普傳變頻器在音樂噴泉上的應(yīng)用
音樂噴泉工作原理是,播放音樂來控制水柱,達(dá)到與音樂同步效果,而水柱是由水泵來控制,而水泵是由三相異步電動(dòng)機(jī)組成,三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速通入工頻電源,轉(zhuǎn)速是不變化,變頻器是專門針對(duì)電機(jī)調(diào)速裝置。由變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速,使水柱發(fā)生變化。在該項(xiàng)目中普傳PI7600/7800系列變頻器克服了音樂噴泉所要求的三大難點(diǎn):
一是變頻器與受控電機(jī)距離遠(yuǎn)。
二是變頻器克服了加減電機(jī)造成的對(duì)變頻器的電流沖擊:電機(jī)工頻起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生3至5倍的啟動(dòng)電流,由于廣場音樂噴泉使用的每臺(tái)變頻器均通過輸出端接觸器控制多臺(tái)水泵,工況要求變頻器必須具備這種性能。
三是對(duì)音樂響應(yīng)的高度實(shí)時(shí)性:音樂噴泉是將實(shí)時(shí)采集的音樂信號(hào)通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別處理,控制伺服閥或控制水泵轉(zhuǎn)速及控制水下伺服動(dòng)力機(jī)控制彩燈動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)水形與樂曲同步變化,其音樂、水形之間的響應(yīng)速度須達(dá)到毫秒極才能避免相應(yīng)滯后造成動(dòng)作失真。G系列能將加減速時(shí)間最短設(shè)定為0.1S,配合良好的過電流過電壓保護(hù)功能和其它豐富的功能設(shè)定,G系列極大的滿足了音樂噴泉的特殊要求。
一、現(xiàn)場實(shí)際安裝情況及噴泉電氣線路運(yùn)行設(shè)計(jì)要求
1.1現(xiàn)場考察噴泉實(shí)際安裝情況
該噴泉占地面積約200平方米,管路、潛水泵、噴嘴、水下彩燈、儲(chǔ)水池裝修等己完工。噴泉整體外形為橢圓形,噴水系統(tǒng)由六組電控部分組成:第一組在噴水池正中央設(shè)有一個(gè)獨(dú)立直噴式噴嘴,供水潛水泵一臺(tái),功率5.5KW;第二組在噴水池正中央靠前位置設(shè)有一排直線形陣列直噴式噴嘴,供水潛水泵兩臺(tái),功率5.5KW+2.2KW;第三組在噴水池正中央靠后位置設(shè)有一組雙菱形陣列直噴式噴嘴,供水潛水泵兩臺(tái),功率4KW+3KW;第四組在噴泉噴水池整體外形—橢圓形邊緣處設(shè)有一圈沿邊橢圓形陣列直噴式噴嘴,供水潛水泵三臺(tái),功率3KW+3KW+5.5KW;第五組為地下儲(chǔ)水池排水用潛水泵共兩臺(tái),功率2.2KW+2.2KW;第六組為噴水池水下彩燈組,功率合計(jì)4KW。
噴泉電控房位置設(shè)置在距噴泉儲(chǔ)水池潛水泵100米的地方,每臺(tái)潛水泵電源線采用橡套銅芯三芯10平方電纜線沿地溝隱埋敷設(shè)。
噴泉用儲(chǔ)水池設(shè)為地下式暗池,分為左右兩個(gè)池,暗池底部深度大約4米。上述潛水泵分別設(shè)置于左右兩個(gè)暗池底部。
1.2噴泉噴水造型電氣線路運(yùn)行設(shè)計(jì)要求
第一組正中央獨(dú)立噴式主噴嘴噴水設(shè)計(jì)高度12米,開機(jī)后噴水造直保持不變,直到關(guān)機(jī)為止。
第二組噴水池正中央靠前位置直線形陣列直噴式噴嘴,要求按順序垂直噴水造型,噴水時(shí)水型由無水逐漸升高至4米并保持1分鐘后逐漸降至無噴水出現(xiàn)。
第三組噴水池正中央靠后位置的雙菱形陣列直噴式噴嘴,要求按順序在第二組完成后垂直噴水造型,噴水時(shí)水型由無水逐漸升高至3米并保持1分鐘后逐漸降至無噴水。
第四組沿外圈的橢圓形陣列直噴式噴嘴,要求按順序在第三組完成后傾斜75度向內(nèi)拋物線型噴水造型,采用潛水泵起動(dòng)自然噴水,水型噴高4米并保持3分鐘后停止噴水。
上述第二組、第三組、第四組潛水泵設(shè)計(jì)成自動(dòng)順序循環(huán),第一組和第六組水下彩燈組設(shè)計(jì)為開機(jī)啟動(dòng),關(guān)機(jī)停止工作。
第五組儲(chǔ)水池排水用潛水泵,設(shè)計(jì)成人為啟動(dòng)、關(guān)機(jī)控制。
二、噴泉噴水造型電氣線路運(yùn)行控制設(shè)計(jì)構(gòu)思
2.1第一組噴嘴、第二組噴嘴、第三組噴嘴、第四組噴嘴、第六組水下彩燈組采用定時(shí)器總控,定時(shí)啟動(dòng)/關(guān)機(jī)控制。自動(dòng)順序循環(huán)部分另做單獨(dú)控制電路,便于維修觀察。
2.2、第一組潛水泵和第六組水下彩燈組,除采用定時(shí)器總控外,另行設(shè)計(jì)一個(gè)各自獨(dú)立的開機(jī)啟動(dòng),關(guān)機(jī)停止工作模式,便于維修觀察。第五組儲(chǔ)水池排水用潛水泵也設(shè)計(jì)成獨(dú)立的開機(jī)啟動(dòng),關(guān)機(jī)停止工作模式。三個(gè)獨(dú)立的開機(jī)啟動(dòng),關(guān)機(jī)停止工作模式,采用接觸器自保手動(dòng)/停止線路即可達(dá)到目的。
2.3第二組、第三組、第四組設(shè)計(jì)成自動(dòng)順序循環(huán)。其中第二組自動(dòng)順序循環(huán)啟動(dòng),采用上述2.1項(xiàng)中的定時(shí)器,定時(shí)啟動(dòng)控制來啟動(dòng)潛水泵的初啟動(dòng),用第四組潛水泵接觸器控制線路的停止信號(hào)來保證循環(huán)運(yùn)行。
第二組要自動(dòng)地達(dá)到噴水時(shí)水型由無水逐漸升高至4米并保持1分鐘后逐漸降至無噴水,必須采用變頻器的調(diào)頻、調(diào)壓、調(diào)速功能才能達(dá)到目的。根據(jù)第二組潛水泵功率為5.5KW+2.2KW=7.7KW的實(shí)際情況,根據(jù)普傳PI7800系列特性采用PI7800 7R5G32變頻器實(shí)現(xiàn)噴水造型。
利用變頻器C0M端子FWD標(biāo)號(hào)端接入定時(shí)器定時(shí)啟動(dòng)控制信號(hào)線路,來達(dá)到第二組潛水泵啟動(dòng)的目的。
2.4第三組雙菱形陣列直噴式噴嘴,要達(dá)到按順序在第二組完成后垂直噴水,噴水時(shí)水型由無水逐漸升高至6米并保持1分鐘后逐漸降至無噴水。也必須采用變頻器的調(diào)頻、調(diào)壓、調(diào)速功能才能達(dá)到目的。根據(jù)第三組潛水泵功率為4KW+3KW=7KW的實(shí)際情況,根據(jù)艾默生PI7600系列特性采用PI7800 7R5G32 變頻器。
第三組潛水泵自動(dòng)順序循環(huán)啟動(dòng)控制信號(hào),采用第二組潛水泵變頻器的主控板端子TA1、TC1標(biāo)號(hào)端接入啟動(dòng)控制信號(hào)線路,來達(dá)到第三組潛水泵啟動(dòng)的目的。
2.5第四組外圈橢圓形陣列直噴式噴嘴,要按順序在第三組完成后傾斜75度向內(nèi)拋物線型噴水,采用潛水泵起動(dòng)自然噴水,水造型噴高8米并保持3分鐘后停止噴水要求。
采用接觸器控制線路即可達(dá)到目的。接觸器控制線路的啟動(dòng)控制信號(hào)采用第三組潛水泵變頻器的主控板端子TA1、TC1標(biāo)號(hào)端接入啟動(dòng)控制信號(hào)線路,來達(dá)到第四組潛水泵啟動(dòng)的目的。
2.6由于第二組、第三組、第四組在開機(jī)情況下要設(shè)計(jì)成自動(dòng)順序循環(huán)。所以不須將第四組潛水泵接觸器控制線路的停止信號(hào)接到第二組潛水泵控制變頻器控制端子FWD標(biāo)號(hào)端,才能達(dá)到三組自動(dòng)順序循環(huán)目的。
三、系統(tǒng)調(diào)試
本噴泉噴水造型電氣線路控制運(yùn)行的系統(tǒng)調(diào)試關(guān)鍵在于第二組、第三組變頻器的系統(tǒng)設(shè)置。在本噴泉噴水電氣線路控制中的其它主器件均采用進(jìn)口件配置,確保萬無一失。
在設(shè)置普傳PI7600/PI7800系列變頻器功能參數(shù)之前,詳細(xì)閱讀了使用手冊(cè)。根據(jù)使用手冊(cè)該變頻器是多功能多用途變頻器,用于噴泉控制潛水泵運(yùn)行,只應(yīng)用了該變頻器很少一部分功能設(shè)置參數(shù),大部分參數(shù)都不用設(shè)置或者說按原出廠設(shè)置不動(dòng)即可。
變頻器的接線方式如下:
R、S、T接交流380V電源,
U、V、W接三相異步電動(dòng)機(jī),分別接到電機(jī)上面.每臺(tái)電機(jī)需接單獨(dú)熱繼電器。
控制端子COM與FWD短接(正轉(zhuǎn)啟動(dòng)信號(hào))。音樂放大器輸出0-20MA信號(hào)輸入到I2, V3端子(控制變頻器速度)。I2接正信號(hào),V3接負(fù)信號(hào)。
變頻器的參數(shù)設(shè)置如下:
F09=0.5 加速時(shí)間
F10=0.5 減速時(shí)間
F05=3 控制方式為外部端子控制
F04=2由I2進(jìn)行4-20mA模擬量輸入調(diào)速
程序設(shè)定TA1、TC1停止運(yùn)行時(shí)閉合
輸入以上參數(shù)即可,確保音樂放大器一個(gè)轉(zhuǎn)換器后輸入到變頻器信號(hào)是4-20mA。完成以上設(shè)置和接線我們就可以放大音樂,盡情享受音樂噴泉帶來美麗風(fēng)景和美好歌聲。
體會(huì):變頻器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)很快,基本當(dāng)我們一聽到音樂聲后即可見到噴泉的浪花噴涌,隨著音樂的節(jié)奏變化噴泉能瞬時(shí)做出動(dòng)態(tài)響應(yīng),達(dá)到了工作要求。樂曲目精選了四十種,無論是高亢的進(jìn)行曲、浪漫的回旋曲還是纏綿的抒情曲都將在普傳變頻器的驅(qū)動(dòng)下通過不同的水柱水流表現(xiàn)出不同的音樂境界。在音樂噴泉中采用變頻器控制是非常好的應(yīng)用案例,采用普傳變頻器是明智的選擇,用最少的造價(jià)達(dá)到最復(fù)雜的音樂噴泉的控制要求。
附注:PI7600/7800系列變頻器是普傳科技應(yīng)市場需求特推出的一款全新產(chǎn)品,它應(yīng)用先進(jìn)的空間電壓矢量SPWM控制技術(shù),采用高性能的功率模塊和DSP芯片,內(nèi)置電流控制環(huán),實(shí)現(xiàn)高精度閉環(huán)控制,達(dá)到電壓和頻率輸出的高穩(wěn)定性和高精度要求。全新的生產(chǎn)工藝和完備的檢測設(shè)備,保證了該產(chǎn)品在應(yīng)用中更加穩(wěn)定可靠。
采用DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)為核心的控制單元,實(shí)現(xiàn)高速高性能控制
集V/F控制、V/F+PG控制、矢量控制+PG三種控制功能于一體
三種空間電壓矢量波形產(chǎn)生方式
死區(qū)補(bǔ)償功能,實(shí)現(xiàn)低頻率大輸出轉(zhuǎn)矩
自動(dòng)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償
十種頻率設(shè)定方式,模擬端子可以接收0~10V、0~20mA之內(nèi)的自定義范圍信號(hào)
可實(shí)現(xiàn)最多七段速度和八段加速度控制
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普傳變頻器在彩鋼機(jī)械上的應(yīng)用
普傳變頻器的保養(yǎng)及維
普傳變頻器在供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用