變頻恒壓供水系統(tǒng)

1、以下方案，僅供參考第一篇WHG系列變頻調(diào)速恒壓供水設備 我公司采用日本三墾公司最新一代IPF系列變頻調(diào)速器、 并配以恒壓供水控制基板IWS，開發(fā)生產(chǎn)出“WHG系列變頻恒壓供水設備”。該設備無需附加多余的控制器件（如PLC可編程序控制器、 PID調(diào)節(jié)器及其它的專用控制器等），提高了系統(tǒng)的可靠性。 該系統(tǒng)可根據(jù)管網(wǎng)瞬間壓力變化， 自動調(diào)節(jié)某臺水泵的轉(zhuǎn)速和多臺水泵的投入和退出，使管網(wǎng)主干管出口端保持在恒定的設定壓力值，并滿足用戶的用水要求， 使整個系統(tǒng)始終保持高效節(jié)能的最佳狀態(tài)。 該設備可取代傳統(tǒng)的水塔、高位水箱或氣壓罐等供水方式，節(jié)能效果顯著， 是國家重點推廣的節(jié)能新技術產(chǎn)品。 一、主要性能和特點

2、 1、自動化程度高，可實現(xiàn)恒壓變量、生活供水/消防供水雙恒壓等控制方式，多種啟、?？刂品绞?。 2、節(jié)電率30-50（配以節(jié)能運轉(zhuǎn)模式，還可進一步提高節(jié)能效果）。 3、變頻器可對電機進行軟啟軟停，減少設備損耗，延長電機壽命。 4、管網(wǎng)壓力恒定，壓力誤差1，無沖擊。 5、功能齊全，運行可靠，操作維護簡便。 6、具有手動、自動操作功能。 7、智能化控制，可任意修改參數(shù)指令（如壓力設定值、控制順序、 控制電機數(shù)量、壓力上下限、PID值、加減速時間等）。 8、設備具有完善的電氣安全保護功能，對過流、過壓、 欠壓、過載、斷水等故障均能自動保護，特別是輸入缺相、輸出缺相保護功能，徹底解決了電機缺相運行燒毀電

3、機的問題，提高了電機的使用壽命。 9、可根據(jù)用戶的需要，選擇各種附加功能，如電機定時切換、 添加附屬小泵，自動定時開機、關機等。 二、工作原理 在設備運行中，由于用水量的變化，使供水壓力發(fā)生變化，通過壓力傳感器將壓力變化信號傳送給運行控制器，經(jīng)控制器電腦與設定壓力比較判斷后， 調(diào)整變速泵轉(zhuǎn)速或水泵運行臺數(shù)，調(diào)整供水流量使供水壓力重新回到設定的壓力值，滿足用水要求。 若用水量很小時，經(jīng)控制器電腦分析確認后自動停止主供水系統(tǒng)運行，啟動夜間值班小泵，以維持管網(wǎng)壓力和少量用水，當用水量達到值班小泵不能維持設定的壓力時，主供水系統(tǒng)自動啟動，值班小泵停止運行，從而提高了系統(tǒng)運行的安全性，并獲得了明顯的節(jié)電

4、效果。 三、適用范圍 1、城鎮(zhèn)居民生活區(qū)供水可供5010000戶單樓或樓群。 2、高層建筑、飯店賓館及各類其它建筑的室內(nèi)供水。 3、各類自來水廠的加壓系統(tǒng)。 4、農(nóng)村居民自來水泵站。 5、各類鍋爐給水系統(tǒng)。 6、消防供水系統(tǒng)。 四、 產(chǎn)品及選型介紹 1 、單泵恒壓變量供水控制系統(tǒng)WHG-(空) （1）該系統(tǒng)是為各企事業(yè)單位自備井設計制造的供水系統(tǒng)， 可利用原有舊泵進行改造，對原有供水管網(wǎng)不做任何改動，工程量小，見效快，節(jié)約資金。 系統(tǒng)從安裝在總管出口處的遠傳壓力表采集管網(wǎng)壓力， 依據(jù)該反饋信號作出判斷，并對水泵進行變頻調(diào)速，調(diào)節(jié)水泵的出水量，滿足用戶的用水需求，并達到節(jié)能目的。 （2）該系統(tǒng)還

5、可以做成一用一備的控制方式； 如當?shù)谝慌_泵出現(xiàn)故障時手動轉(zhuǎn)換到另外一臺泵工作，或做成第一臺水泵工作一段時間后，系統(tǒng)自動切換到另外一臺泵工作的定時切換方式。 （3）此系統(tǒng)具有自動控制回路、手動控制旁路及各相應的運行指示狀態(tài)，并且具備各種完善的保護功能，如缺相報警、過載報警、變頻器故障報警等功能。 （4）對于控制深井泵或潛水泵的單泵恒壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，因潛水泵泵的額定電流比同功率變頻器的額定電流大，輸出轉(zhuǎn)矩也比較高，因此在選用時應選比水泵額定功率大一級的控制系統(tǒng)。 2 、多泵恒壓供水固定方式控制系統(tǒng)WHG-P 該系統(tǒng)由兩臺以上主泵（及一臺附屬小泵）組成，其中一臺變頻運行， 其余工頻運行。 該系統(tǒng)

6、可根據(jù)壓力變化，一臺固定的水泵變速運行， 其余水泵以工頻方式自動投入，實現(xiàn)水壓恒定。系統(tǒng)具有自動與手動雙控制回路。 系統(tǒng)功能可根據(jù)用戶需要，選擇如下： (1) 啟動方式（先啟先停、后啟先停）； (2) 液位控制，可依據(jù)蓄水池的水位高低情況控制系統(tǒng)的啟停狀態(tài)； (3) 輔助小泵功能，在夜間用水量較小時，關掉變頻泵，通過輔助小泵維持管網(wǎng)一定壓力，可使節(jié)能效果更顯著。 3、多泵恒壓供水循環(huán)軟啟動方式控制系統(tǒng)-WHG-X 該系統(tǒng)為一臺變頻器依次控制每臺水泵實現(xiàn)軟啟動及轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)恒壓。 該系統(tǒng)控制原理不同于前兩種系統(tǒng)之處為，變量泵達到水泵額定轉(zhuǎn)速后，如水壓在所設定的判斷時間內(nèi)還不能滿足設定恒壓值時

7、，系統(tǒng)自動將當前變量泵狀態(tài)切換為工頻狀態(tài)，并指示下一臺泵為變量泵，運行過程同前。 除啟動方式只可為先啟先停外，固定方式系統(tǒng)的選擇功能同樣適用于該系統(tǒng)。 4 、消防加壓變頻調(diào)速供水控制系統(tǒng) WXG- 消防供水控制系統(tǒng)除具備可接受遠程火災信號遠程操作和遠程報警功能外，規(guī)格同 WHG 系列，可按 WHG 系列樣本選型。 五、選型建議 目前我公司生產(chǎn)的WHG系列恒壓供水控 制設備，固定和循環(huán)兩種方式控制精度和節(jié)能效果均相同，切換過程中對管網(wǎng)壓力的擾動同樣很小。不同點為：固定方式設備投資少， 運行維護簡單，故障點少，但工頻泵切換時對泵的機械磨損較大，各泵的使用壽命不均；而循環(huán)方式則可減少泵切換時的機械磨

8、損， 使各泵的使用壽命均勻，不足之處是設備投資相對較高，因該方式泵切換時可能出現(xiàn)電流沖擊，日久容易造成接觸器接觸點粘連現(xiàn)象， 所以對接觸器質(zhì)量要求較高，如選擇不當，有可能會損傷變頻器。 我們建議，對于控制功率較小的系統(tǒng)兩種方式均可選用，而控制功率較大的系統(tǒng)以固定方式為好。 六、型號規(guī)格說明 以 WHG-37M3-PF 為例說明如下： WHG-設備型號（微機控制恒壓供水設備） 37-控制水泵電機額定功率（KW） M-工頻泵普通方式啟動（C-Y-三降壓啟動方式，J-自耦降壓啟動方式） 3-控制主水泵數(shù)量（1-7） P-固定工作方式（X-循環(huán)工方式，空-一臺變頻） F-有輔助小泵（空-無輔助小泵）七

9、、設備節(jié)能分析 根據(jù)理論分析，當電源電壓一定時，電機消耗的功率與其轉(zhuǎn)速 的立方成正比，即 N1 / N2 =( n1 / n2)3 其中 N1 和 N2 是電機消耗的功率， n1 和 n2 是相應于 N1 和 N2 的轉(zhuǎn)速。當水泵的揚程一定時，其出水量與轉(zhuǎn)速成正比，即： Q1 / Q2 = n1 / n2 其中， Q1 和 Q2 表示相應于 n1 和 n2 的水泵的出水量。因此在維持水泵壓力恒定的條件下，通過調(diào)整水泵機組的轉(zhuǎn)速從而調(diào)整水泵的出水量，就可以大大節(jié)約電機所消耗的功率而達到節(jié)能的目的。據(jù)統(tǒng)計大多數(shù)水泵實際平均供水量只是額定值的 70% 80% ，當供水量分別為額定值的 100% 、

10、90% 、 80% 、 70% 時，水泵的轉(zhuǎn)速和功率與額定值之比將如下表所示： Q / Q0 n / n0 N / N0100% 100% 100%90% 90% 72.9%80% 80% 51.2%70% 70% 34.3%一般的說，變頻調(diào)速恒壓供水方式用于生活供水，節(jié)電效率很高，可達 50% ，用于工業(yè)供水則在 30% 40% 之間。對于郊區(qū)或農(nóng)村用水量變化大的用戶，變頻調(diào)速恒壓供水方式 更加優(yōu)越。第二篇一、變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成及原理 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)通過測到的管網(wǎng)壓力，經(jīng)變頻器的內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器運算后，調(diào)節(jié)輸出頻率，實現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號（一般可作為管網(wǎng)壓力極限信

11、號）可適時通知PLC進行變頻泵邏輯切換。為防止水錘現(xiàn)象的產(chǎn)生，泵的啟停將聯(lián)動其出口閥門。 系統(tǒng)工作原理間圖如下所示。假設整個系統(tǒng)由四臺水泵，一臺變頻器，一臺PLC和一個壓力變送器及若干輔助部件構(gòu)成。各部分功能如下：安裝于供水管道上的壓力變送器將管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換成15伏的電信號；變頻調(diào)速器用于調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)流量；PLC用于邏輯切換。 此外，上述系統(tǒng)還配備了外圍輔助電路，以保障自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可通過人工調(diào)節(jié)方式維持系統(tǒng)運行，保證連續(xù)生產(chǎn)。 二、設備選型說明 變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。 1. 供水系統(tǒng)

12、選用原則 （1）蓄水池容量應大于每小時最大供水量。 （2）水泵揚程應大于實際供水高度。 （3）水泵流量總和應大于實際最大供水量。 （4）變頻控制柜選型： 用戶可根據(jù)供水量和供水高度確定水泵型號及臺數(shù)，然后對控制柜進行選型。 2. 變頻器 根據(jù)工藝要求，建議配用ABB ACS600系列變頻器。ACS 600系列變頻器是ABB公司采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術，結(jié)合諸多先進的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍，優(yōu)良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制特性,完整的保護功能以及靈活的編程能力，較高的可靠性和較小的體積。 主要技術數(shù)據(jù)： 功率范圍：2.2-3000kW 電源電壓：380/400/415

13、/440/460/480/500VAC 3相10%； 電源頻率：48-63Hz 控制連接：2個可編程的模擬輸入（AI）；1個可編程的模擬輸出（AO）；5個可編程的數(shù)字輸入（DI）；2個可編程的數(shù)字輸出（DO）。 連續(xù)負載能力：150% In，每10分鐘允許1分鐘 串行通訊能力：標準的RS485接口可使變頻器方便地與計算機連接。 保護特性：過流保護、I2t、過壓保護、欠壓保護、過熱保護、短路保護、接地保護、欠壓緩沖、電機欠/過載保護、堵轉(zhuǎn)保護、串行通訊故障保護、AI信號丟失保護等。 外型結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。產(chǎn)品經(jīng)過多種電氣安全規(guī)范認證，符合GE、UL及質(zhì)量認證體系ISO9001和ISO4001等

14、。 變頻器獨特的直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）功能是目前最佳的電機控制方式，它可以對所有交流電機的核心變量進行直接控制，無需速度反饋就可以實現(xiàn)電機速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制。 ACS600變頻器內(nèi)置PID、PFC、預磁通等八種應用宏，只需選擇需要的應用宏，相應的所有參數(shù)都自動設置，輸入輸出端子也將自動配置，這些預設的應用宏配置大大節(jié)約了調(diào)試時間，減少出錯。 3. 可編程序控制器 PLC建議采用西門子S7-200型。SIMATIC S7-200 可編程序控制器是模塊化中小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用；大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應自動控制任務，各種單獨的模塊之泛組合以用于擴展；簡單實用的

15、分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡能力，使得應用十分靈活；方便用戶和簡易的無風扇設計；當控制任務增加時，可以自由擴展；大范圍的集成功能使得它的功能非常強勁。 多種的性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應用選擇合適的模塊。當任務規(guī)模擴大，可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展。 三.應用范圍 1. 該系統(tǒng)既可用于生產(chǎn)、生活用水，亦可用于熱水供應，恒壓噴淋等系統(tǒng)。 a. 可廣泛用于工業(yè)企業(yè)、生活、生產(chǎn)供水系統(tǒng)及企業(yè)自備并改造工程，自來水廠、生活小區(qū)及消防供水系統(tǒng)。 b. 可用于各種場合的恒壓、變壓、冷卻水和循環(huán)供水系統(tǒng)。 c. 可用于污水泵站、污水處理及污水提升系統(tǒng)。

16、 d. 可用于農(nóng)業(yè)排灌、園林噴淋、水景和音樂噴泉系統(tǒng)。 e. 可用于賓館、大型公共建筑供水及消防系統(tǒng)。 2. 技術指標 a最大供水高度：200米 b最大流量：1000立方米/小時 c壓力波動：0.25兆帕 d水泵電機功率：0.75KW-280KW第三篇PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)設計摘 要 介紹了一種替代水塔供水的基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理。系統(tǒng)采用變頻調(diào)速方式自動調(diào)節(jié)水泵電機轉(zhuǎn)速或加、減泵。改變以往“先啟后停”方式，自動完成泵組軟啟動及無沖擊切換，使水壓平穩(wěn)過渡。變頻器故障時系統(tǒng)仍可運行，保證不間斷供水。系統(tǒng)斷電恢復后可自啟動。采用硬件/軟件備用及鐘控功能，使各泵進行輪休，延長了設備

17、的機械使用壽命。0 引言 隨著變頻調(diào)速技術的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)。然而，由于新系統(tǒng)多會繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設備（如水泵），在對原有供水系統(tǒng)進行變頻改造的實踐中，往往會出現(xiàn)一些在理論上意想不到的問題。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，是在對一個典型的水塔供水系統(tǒng)的技術改造實踐中，根據(jù)盡量保留原有設備的原則設計的，該系統(tǒng)很好的解決了舊設備需要頻繁檢修的問題，既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術優(yōu)勢，同時有效的節(jié)省了資金。1 系統(tǒng)介紹 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖1所示，它主要是由PLC、變頻器、PID

18、調(diào)節(jié)器、TC時間控制器、壓力傳感器、液位傳感器、動力控制線路以及4臺水泵等組成。用戶通過控制柜面板上的指示燈和按鈕、轉(zhuǎn)換開關來了解和控制系統(tǒng)的運行。 通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成4-20mA的標準信號送入PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當用水量超過一臺泵的供水量時，通過PLC控制器加泵。根據(jù)用水量的大小由PLC控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調(diào)速，實現(xiàn)恒壓供水。當供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設定壓力為基準的閉環(huán)控制

19、系統(tǒng)。 同時系統(tǒng)配備的時間控制器和PID控制器，使其具有定時換泵運行功能（即鐘控功能，由時間控制器實現(xiàn)）和雙工作壓力設定功能（PID控制器和時間控制器實現(xiàn)）。此外，系統(tǒng)還設有多種保護功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時維修和系統(tǒng)的正常供水。 正常情況（無泵檢修）時，各泵的運行順序為1#，2#，3#，4#。2 工作原理2.1 運行方式該系統(tǒng)有手動和自動兩種運行方式：. 手動運行 按下按鈕啟動或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1#-4#泵的啟停。該方式主要供檢修及變頻器故障時用。. 自動運行 合上自動開關后，1#泵電機通電，變頻器輸出頻率從0Hz上升，同時PID調(diào)節(jié)器接收到自壓力傳

20、感器的標準信號，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到50Hz，1#泵由變頻切換為工頻，啟2#變頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量減小，從先啟的泵開始減，同時根據(jù)PID調(diào)節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運行。若有電源瞬時停電的情況，則系統(tǒng)停機；待電源恢復正常后，系統(tǒng)自動恢復運行，然后按自動運行方式啟動1#泵變頻，直至在給定水壓值上穩(wěn)定運行。 變頻自動功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動完成對多臺泵軟起動、停止、循環(huán)變頻的全部操作過程。2.2 故障處理2.2.1 故障報警 當出現(xiàn)缺相、變頻器故障、液位下限、超壓、差壓等情況時，系統(tǒng)皆能發(fā)出聲響報警

21、信號；特別是當出現(xiàn)缺相、變頻器故障、液位下限、超壓時，系統(tǒng)還會自動停機，并發(fā)出聲響報警信號，通知維修人員前來維修。此外，變頻器故障時，系統(tǒng)自動停機，此時可切換至手動方式保證系統(tǒng)不間斷供水。2.2.2 水泵檢修 為維護和檢修水泵，要求在系統(tǒng)正常供水狀態(tài)下，在一段時間間隔內(nèi)使某一臺水泵停運，系統(tǒng)設有水泵強制備用功能（硬件備用），可隨意備用某一臺水泵，同時不影響系統(tǒng)正常運行；為了使水泵進行輪休，系統(tǒng)還設有軟件備用功能（鐘控功能，由時間控制器實現(xiàn)），工作泵與備用N泵具有周期定時切換功能，周期間隔由時間控制器設定：1小時每次96小時每次連續(xù)可調(diào)。3 PLC控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用的是歐姆龍可編程序控制器SY

22、SMAC CPM2A系列，I/O點數(shù)為60點，PLC編程采用OMRON CX-Programmer，它是Omron PLC的32位視窗軟件支持工具，提供完整的編程環(huán)境，可進行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實現(xiàn)梯形圖與語句表的相互轉(zhuǎn)換。為了提高整個系統(tǒng)的性價比，該系統(tǒng)采用開關量的輸入/輸出來控制電機的啟停、定時切換、軟起動、循環(huán)變頻及故障的報警等，而電機轉(zhuǎn)速、水壓量等模擬量則由PID調(diào)節(jié)器和變頻器來控制。 泵組的切換示意圖如圖2。開始時，若硬件、軟件皆無備用（兩者同時有效時硬件優(yōu)先），1#泵變頻啟動，轉(zhuǎn)速從0開始隨頻率上升，如變頻器頻率到達50Hz而此時水壓還在下限值，延時一段時間（避免由于干擾

23、而引起誤動作）后，1#泵切換至工頻運行，同時變頻器頻率由50Hz滑停至0Hz，2#泵變頻啟動，如水壓仍不滿足，則依次啟動3#、4#泵，泵的切換過程同上；若開始時1#泵備用，則直接啟2#變頻，轉(zhuǎn)速從0開始隨頻率上升，如變頻器頻率到達50Hz而此時水壓還在下限值，延時一段時間后，2#泵切換至工頻運行，同時變頻器頻率由50Hz滑停至0Hz，3#泵變頻啟動，如水壓仍不滿足，則啟動4#泵，泵的切換過程同上；若1#、2#泵都備用，則直接啟3#變頻，具體泵的切換過程與上述類同。 同樣，若3臺泵（假設為1#、2#和3#）運行時，3#泵變頻運行降到0Hz，此時水壓仍處于上限值，則延時一段時間后使1#泵停止，變頻器頻率從0Hz迅速上升，若此后水壓仍處于上限值，則延時一段時間后使2#泵停止。這樣的切換過程，有效地減少泵的頻繁啟停，同時在實際管網(wǎng)對水壓波動做出反應之前，由變頻器迅速調(diào)節(jié)，使水壓平穩(wěn)過渡，從而有效的避免了高樓用戶短時間停水的情況發(fā)生。以往的變頻恒壓供水系統(tǒng)在水壓高時，通常是采用停變頻泵，再將變頻器以工頻運行方式切換到正在以工頻運行的泵上進行調(diào)節(jié)