du convertisseur de fréquence pour réaliser un contrôle en boucle fermée des processus industriels et maintenir constante la quantité contrôlée (débit, pression, température, etc.). Comme:
(1) L’un des composants de l’équipement d’alimentation en eau à pression constante de conversion de fréquence n’est pas de s’appuyer sur des microcontrôleurs, des régulateurs PLC ou PID et d’autres équipements de contrôle, mais d’entrer directement le signal de pression d’alimentation en eau dans le convertisseur de fréquence, qui le compare à la valeur de pression réglée par le convertisseur de fréquence, et contrôle la vitesse de la pompe via l’algorithme interne PID ou PI pour obtenir une pression d’eau constante.
(2) Dans le système de dosage de coagulant en boucle fermée unique de détection du courant de débit de l’usine de traitement des eaux, le signal de détection du courant de débit reflétant la quantité de dosage peut être directement entré dans le convertisseur de fréquence pilotant la pompe doseuse, qui est comparée à la valeur de courant de débit réglée, et la vitesse de rotation de la pompe doseuse peut être contrôlée via l’algorithme interne PID ou PI pour obtenir le meilleur contrôle de dosage.
(3) À la station de pompage d’admission d’eau de l’usine d’eau, le signal de niveau d’eau de la piscine d’eau claire est directement entré dans le convertisseur de fréquence pilotant la pompe d’admission d’eau, qui le compare à la valeur de niveau d’eau réglée et contrôle la vitesse de la pompe via l’algorithme interne PID ou PI, afin d’obtenir un contrôle constant du niveau d’eau du réservoir d’eau propre.
5. Application de contrôle en boucle fermée à valeur variable
Ce type d’application utilise également la fonction PID ou PI du convertisseur de fréquence pour réaliser un contrôle en boucle fermée des processus industriels, mais la valeur de consigne de la quantité contrôlée n’est pas donnée manuellement, mais à l’aide d’autres équipements de contrôle (microcontrôleur, FLC, régulateur FID, ordinateur, etc.) selon une certaine loi, et la valeur de consigne donnée est modifiable. Comme:
(1) Pour les stations de pompage d’eau urbaines ou les stations de pompage sous pression, la régulation de la vitesse de conversion de fréquence peut également être utilisée pour le contrôle en boucle fermée de la pression d’alimentation en eau, mais l’alimentation en eau à pression constante n’est pas la solution la plus idéale, la pression d’alimentation en eau doit être réglée en fonction du débit d’alimentation en eau ou de la période d’eau, couramment utilisé un PLC ou un microcontrôleur pour calculer la valeur de consigne de la pression de l’eau en fonction du débit d’alimentation en eau ou de la période d’eau, etc., et le convertisseur de fréquence en fonction de la différence entre la pression d’eau mesurée et la pression d’eau réglée, et l’algorithme interne PID ou PI pour contrôler la vitesse de la pompe ;
(2) Dans le système de dosage de coagulant de contrôle en boucle fermée de détection de courant de débit d’usine mentionné ci-dessus, en raison de la dérive de la valeur de détection du courant de débit et d’autres raisons, la valeur de réglage optimale du courant de débit n’est pas constante, il existe un schéma pour utiliser la turbidité de l’eau de préfiltration pour corriger le point de consigne du courant de débit, c’est-à-dire pour former ce que l’on appelle le double contrôle en boucle fermée, utilisez un régulateur PLC ou PID pour ajuster le point de consigne du courant de débit en fonction de la différence entre la turbidité de préfiltration et la turbidité réglée, puis entrez la valeur réglée dans le convertisseur de fréquence. Le convertisseur de fréquence la compare à la valeur de détection et contrôle la vitesse de rotation de la pompe doseuse et doseuse selon l’algorithme interne PID ou PI.
(3) Dans le contrôle du lavage à contre-courant du filtre, la pompe de lavage à contre-courant peut être entraînée par un convertisseur de fréquence, et le signal de détection du débit de lavage à contre-courant peut être entré dans le convertisseur de fréquence, qui peut être composé de l’algorithme PID ou PI du convertisseur de fréquence pour former un système de contrôle du débit de lavage à contre-courant, et le débit de lavage à contre-courant peut être modifié selon une certaine loi en utilisant un microcontrôleur, un PLC ou un micro-ordinateur pour compiler un programme, qui peut former le système de contrôle de lavage à contre-courant à vitesse variable le plus efficace et le plus économe en eau.
3. En conclusion
L’utilisation d’équipements d’onduleur AC apporte une qualité et des avantages élevés à de nombreux processus industriels. De plus en plus d’utilisateurs du secteur de l’approvisionnement en eau en sont également profondément conscients.
Avec l’amélioration continue du niveau technique de la variable AC et l’amélioration continue du niveau des applications industrielles, les gens seront en mesure de trouver plus de domaines d’application et de solutions d’application pour les équipements de conversion de fréquence AC dans l’industrie de l’approvisionnement en eau, et même l’application d’équipements de conversion de fréquence AC peut provoquer l’innovation du processus d’approvisionnement en eau lui-même.
