恒壓供水應(yīng)用

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(shè)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假設(shè)干輔助部件構(gòu)成。各局部功能如下：安裝于供水管道上的壓力變送器將管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換成1—5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(shè)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)選用原那么〔1〕蓄水池容量應(yīng)大于每小時最大供水量。〔2〕水泵揚程應(yīng)大于實際供水高度?！?〕水泵流量總和應(yīng)大于實際最大供水量?！?〕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ABBACS600系列變頻器。ACS600系列變頻器是ABB公司采用直接轉(zhuǎn)矩控制〔DTC〕技術(shù)，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(shù)數(shù)據(jù)：功率范圍：2.2-3000kW電源電壓：380/400/415/440/460/480/500VAC3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(biāo)準(zhǔn)的RS—485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信號喪失保護等。外型結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。產(chǎn)品經(jīng)過多種電氣平安標(biāo)準(zhǔn)認證，符合GE、UL及質(zhì)量認證體系ISO9001和ISO4001等。變頻器獨特的直接轉(zhuǎn)矩控制〔DTC〕功能是目前最正確的電機控制方式，它可以對所有交流電機的核心變量進行直接控制，無需速度反應(yīng)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(yù)磁通等八種應(yīng)用宏，只需選擇需要的應(yīng)用宏，相應(yīng)的所有參數(shù)都自動設(shè)置，輸入輸出端子也將自動配置，這些預(yù)設(shè)的應(yīng)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。SIMATICS7-200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(yīng)用；大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應(yīng)自動控制任務(wù)，各種單獨的模塊之泛組合以用于擴展；簡單實用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活；方便用戶和簡易的無風(fēng)扇設(shè)計；當(dāng)控制任務(wù)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(yīng)用選擇適宜的模塊。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴大，可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展。三.應(yīng)用范圍1.該系統(tǒng)既可用于生產(chǎn)、生活用水，亦可用于熱水供給，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)。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(shù)指標(biāo)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概述1.概述變頻調(diào)速技術(shù)是一種新型的、成熟的交流電機無級調(diào)速驅(qū)動技術(shù)，它以其獨特優(yōu)良的控制性被廣泛應(yīng)用在速度控制領(lǐng)域。特別是在供水行業(yè)中，由于生產(chǎn)平安和供水質(zhì)量的特殊需要，對恒壓供水壓力有著嚴格要求，變頻調(diào)速技術(shù)也得到了更加深入的應(yīng)用。成都市自來水公司六廠日產(chǎn)水量60萬噸，擔(dān)負著成都市區(qū)及周邊地區(qū)70%以上的供水任務(wù)。自1996年年底六廠的三期工程投產(chǎn)后開始向郫縣供水，使得我廠的供水方式從單一的重力流供水變?yōu)橹亓α骱蛪毫α鹘Y(jié)合供水的方式。自向郫縣供水以來，由于考慮到現(xiàn)階段郫縣的用水量較少，從節(jié)約能耗的角度出發(fā)，我廠使用一臺泵同時向郫縣供水和提供我廠的自用高壓水。為了滿足六廠自用水壓力，保證廠內(nèi)各個工藝環(huán)節(jié)設(shè)備〔如消毒環(huán)節(jié)中的水射器〕能正常工作，我廠自用水壓力須較恒定的控制在0.3Mpa以上，采用變頻調(diào)速控制是保證壓力恒定較為有效的方法。根據(jù)我們對郫縣城區(qū)供水量的了解，發(fā)現(xiàn)郫縣全天各時段用水量變化較大〔見后圖5〕，如果不對供水量進行調(diào)節(jié)，管網(wǎng)壓力的波動也會很大，容易出現(xiàn)管網(wǎng)失壓或爆管事故。采用變頻恒壓供水控制后，當(dāng)郫縣用水量較小時，這時相應(yīng)管道和泵出口壓力均較大，變頻恒壓控制方式將會降低泵的頻率，減小泵出水量，從而降低管網(wǎng)壓力；反之亦然。這樣，小時用水量變化較大也不會造成管網(wǎng)壓力有較大的波動。經(jīng)過長期運行實踐，證明了變頻調(diào)速手段實現(xiàn)恒壓供水不僅保證廠內(nèi)自用高壓水壓力足夠且穩(wěn)定，而且保證了郫縣供水的平安可靠性。2.控制系統(tǒng)構(gòu)成整個恒壓供水系統(tǒng)有兩組變頻泵，每組均由一臺變頻器和一臺水泵組成；系統(tǒng)以PLC為控制核心，由PLC采集壓力信號和輸出控制變頻泵的運行?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。PLC處理器選用的是Allen-Bradley公司的PLC-5型處理器，變頻泵選用的是ABB公司的SAMISTAR系列的315F660/690型的變頻器和水泵。系統(tǒng)由兩只量程為0~1.0Mpa的壓力變送器分別檢測兩臺水泵后的輸水管道的壓力，壓力變送器將檢測到的壓力信號轉(zhuǎn)換為4~20mA的電流信號，送到PLC子站的模擬量輸入模板〔1771-IFE〕，通過PLC的PID運算，由模擬量輸出模板〔1771-OFE〕輸出4~20mA的電流控制變頻泵的運行。3.控制原理及功能實現(xiàn)3.1PLC控制系統(tǒng)簡介我廠采用Allen-Bradley公司的PLC-5型處理器通過DH+通訊方式構(gòu)建了全廠PLC工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，通過DH+網(wǎng)絡(luò)上的RSView工作站實現(xiàn)人機對話。RSView工作站是指運行人機圖形界面軟件〔RSView32〕的計算機工作平臺，該工作站建在中心控制室，是實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場無人值守和運行集中管理的調(diào)度中心。利用RSView32可以有效地對控制過程進行監(jiān)視和控制，可以實現(xiàn)圖形化的人機對話界面，模擬生產(chǎn)運行的流程，在模擬流程上更加直觀地實現(xiàn)生產(chǎn)流程的全自動運行監(jiān)視、遠程人工直接干預(yù)操作〔如PID指令運行參數(shù)遠程設(shè)定〕、控制環(huán)節(jié)報警監(jiān)視等功能?？刂平缑嫒鐖D2。3.2恒壓供水的控制原理SAMISTAR變頻器具有REMOTE和LOCAL兩種操作方式。LOCAL操作方式下，通過LOCALSTART/STOP開關(guān)啟停變頻器，通過fREFLOCALINPUT0輸入端口的電位開關(guān)人工調(diào)節(jié)變頻器工作頻率；通過LOCAL/REMOTE輸入點可以將變頻器切換到REMOTE操作方式下，在REMOTE方式下，通過REMOTESTART/STOP輸入點進行PLC遠程啟停變頻器，通過fREFREMOTEINPUT0端口輸入頻率控制信號〔百分比〕控制變頻器工作頻率。根據(jù)供水量情況，我們把變頻器的工作頻率上限設(shè)定為水泵基頻，即頻率變化范圍控制在0~50Hz，在此范圍內(nèi)水泵運行頻率和定子相壓成正比〔及與變頻器輸入頻率成正比〕，這使得變頻器輸入、水泵運行頻率和泵的輸出壓力成較好的線形關(guān)系，可得到較好的控制效果。SAMISTAR變頻器對用戶開放的I/0接口位于TERMINALBLOCKCARD上，主要使用的有：X11-1〔REMOTESTART/STOP〕；X11-4〔LOCAL/REMOTE〕；X11-13/14〔fREFREMOTEINPUT0、4~20mA信號輸入〕；X11-15/16〔輸出4~20mA變頻器運行頻率信號〕；X11-17/18〔輸出4~20mA變頻泵運行電流信號〕。變頻器由PLC遠程控制時，啟動是由PLC向X11-4輸出信號，使變頻器切換到外部設(shè)備控制方式〔REMOTE方式〕，再向X11-1輸出信號，啟動變頻器。在恒壓調(diào)節(jié)時，PLC處理器把檢測到的壓力信號作為反應(yīng)值，與PID運算的壓力設(shè)定值〔由調(diào)度人員根據(jù)情況在REView上設(shè)定〕進行比擬，再經(jīng)過PID運算得到調(diào)節(jié)后的修正值，通過模擬量輸出模板〔1771-OFE〕輸出到X11-13/14，作為REMOTE方式下變頻器的頻率控制信號，由于該信號是相對變頻器工作頻率上限的百分比，所以變頻器將輸入信號進行內(nèi)部運算后轉(zhuǎn)為真實工作頻率。為了使三期變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)與全廠自動控制網(wǎng)絡(luò)有機地結(jié)合起來，全面實現(xiàn)對恒壓供水系統(tǒng)的運行情況和設(shè)備運行進行監(jiān)視和遠程控制，更加平安可靠地實現(xiàn)恒壓供水，我們使用PLC進行PID運算和監(jiān)控。PID閉環(huán)反應(yīng)控制原理如圖3：PLC的PID運算調(diào)節(jié)通過該型處理器專用PID指令完成，通過設(shè)置各參數(shù)即可由PLC完成PID運算調(diào)節(jié)。PID程序段流程如圖4。PID指令必須以相同的時間間隔周期性地執(zhí)行，可采用計時器，定時中斷或?qū)崟r采樣的等方法，此處選用了定時方法；PV是PID指令采樣的壓力控制反應(yīng)值，SP是PID指令的壓力控制設(shè)定值，KP為PID的比例增益，KI為PID的積分增益，KD為PID的微分增益，這五個控制參數(shù)作為主要的PID參數(shù)參與控制，確定PID參數(shù)時要兼顧系統(tǒng)靈敏性和穩(wěn)定性，由于我們恒壓控制要求和設(shè)備的性能條件，參數(shù)設(shè)定更強調(diào)穩(wěn)定性〔及KI〕，由于微分環(huán)節(jié)有放大噪聲的特點，我們將KD盡量設(shè)置得較小；SWM為PID指令轉(zhuǎn)為手動直接調(diào)頻的開關(guān)，SO設(shè)定為PID指令的在手動控制輸出方式時的輸出值，當(dāng)變頻器從PID自控調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)為手動直接調(diào)頻時，SO替代PID運算結(jié)果作為轉(zhuǎn)換時的輸出值，將SO設(shè)定為控制值就可實現(xiàn)無縫轉(zhuǎn)換，減小變頻器運行頻率的震蕩。DB為PID指令的死區(qū)設(shè)定值，輸出超出死區(qū)時PID指令通過自動運算限制輸出超出限定范圍。3.3相關(guān)控制功能實現(xiàn)為了防止運行時由于壓力變送器不可預(yù)見的故障造成PLC的PID運算調(diào)節(jié)失實，從而造成管網(wǎng)壓力失恒引發(fā)失壓或爆管的嚴重事故。我們分別在1#和2#變頻泵后輸水管上安裝壓力變送器，可以同時測到出廠輸水管線上的壓力；在PLC程序上對壓力信號進行了相應(yīng)的處理，在程序中設(shè)置選擇軟開關(guān)，調(diào)度人員可以在RSView上將其中一臺壓力變送器的值設(shè)定為“控制反應(yīng)值”，另一臺壓力變送器的值那么設(shè)為“參考反應(yīng)值”〔見圖2：變頻恒壓供水系統(tǒng)控制圖形界面〔RSView工作站〕〕；對1#壓力和2#壓力值進行比擬，相差0.1Mpa時，判斷為，其中一只壓力變送器出現(xiàn)故障，變頻器控制轉(zhuǎn)換為遠程直接手動調(diào)頻控制〔通過RSView設(shè)置運行〕。壓力變送器正常工作時，“控制反應(yīng)值”經(jīng)過平均濾波處理后，分別比擬壓力報警上限和下限值，如果超出控制范圍，變頻器控制轉(zhuǎn)換為遠程直接手動調(diào)頻控制，否那么“控制反應(yīng)值”作為PID調(diào)節(jié)的參數(shù)PV。同時為了在就地手動控制實現(xiàn)在控制現(xiàn)場對變頻泵進行開?？刂坪瓦\行數(shù)據(jù)監(jiān)視。我們在變頻泵工作現(xiàn)場安裝了A-B公司的PanelView圖形工作終端，該工作終端提供圖形交互界面和觸摸輸入方式，以從站的方式與PLC進行通信，進行數(shù)據(jù)和控制命令的交換，提供就地監(jiān)控操作的通道。4.運行效果分析4.1有效保證郫縣供水和我廠自用水壓力穩(wěn)定，提高我廠供水平安可靠性數(shù)據(jù)庫采集的2001年某日我廠恒壓變頻泵出水壓力、頻率變化以及郫縣供水和自用水流量、管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)關(guān)系圖。從數(shù)據(jù)可看出郫縣小時供水量變化很大，如果采用定速泵進行供水必然會導(dǎo)致頂峰供水時段內(nèi)管網(wǎng)供水壓力缺乏，夜間用水量較小時管網(wǎng)壓力過高，造成爆管現(xiàn)象。采用變頻恒壓控制后，變頻器的頻率隨郫縣用水量的變化而變化，及時調(diào)節(jié)我廠對郫縣供水量，從而使郫縣城區(qū)管網(wǎng)壓力在一個較小的范圍內(nèi)變化〔0.23-0.27Mpa〕。另一方面，雖然我廠自用水秒流量變化不大，但由于我廠自用水和郫縣供水為同一水泵加壓后，分作兩條支流，郫縣用水量的變化必然也會導(dǎo)致自用水壓力不穩(wěn)定，采用恒壓變頻控制方式，根本克服了這種變化因素。從上圖曲線也可看出，我廠自用水壓力根本恒定不變。這樣保證了我廠加氯水射器等重要設(shè)備的正常工作，保證了正常的消毒工藝流程，從而保證我廠出廠水水質(zhì)，提高我廠供水的平安可靠性。4.2高效節(jié)能通過采用變頻調(diào)速恒壓控制，可在不同季節(jié)、全天不同時段內(nèi)有效即時地調(diào)控水量，這樣在用水量較低時，大大節(jié)約供水量，減少電耗。在設(shè)定壓力內(nèi)跟隨用水量供水，防止了傳統(tǒng)供水方式的損耗，降低噸水消耗。4.3提高自動化水平根據(jù)我廠建立自動控制系統(tǒng)的原那么“分散控制、集中管理、現(xiàn)場無人值守”，變頻恒壓供水技術(shù)的應(yīng)用提高了我廠自控系統(tǒng)的整體水平，真正作到了操作簡便平安，現(xiàn)場無人職守，運行平安可靠。1引言隨著變頻器技術(shù)的日益成熟，變頻調(diào)速技術(shù)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、平安、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點，在小區(qū)供水和工廠供水控制中發(fā)揮了很大的作用。根據(jù)某洗衣機進水電磁閥生產(chǎn)廠家的需要，為了給該廠電磁閥性能測試生產(chǎn)線提供基準(zhǔn)恒壓水源，本文利用PLC控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)設(shè)計的全自動恒壓供水系統(tǒng),能較好地滿足生產(chǎn)需求，水壓精度較高。為了不浪費水資源，系統(tǒng)還具有自動水循環(huán)功能。2系統(tǒng)組成及實現(xiàn)原理恒壓供水的根本控制策略是:采用可編程控制器〔plc〕與變頻調(diào)速裝置構(gòu)成控制系統(tǒng)，進行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運行，并自動調(diào)整泵組的運行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，即根據(jù)實際設(shè)定水壓自動調(diào)節(jié)水泵電機的轉(zhuǎn)速和水泵的數(shù)量,自動補償用水量的變化，以保證供水管網(wǎng)的壓力保持在設(shè)定值,既可以滿足生產(chǎn)供水要求，還可節(jié)約電能，使系統(tǒng)處于可靠工作狀態(tài)，實現(xiàn)恒壓供水。圖1恒壓供水系統(tǒng)控制原理框圖變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由變頻器、泵組電機、供水管網(wǎng)、儲水箱、智能pid調(diào)節(jié)器、壓力變送器、plc控制單元等局部組成，控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示。其中變頻器的作用是為電機提供可變頻率的電源，實現(xiàn)電機的無級調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化，同時變頻器還可作為電機軟啟動裝置，限制電機的啟動電流。壓力變送器的作用是檢測管網(wǎng)水壓。智能pid調(diào)節(jié)器實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的pid調(diào)節(jié)。plc控制單元那么是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備，同時還是變頻器的驅(qū)動控制，根據(jù)用水量的實際變化，自動調(diào)整其它工頻泵的運行臺數(shù)。變頻器和plc的應(yīng)用為水泵轉(zhuǎn)速的平滑性連續(xù)調(diào)節(jié)提供了方便。水泵電機實現(xiàn)變頻軟啟動,消除了對電網(wǎng)、電氣設(shè)備和機械設(shè)備的沖擊，延長機電設(shè)備的使用壽命。3控制系統(tǒng)硬件設(shè)計本系統(tǒng)采用三套電機-水泵對水網(wǎng)進行恒壓供水，每臺電機均可工作在變頻方式或工頻方式，但每次僅有一臺電機工作在變頻調(diào)速狀態(tài)。工作時可根據(jù)實際情況選擇，變頻器根據(jù)實際水壓的變化,不斷地調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速,通過調(diào)節(jié)流量到達恒定水壓的目的。另外,可編程序控制器根據(jù)當(dāng)前水泵的供水情況對其進行合理切換,及時增泵和減泵，實現(xiàn)最正確匹配。3.1主控電路設(shè)計電控系統(tǒng)的主電路由3臺電機分別為m1、m2和m3。接觸器km1、km2、km3分別控制電機m1、m2和m3變頻或工頻運行，fr1、fr2、fr3分別為3臺水泵電機過載保護的熱繼電器，qs1、qs2、qs3、qs4分別為變頻器和3臺水泵電機主電路的隔離開關(guān)，fu1為主電路的熔斷器，vvvf為通用變頻器。3.2智能pid調(diào)節(jié)器和變頻器接線圖變頻器選用三墾力達電氣的shf系列，功率分別為7.5kw，1.5kw和15kw，變頻器采用模擬量控制方式。通過變頻器對電機水泵實現(xiàn)軟啟動功能。圖2為pid調(diào)節(jié)器和變頻器的接線圖。變頻器根據(jù)pid調(diào)節(jié)器輸出信號，及時調(diào)節(jié)輸出頻率，改變電機和水泵的轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量,使供水管網(wǎng)中的壓力穩(wěn)定在設(shè)定壓力值上。圖2pid調(diào)節(jié)器和變頻器接線圖3.3plc輸入/輸出地址分配根據(jù)對控制系統(tǒng)的分析，本系統(tǒng)選用中達電通公司的dvp60es00t2plc實現(xiàn)控制，共有60點輸入輸出，其中36個輸入點，24個晶體管輸出點，交流供電，其環(huán)境溫度、抗沖擊、抗噪聲等性能指標(biāo)均能滿足要求，附表為plc輸入/輸出地址分配表。附表plc輸入/輸出地址分配表4系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括plc的程序設(shè)計和變頻器的功能參數(shù)設(shè)定。這里主要討論plc的程序設(shè)計。plc的程序設(shè)計包括手動控制和自動控制的程序設(shè)計，手動局部是通過按鈕控制電機在工頻下運行和停止，主要考慮系統(tǒng)調(diào)試或檢修時用。中選擇開關(guān)打到"自動"時，系統(tǒng)能夠進入自開工作狀態(tài)，由plc和變頻器聯(lián)合控制各臺電機的投入或切除、工頻或變頻運行方式。供水系統(tǒng)共有3臺泵組電機，在根據(jù)水壓決定投入泵組臺數(shù)后，只有最初投入的電機進行變頻調(diào)速，其它后投入的電機那么在工頻下全速運行，泵組電機的切換過程由邏輯控制單元plc實現(xiàn)。圖3系統(tǒng)控制流程圖圖3為選擇p1泵為變頻泵，p2、p3泵為工頻泵時的plc狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。假設(shè)增泵順序為p1、p3和p2，當(dāng)供水設(shè)備開始工作時，先起動變頻泵p1，當(dāng)管網(wǎng)水壓到達設(shè)定值時，變頻器的輸出頻率那么穩(wěn)定在一定數(shù)值上。當(dāng)用水量增加時，水壓降低，壓力變送器把水管出口變化了的總管實際壓力信號變成4～20ma的標(biāo)準(zhǔn)信號送入智能pid調(diào)節(jié)器,pid回路調(diào)節(jié)器經(jīng)運算,得出調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，使變頻器的輸出頻率上升，水泵的轉(zhuǎn)速提高，水壓上升。如果用水量增加很多，使變頻器的輸出頻率到達最大值〔50hz〕時，假設(shè)供水壓力仍不能使管網(wǎng)水壓到達設(shè)定值，延時20s后，pid調(diào)節(jié)器就發(fā)出控制信號，通過PLC控制單元起動一臺工頻泵p3泵，假設(shè)管網(wǎng)水壓仍不能到達設(shè)定值，那么延時20s后，繼續(xù)起開工頻泵。反之，當(dāng)用水量減少，供水壓力大于設(shè)定值時，變頻器的輸出頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速下降，變頻器的輸出頻率到達最小值〔30hz〕時，延時20s后，那么發(fā)出減少一臺工頻泵的命令，其他泵依次類推。5結(jié)束語自行設(shè)計的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)實現(xiàn)簡單,本錢低廉，投入運行以來，工作可靠，具有較好的控制效果。主要表達在:〔1〕系統(tǒng)供水壓力平穩(wěn)，壓力變化在0.01mpa以內(nèi);〔2〕高效節(jié)能，系統(tǒng)有plc和變頻器管理，可有效解決不同用水量時電機輕載或空載時節(jié)能問題;〔3〕整個系統(tǒng)自動化程度高，不需人員職守，故障時可以自動保護并發(fā)出報警信號?！?〕自動水循環(huán)，實現(xiàn)了有效的節(jié)水。另外，系統(tǒng)采用plc控制，容易隨時修改程序，以改變工作狀況，滿足不同控制要求，有較大的靈活性和通用性，有一定的推廣應(yīng)用價值。目前，變頻調(diào)速生活給水在建筑給水中應(yīng)用越來越廣，其主要原因是：

1、變頻調(diào)速給水的供水壓力可調(diào)，可以方便地滿足各種供水壓力的需要。在設(shè)計階段可以降低對供水壓力計算準(zhǔn)確度的要求，因為隨時可以方便地改變供水壓力。但在選泵時應(yīng)注意，泵的揚程宜大一些，因為變頻調(diào)速其最大壓力受水泵限制。最低使用壓力也不應(yīng)太小，因為水泵不允許在低揚程大流量下長期超負荷工作，否那么應(yīng)加大變頻器和水泵電機的容量，以防止發(fā)生過載。

2、目前，變頻器技術(shù)已很成熟，在市場上有很多國內(nèi)外品牌的變頻器，這為變頻調(diào)速供水提供了充份的技術(shù)和物質(zhì)根底。變頻器已在國民經(jīng)濟各部門廣泛使用。任何品牌的變頻器與變頻供水控制器配合，即可實現(xiàn)多泵并聯(lián)恒壓供水。因為建筑供水的應(yīng)用廣泛，有些變頻器設(shè)計生產(chǎn)廠家把變頻供水控制器直接做在供水專用變頻器中；這種變頻器具有可靠性好，使用方便的優(yōu)點。

3、變頻調(diào)速恒壓供水具有優(yōu)良的節(jié)能效果。

由水泵－管道供水原理可知，調(diào)節(jié)供水流量，原那么上有二種方法；一是節(jié)流調(diào)節(jié)，開大供水閥，流量上升；關(guān)小供水閥，流量下降。調(diào)節(jié)流量的第二種方法是調(diào)速調(diào)節(jié)，水泵轉(zhuǎn)速升高，供水流量增加；轉(zhuǎn)速下降，流量降低，對于用水流量經(jīng)常變化的場合〔例如生活用水〕，采用調(diào)速調(diào)節(jié)流量，具有優(yōu)良的節(jié)能效果。我國國家科委和國家經(jīng)貿(mào)委在《中國節(jié)能技術(shù)政策大綱》中把泵和風(fēng)機的調(diào)速技術(shù)列為國家九五方案重點推廣的節(jié)能技術(shù)工程。應(yīng)當(dāng)指出，變頻恒壓供水節(jié)能的效果主要取決于用水流量的變化情況及水泵的合理選配，為了使變頻恒壓供水具有優(yōu)良的節(jié)能效果，變頻恒壓供水宜采用多泵并聯(lián)的供水模式。由多泵并聯(lián)恒壓變頻供水理論可知多泵并聯(lián)恒壓供水，只要其中一臺泵是變頻泵，其余全是工頻泵，可以實現(xiàn)恒壓變量供水。在變頻恒壓變量供水當(dāng)中，變頻泵的流量是變化的，當(dāng)變頻泵是各并聯(lián)泵中最大，即可保證恒壓供水。多泵并聯(lián)恒壓供水，在設(shè)計上可做到在恒壓條件下各工頻泵的效率不變〔因工況不變〕，并使之處于高效率區(qū)工作，變頻泵的流量是變化的，其工作效率隨流量而改變。因為采用多泵并聯(lián)恒壓供水，變頻泵的功率降低，從而可以降低多泵并聯(lián)變頻恒壓供水系統(tǒng)的能耗，改善節(jié)能狀況。

當(dāng)多泵并聯(lián)恒壓供水系統(tǒng)采用具有自動睡眠功能的變頻器，當(dāng)用水流量接近于零，變頻泵能自動睡眠停泵，從而可以做到不用水時自動停泵而沒有能量損耗，具有最正確的節(jié)能效果。

多泵并聯(lián)變頻恒壓變量供水的工作模式通常是這樣的：當(dāng)用水流量小于一臺泵在工頻恒壓條件下的流量，由一臺變頻泵調(diào)速恒壓供水；當(dāng)用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動上升；當(dāng)變頻泵的轉(zhuǎn)速上升到工頻轉(zhuǎn)速，為用水流量進一步增大，由變頻供水控制器控制，自動啟動一臺工頻泵投入，該工頻泵提供的流量是恒定的〔工頻轉(zhuǎn)速恒壓下的流量〕，其余各并聯(lián)工頻泵按相同的原理投入。

在多泵并聯(lián)變頻恒壓變量的供水情況下，當(dāng)用水流量下降，變頻調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速下降〔變頻器供電頻率下降〕；當(dāng)頻率下降到零流量的時候，變頻供水控制器發(fā)出一個指令，自動關(guān)閉一臺工頻泵使之超出并聯(lián)供水。為了減少工頻泵自動投入或超出時的沖擊〔水力的或電流的沖擊〕。在投入時，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動下降，然后慢慢上升以滿足恒壓供水的要求。在超出時，變頻泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)自動上升，然后慢慢下降以滿足恒壓供水的要求。上述頻率自動上升，下降由供水變頻控制器控制。

另一種變頻供水模式通常叫做恒壓變量循環(huán)狀啟動并先開先停的工作模式。在這種供水模式中，當(dāng)供水流量少于變頻泵在恒壓工頻下的流量時，由變頻泵自動調(diào)速供水，當(dāng)用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速升高。當(dāng)變頻泵的轉(zhuǎn)速升高到工頻轉(zhuǎn)速，由變頻供水控制器控制把該臺水泵切換到由工頻電網(wǎng)直接供電〔不通過變頻器供電〕。變頻器那么另外啟動一臺并聯(lián)泵投入工作。隨用水流量增大，其余各并聯(lián)泵均按上述相同的方式軟啟動投入。這就是循環(huán)軟啟動投入方式。

當(dāng)用水流量減少，各并聯(lián)工頻泵按次序關(guān)泵超出，并泵超出的順序按先投入先關(guān)泵超出的原那么由變頻控制器單板計算機控制。

由上述可見，對于變頻恒壓變量給水通常有兩種工作模式，一是變頻泵固定方式，二是變頻循環(huán)軟啟開工作方式。在變頻泵固定方式中，各并聯(lián)水泵是按工頻方式自動投入或超出的。因為變頻泵固定不變，當(dāng)用水流量變化，變頻泵始終處于運行狀態(tài)，因此變頻泵的運行時間最長。為了均衡各水泵的運行時間，對于變頻泵固定運行方式，可以設(shè)計成變頻泵定時輪換運行方式。即當(dāng)某一臺變頻泵運行一定時間后，由變頻控制器控制變頻泵自動進行輪換。例如：開始時1泵變頻，2－3泵工頻，當(dāng)1泵變頻運行T時間后〔T可按序設(shè)定〕自動輪換為2泵變頻，3－1泵工頻；在此狀態(tài)下運行T時間后自動輪換為3泵變頻，1－2工頻，……。如此反覆進行定時輪換。

顯然，具有變頻泵自動輪換控制的變頻恒壓變量供水系統(tǒng)，變頻泵是定時改變的，即任何一臺并聯(lián)泵都有可能成為變頻泵。由變頻恒壓變量供水理論可知，為了保證恒壓供水，變頻泵必須是各并聯(lián)泵中的最大者。為此，對于變頻恒壓供水并變頻泵自動定時輪換的水機，各并聯(lián)水泵的大小應(yīng)相同以保證恒壓供水。

按變頻器工作原理，在運行中的變頻器不允許在其輸出端進行切換；否那么在切換過程中會使變頻器中的某些電子器件受到大電流沖擊而降低其壽命。在變頻泵自動輪換過程中，要在變頻器的輸出端進行切換；為了保護變頻器，在進行自動切換之前應(yīng)使變頻器停止運行。在變頻器停止運行的條件下，在其輸出端