浅析变频恒压供水控制系统的实际应用
变频恒压供水系统

变频恒压供水系统变频恒压供水系统是一种先进的供水设备,通过变频控制技术来实现水压的恒定调节。
本文将详细介绍变频恒压供水系统的工作原理、优点、应用领域以及未来发展趋势。
一、工作原理变频恒压供水系统主要由水泵、变频器、压力传感器和控制器等组成。
其工作原理是通过压力传感器监测水压大小,并将实时的水压信号传送给控制器。
控制器根据设定的水压值与实际水压之间的偏差,控制变频器调整水泵的运行频率,从而实现恒定的水压供应。
二、优点1.高效节能:采用变频器驱动水泵,可以根据实际需求调节水泵的运行频率,提高能效,降低能耗。
2.稳定可靠:通过实时监测和调节水泵的运行频率,可以保持水压的恒定,在供水过程中避免压力波动。
3.操作简便:系统具有用户友好的界面和操作面板,可以方便地设置水压值、监测运行状态及故障信息。
4.维护方便:系统具有自动保护功能,能够实时监测水泵的工作状态,提醒用户及时进行维护和保养。
5.灵活多样:系统可以根据不同的供水需求进行定制,可用于家庭、工业、农业等不同场景。
三、应用领域1.民用供水:变频恒压供水系统可以用于家庭、公寓、写字楼等民用场所,保证水压稳定,提供良好的供水条件。
2.商业供水:商场、酒店、餐厅等商业场所对供水的要求较高,变频恒压供水系统可以确保供水的稳定性和连续性。
3.工业供水:工业生产中,往往需要大量的水源供给,变频恒压供水系统可以满足不同工艺流程对水压的要求。
4.农业灌溉:农田灌溉需要保证稳定的水压,变频恒压供水系统可以实现对农田的定时供水,提高农作物的产量。
四、发展趋势随着科技的不断进步,变频恒压供水系统正朝着智能化、高效节能的方向发展。
未来,我们可以期待以下几个趋势:1.智能控制:利用物联网技术,实现对供水系统的远程监控和控制,提高运行效率和便利性。
2.节能环保:采用更加高效的电机和控制器,进一步降低能耗,减少对环境的影响。
3.多元化应用:推出更多适用于不同场景的变频恒压供水系统,满足不同用户的需求。
变频调速在恒压供水系统中的应用

变频调速在恒压供水系统中的应用目前,变频调速已经被广泛地应用在城市供水系统中,变频调速在恒压供水系统中以其节能、安全、技术先进、供水质量高特点在城市供水中广泛应用。
变频调速恒压供水系统实现水泵电机的无级调速,依据用水量发生变化引起管网压力发生变化,自动调节供水系统设备运行参数,在用水量发生变化时保持管道水压恒定。
很好地解决了城市自来水管网压力不能满足日常用水要求和城市消防用水的需】【求12。
解决了利用阀门控制水量消耗能源的供水调节方式,是取代水塔、高地水池、高位水箱、加压气罐等给水设备的先进型供水控制设备。
〔一〕控制系统原理变频调速恒压供水系统主要由出水管压力变送器、PID 调节器、PLC 可编程控制器、变频器、仪表、水泵机组、电脑、低压电器等组成。
蓄水池或吸水井的水经加压泵送入城市管网,通过压力变送器接入出水管压力信号,传递给PID 调节器,由PID 调节器将管网传输来的压力信号与预先设定的压力信号比较运算后输送给变频器一个转速控制信号,同时PID 调节器输送给可编程控制器PLC 压力控制信号。
由可编程控制器PLC 实现对加压泵的变频运行或工频运行的自动控制。
变频调速恒压供水装置应用于水泵调速节能效果非常显著。
变频调速恒压供水装置可根据用户需要设置恒压值,实现恒压供水的目的。
当供水能力与用水量平衡时变频装置工作在恒压值上,假设用水量减少时,供水流量g Q 大于用水量y Q 则供水压力g P 升高,引起反馈压力信号增加,反馈压力信号与PID 调节器预先设定目标信号比较后的合成信号下降,PID 调节器传输给变频器的转速控制信号减小,变频器输出频率b F 下降引起加压泵电机转速n 下降,由于电动机转速n 下降引起加压泵供水流量g Q 下降直到管道压力信号回到预先设定的目标值,供水能力与用水流量又重新平衡y g Q Q 。
假设用水量增大时,供水流量g Q 小于用水流量y Q ,则供水压力g P 下降,引起反馈压力信号值减小,反馈压力信号与PID 调节器预先设定目标信号比较后的合成信号上升, PID调节器传输给变频器的转速控制信号增大,变频器输出频率Fb上升引起加压泵电机转速n 上升,由于电动机转速n上升引起加压泵供水流量g Q上升直到管道压力信号回到预先设定的目标值,供水能力等于用水流量yQ ,又到达新的平衡实现恒压供水。
变频器在恒压供水控制系统中的应用

变频器在恒压供水控制系统中的应用文章主要集中对变频器在恒压供水中的应用做相应的介绍,同时结合恒压供水系统的组成,变频器在其中的穿插运用进行讲解。
还对变频器在恒压供水系统中的运用原理进行分析和解释,让大家更加清楚的认识该系统的运作方式,还有就是针对该变频系统容易出现的各种故障进行简要的分析介绍,希望对以后从事这方面的工作者一定的经验传授,遇到问题后能更加顺利的解决。
标签:变频器;恒压供水系统;应用引言在人们的生活供水中,大多数用水集中在晚上,由于用水量的剧增,相应的管网的压力也急剧的上升。
如果仍旧使用传统的供水方式进行供水就会使得供水系统的效率大打折扣,根本不能满足人们的用水需求。
使用变频器后,可以对供水系统进行闭环控制,能够保证管网的压力保持稳定,而且还能实现变频器对内部的智能控制功能,将设备的运用最大化,使整个供水系统运作更加流畅稳定。
1 系统的基本组成1.1 系统的主控环节经过主控PLC或者是主控人机设定的信号是整个系统的核心控制部分,它可以实现对整个系统运作信号的综合控制,特别是在遇到故障时的处理操作,能够及时的进行系统的维护。
[1]1.2 变频器内部的控制环节变频器内部的PID功能模块就是变频器的内部控制部分。
它的主要作用是保证现场工程师设置工作和调试工作的便捷,同时还能在硬件PID板的控制上节省相当大的成本,相比以前的控制方法来说又省去了硬件维护方面的需求,节省控制成本预算。
相应的控制环节所需要的PID模块的具体PID特性可以根据相应的参数进行选择,保证控制的可行性。
1.3 供水附件所谓的供水附件就是变频器外部的一个控制部分,它可以作为一个单独的控制系统来对待。
在连接上只需要用一根外接的电话线将其与主控制板相连就可以进行远程控制。
一般的连接是采用485通讯底层接口进行连接,不需要另外准备外接电源,这样的一个独立的控制系统可以完成对多达5个以上的继电器进行控制。
它也有它自身的优点,接口相对简单,但是控制更加灵活方便。
变频器在恒压供水系统中应用

浅谈变频器在恒压供水系统中的应用摘要:在“高产、高能、高效”的三高社会中,如何有效的提高经济效益成为企业的重中之重。
其中,提高设备技术含量,加强技术革新是重要手段之一。
本文主要阐述变频器在工厂恒压供水系统中的应用,分析了恒压供水系统的工作原理及其系统功能。
关键词:变频器恒压供水系统工作原理l 引言恒压供水控制系统的基本控制策略是:采用电动机调速装置与可编程控制器(plc)构成控制系统,进行优化控制泵组的调速运行,并自动调整泵组的运行台数,完成供水压力的闭环控制,在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。
系统的控制目标是泵站总管的出水压力,系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较,其差值输入cpu运算处理后,发出控制指令,控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速,从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。
随着电力电子技术的发展,电力电子器件的理论研究和制造工艺水平的不断提高,电力电子器件在容量、耐压、特性和类型等方面得到了很大的发展。
进入90年代电力电子器件向着大容量、高频率、响应快、低损耗的方向发展。
作为应用现代电力电子器件与微计算机技术有机结合的交流变频调速装置,随着产品的开发创新和推广应用,使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术革命。
目前自动恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频技术,而系统的控制装置采用pi 控制器,因plc不仅可实现泵组、阀门的逻辑控制,并可完成系统的数字pid调节功能,可对系统中的各种运行参数、控制点的实时监控,并完成系统运行工况的crt 画面显示、故障报警及打印报表等功能。
自动恒压供水系统具有标准的通讯接口,可与城市供水系统的上位机联网,实现城区供水系统的优化控制,为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。
2 组成及工作原理一般供水系统三台泵组成,每台泵的出水管均装有手动阀,以供维修和调节水量之用,三台泵为一台小泵两台大泵组成,小泵为1 5kw大泵为30kw,三台泵的协调工作以满足供水需要。
变频器在恒压供水系统中的应用

变频器在恒压供水系统中的应用1 恒压供水的意义所谓恒压供水是指通过闭环控制,使供水的压力自动地保持恒定,其主要意义是:1、提高供水的质量用户用水的多少是经常变动的,因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。
而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水压力上,即用水多而供水少则压力低;用水少而供水多则压力大。
保持供水的压力恒定可使供水和用水之间保持平衡,即用水多时供水也多,用水少时供水也少,从而提高了供水质量。
2、节约能源用变频调速来实现恒压供水,与用调节阀门来实现恒压供水相比较,节能效果十分明显。
3、起动平稳起动电流可以限制在额定电流以内,从而避免起动时对电网的冲击,对于比较大的电机,可省去降压起动的装置。
4、可以消除起动和停机时的水锤效应电机在全压下起动时,在很短的起动时间里,管道内的流量从零增大到额定流量,液体流量十分急剧的变化将在管道内产生压强过高或过低的冲击力,压力冲击管壁将产生噪声,犹如锤子敲击管子一般,故称水锤效应。
采用了变频调速后,可以根据需要,设定升速时间和降速时间,使管道系统内的流量变化率减小到允许范围内,从而达到完全彻底地消除水锤效应的目的。
2 恒压供水的主电路通常在同一路供水系统中,设置两台常用泵,供水量大时开2台,供水量少时开1台。
在采用变频调速进行恒压供水时,为节省设备投资,一般采用1台变频器控制2台电机,主电路如图1所示,图中没有画出用于过载保护的热继电器。
图1 恒压供水系统主电路图控制过程为:用水少时,由变频器控制电动机M1进行恒压供水控制,当用水量逐渐增加时,M1的工作频率亦增加,当M1的工作频率达到最高工作频率50Hz,而供水压力仍达不到要求时,将M1切换到工频电源供电。
同时将变频器切换到电动机M2上,由M2进行补充供水。
当用水量逐渐减小,即使M2的工作频率已降为0Hz,而供水压力仍偏大时,则关掉由工频电源供电的M1,同时迅速升高M2的工作频率,进行恒压控制。
如果用水量恰巧在一台泵全速运行的上下波动时,将会出现供水系统频繁切换的状态,这对于变频器控制元器件及电机都是不利的。
变频器在恒压供水系统中的运用分析

变频器在恒压供水系统中的运用分析摘要:恒压供水系统中运用变频器不但能提升系统的稳定性和可靠性,而且能够起到延长水泵使用寿命、节约电能的作用。
本文首先以恒压供水需求特点展开分析,并重点介绍了基于变频器驱动技术的恒压供水系统的硬件构成及控制策略分析,最后提出了几点在恒压供水系统中变频器选择和设计的关键要点,希望为我国供水领域提供一些参考思路。
关键词:变频器;恒压供水系统;控制原理引言在我国的市政供水系统中,主要包括三种供水模式,一是直接供水、二是利用天台水池供水,三是利用泵站进行恒压供水。
其中前两种供水方式水压很不稳定,容易造成局部楼层缺水,且容易造成二次污染,卫生管理较为困难。
而恒压供水模式水压恒定,适用性强,但也具有系统负载大,耗电量高的问题。
因此,为解决恒压供水模式的不利因素,可以利用变频器驱动技术来控制水泵运行,提高系统的稳定性,降低系统用电载荷。
一、恒压供水需求特点分析近年来,随着城市化发展进程的不断推进,城市所辖面积越来越大,城市人口数量和密度也在不断增加,高层建筑也越来越多。
因此,高层建筑供水面临着更加严峻的压力,供水系统的稳定是社会安定和谐的重要保证。
对于建筑供水系统而言,最重要的一点是要保持适当的供水压力,如果压力过低,较高楼层可能会出现供水量不足或者停水问题,如果压力过高,一方面会浪费能源,另一方面也容易造成供水管路负载过大,导致水管爆裂或阀门泄露等各种问题。
所以,当前的建筑供水大多采用恒压供水工作模式。
恒压供水系统的主要功能是根据供水系统内的压力反馈来调节供水泵站的运行状态,当用水量较小时,水管内的压力值相对稳定,供水泵就需要工作在较小的负荷水平下,维持住必要的供水压力即可。
当在用水高峰期时,供水管路系统内的压力值快速下降,这时就需要加大供水水泵运行负荷,快速补充供水管线内的水压,保证供水压力稳定。
因此,供水泵的运行工况是处在较为复杂的变载荷运行工况下的,需要完善的控制系统和变频驱动设备来实现对泵站电机的平滑控制,进而维持供水系统水压基本处于恒定状态。
简析变频恒压供水系统在水厂的实际应用
自动化控制• Automatic Control260 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering液位计、加氯机等受控设备构成。
第二个层面是采集控制层:其主要负责在线水质各种参数采集并且将采集到的参数进行上传到水厂采集中心进行数据分析和数据整合,该层由水厂自动控制中心和采集中心的分控柜构成。
第三个层面是监控层:其主要负责接收各个水厂采集控制中心设备的运行状态、以及警告记录信息,保证水厂工艺流程状态实时显示,对设备可进行远程控制,同时建立水质特征污染物数据库,对原水处的实时光谱进行运算,实现水质预警。
该层面主要由服务器、工程师站、以太网交换机、数据库、操作员站等构成。
在自动化水厂设计工程中,我们要保证以下几个方面(1)可靠性;(2)开放性;(3)先进性;(4)经济性;(5)实用性。
通过以上五个方面我们能够满足的水厂技术生产管理和水处理的自动化控制技术的要求。
水厂的生简析变频恒压供水系统在水厂的实际应用文/纪征长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水、消防供水等方面技术一直比较落后,自动化程度较低。
传统的供水方式有:恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速供水等方式。
分析研究发现,传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源;效率低;可靠性差;自动化程度不高等缺点,严重影响了居民的用水和工业系统中的用水以及消防用水安全。
随着自动化技术的广泛应用和老百姓对日常饮用水和其他生活用水的水质品质的提高,采用变频恒压供水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点,广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活、消防供水中。
变频恒压供水系统控制流程图如下:变频恒压供水的调速系统可以产生一定压力电动泵的无级速度控制,用来实现水量的变化。
伴随着自动控制系统运行参数的改变,开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。
浅论变频泵恒压供水在建筑给水系统中的应用
浅论变频泵恒压供水在建筑给水系统中的应用变频恒压给水是一种新型的给水技术,节能效果极佳,在民用建筑、工矿企业等建筑,以及城镇、乡村居民生活和城市生产用水等领域得到广泛应用。
并且,在经济和科技不断发展的今天,变频恒压供水控制方式也得到不断改进和优化,促使变频恒压供水系统在建筑生活中节能效果和可靠性得到更大提高。
标签:变频泵恒压供水;建筑给水;应用1引言随着建筑行业不断发展,变频器变频技术得到不断优化和创新,逐渐成熟,可靠性更强。
变频调速恒压供水技术节能降耗特点突出。
变频恒压供水系统通过控制供水压力均衡,使得水量的供应和使用平衡,对水的质量和数量,以及供水设备的稳定安全运行提高了保障。
该系统在建筑给水系统中得以应用,能够有效保障建筑给水质量,提高了企业经济效益。
2在高层建筑中设计应用2.1减压阀供水变频调速水泵减压阀供水是由变频泵组合装置统一进行加压控制,使其符合高层居民用水压力的需求,需要在低层水压超压的部分安装减压阀,使得低层用水压力可以得到合理调控。
这种系统供水安全可靠,而且,对工程材料用量少,设备集中度高,占地面积小,利于维护,可以有效控制成本。
减压阀的安装设计,要根据建筑特征和给水系统要求综合考虑,合理选择设置安装的位置(配水立管、配水干管、配水支管)。
2.2并联供水变频调速水泵并联供水则是需要把高层用户用水点的压力进行分区,再针对分区选择变速或者并联水泵,结合用于用量合理控制水泵转速和并联台数。
这样的供水方法,相对有针对性对居民进行分区用水情况设计安装变频泵,相对来说准确性更强。
该种供水设备集分布在低层水泵房内,能够方便进行维护,且节能降耗效果明显。
供水设备作业时候,尽量配置流量瞬间调节的设备,提高供水的控制效果。
2.3叠压供水该供水方式是水泵的吸水管道借助小水罐,使其与城市给水管道串联相接,呈现叠压供水的方式。
这种供水稳定可靠,水质较好,没有二次污染。
通过城市市政供水水压稳定、水量自动化高、运费低、维护方便等优势,技术人员能够利用变频器对多台水泵进行微机操控。
变频恒压供水系统的设计和运用
变频恒压供水系统的设计和运用文章通过分析城市供水系统所存在的问题,已解决现代化城市用水为目的,根据变频调速的控制原理,对城市的供水系统进行恒压控制设计,结合实践得出变频调速对城市的供水压力进行恒压控制,不仅可以保持供水压力恒定,并且相对稳定,节能效果也十分理想,以变频调恒压这种供水方式来代替传统的供水方式可以达到用水量的合理化分配,并保证现代化城市供水量的稳定,满足城市居民正常生产、生活的用水需求。
标签:城市用水;变频;恒压;供水系统设计1 恒压供水控制所谓的恒压供水控制就是采用变频调速对不同的水量变化对水压进行控制,使得水压始终可以保证在一个恒定值,以保证城市正常的生产,居民日常生活的用水需求。
恒压供水控制方式是目前国内外先进供水控制方式,它可以保证水压的恒定,并实现供水系统进行集中的控制与监管,它相对于传统的供水方式而言稳定性和可靠性非常的高,同时它的操作简单方便,可进行自动化操作管理更还可以节约电能。
2 变频调速控制原理变频恒压供水系统主要由电动机、水泵机组、测压稳压罐、压力传感器、变频控制柜、阀门和管道等组成。
首先要先通过传感器对水的压力进行反馈,再通过调节变频器进行输出,以此来调节三相异步电动机的转速,从而对水泵的出水流量进行控制,实现供水压力的恒定。
所以说,变频恒压供水系统的变频,实质就是三相异步电动机的变频调速过程。
3 变频调速系统设计原则简单来说,就要保证泵的节能性且保证恒定供水。
4 变频恒压供水系统设计实例4.1 设备选用对于变频恒压供水系统的设备选用,首先应考虑的是运用计算机进行供水系统的远程控制和管理(多数机械设备的变频都是选用与PLC进行结合的技术),通过PLC进行控制的变频恒压供水系统包括可编程控制器、变频器、压力变送器和水泵,(大多数情况下可编程控制器都会选用西门子S7-200系列的PLC进行变频控制以及现场设备的运行控制),此系统同时具有手动与自动两种工作操作方式,且具有自诊断故障功能和自处理故障功能,同时可在发生故障的第一时间发出报警信号,泵的电动机功率为220KW,以PID计算方法进行水压的闭环控制。
变频器在恒压供水中的应用
三晶变频器在恒压供水中的应用随着人们生活质量的提高,在生活用水方面的质量要求也越来越高。
同时,由于工厂工艺的要求,对供水质量也得出了更高的要求。
变频恒压供水以其环保、节能和供水质量高等优点在供水行业中越来越得到认同。
在城市小区化的发展中,采用以小区或社区为统一整体的供水方案,会使设备的利用率及节能比例大大提高,并减少初始投资和占地面积。
一、变频恒压供水代替传统恒压供水的优点1. 变频恒压供水能自动24小时维持恒定压力,并根据压力信号自动启动备用泵,无级调整压力,供水质量好,与传统供水比较,不会造成管网破裂及开水笼头时的共振现象。
2. 避免了泵的频繁启动及停止,而且启动平滑,减少了电机水泵的启动冲击,增加了电机水泵的使用寿命,也避免了传统供水中的水锤现象3. 传统供水中设计有水箱,不但浪费了资金,占用了较大的空间,而且水压不稳定,水质有污染,不符合卫生标准,而采用变频恒压供水,此类问题也就迎刃而解了。
4. 采用变频恒压供水,系统可以根据用户实际用量,自动进行检测,控制马达转速,达到节能效果。
避免了水塔供水无人值班时,总要开启一个泵运行的现象,节省了人力及物力5. 变频恒压供水可以自动实现多泵循环运动功能,延长了电机水泵的使用寿命。
6. 变频恒压供水系统保护功能齐全,运行可靠,具有欠压、过流、过载、过热、缺相、短路保护等功能。
二、工作原理 变频恒压供水系统采用一电位器设定压力(也可采用面板内部设定压力),采用一个压力传感器(反馈为4~20mA 或0-10V )检测管网中压力,压力传感器将信号送入变频器PID 回路,PID 回路处理之后,送出一个水量增加或减少信号,控制马达转速。
如在一定延时时间内,压力还是不足或过大,则通过PLC 作工频/变频切换,使实际管网压力与设定压力相一致。
另外,随着用水量的减少,变频器自动减少输出频率,达到了节能的目的。
三、适用范围采用变频恒压供水,具有高效节能,压力稳定,运行可靠,操作简单,安装方便,占地少,噪音低,无污染,投资低,效益高等优点。
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浅析变频恒压供水控制系统的实际应用
随着科学技术的大力发展,信息产业技术、电子工程技术、交流变频调速技术、通讯技术等也迅猛发展。
传统的供水设备存在能耗大、可靠性低、供水压力不稳等问题,已经不能满足用户的压力需求。
因此,变频恒压供水系统以其节能、安全、稳定等特点正逐步地取代传统的供水方式。
本文对PLC变频恒压供水技术应用进行了详细分析,以和大家交流。
标签变频恒压供水;PLC;PID;控制
前言:
隨着我国经济的发展,节能环保理念深入人心,随着城市化的不断推进,我国供水系统覆盖面越来越广,采用传统的供水系统浪费的能源也越来越多。
因此,利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,设计高性能、高节能、适应不同领域的恒压供水系统已成为必然趋势。
变频恒压供水系统采用变频器和PLC 实现恒压供水和数据传输,然后用PID对系统中的恒压控制器进行设计,该变频恒压供水方式可运用于各种供水控制系统中,具有稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。
1、变频恒压供水系统的原理
PLC与变频器控制泵组调速运行,并自动调整泵组的运行台数,完成供水压力的闭环控制,在管网压力变化时保证末端用户的用水需求并达到节能的目的。
变频恒压供水系统框图如图1所示。
当用户用水量增大时,导致管网的压力减小,压力传感器将电压信号反馈给PLC。
PLC内置的PID控制器计算后调节变频器的频率,频率增大,水泵的旋转速度加快,从而达到一个新的平衡状态;当用户用水量减小时,同理也可以达到平衡状态。
该系统包含PLC主机、模拟量输入输出扩展模块、变频器、压力变送器、水泵等,其中PLC具有功能完善、编程简单、抗干扰能力强、体积小、能耗低、性能价格比高等优点。
2、变频恒压供水系统的组成
在此变频调速恒压供水系统中,主要由PLC、变频调速器、软启动器(定速机泵采用的)、压力变送器、水位传感器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环控制系统。
此外还包括空气开关、断路器、接触器和中间继电器等系统保护电器,实现对变频器、电机和PLC的有效保护,以及对电机的切换控制。
PLC 和变频器作为系统控制的核心,根据供水实际压力与压力设定值的偏差变化情况,自动控制给水泵的投人台数和电机转速,实现闭环自动调节恒压供水。
其中控制参量的PID算法可消除控制参量的静态误差、突变、滞后等现象,缩短系统稳定的时间。
变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、通讯
接口以及报警装置等部分组成。
执行机构是由一组水泵组成,它们用于将水供入用户管网。
信号检测包括水压信号、液位信号和报警信号;水压信号是用户管网的水压值,它是恒压供水控制的主要反馈信号;液位信号是反映水泵的进水水源是否充足,信号有效时,控制系统要对系统实施保护控制,以防止水泵因空抽而损坏;报警信号反映系统是否正常运行,即:水泵电机是否过载、变频器是否有异常,该信号为开关量信号。
控制系统包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。
供水控制器是整个变频恒压供水控制系统的核心;供水控制器直接对系统中的压力、液位、报警信号进行采集,对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法,得出对执行机构的控制方案,通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵)进行控制。
变频器是对水泵进行转速控制的单元,变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率,完成对调速泵的转速控制。
电控设备是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成,用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换及就地/集中切换等工作。
3、变频恒压供水系统实际应用分析
现采用采用三菱PLC 和变频器FR-A500设计了一种恒压供水控制系统,可有效减轻工作人员的负担,提高供水系统的优化运行程度,增强系统抗干扰性,避免硬件老化损失。
供水设备控制1~3 台水泵,在这些水泵中,只有一台变频泵。
当供水设备供电开始时,先启动变频泵,管网水压达到设定值时,变频器的输出频率就稳定在这一数值上。
而当用水量增加,水压降低时,通过安装在出水管网上的压力传感器,把出口压力信号变成4~20mA 的标准信号送入PLC 的A/D 单元,经PLC 的PID 调节器运算与给定的压力进行比较,得出一比较参数从PLC 的D/A 单元送出,送给变频器,由变频器控制电机转速,调节系统的供水量,使供水管网的压力保持在给定的压力上,当用水量超过一台泵的供水量时,通过PLC 控制切换电路进行加泵。
系统运行过程中,PLC 根据管网压力的上、下限信号和变频器的运行频率是否到达上限的信号,由程序判断是否要启动第 2 台泵(或第 3 台泵)。
当变频器运行频率达到频率上限值,并保持一段时间,PLC 则会将当前变频运行泵切换为工频运行,并迅速启动下一台泵变频运行。
压力设定信号和压力反馈信号输入PLC 后,经PLC 内部PID 控制程序的计算,输出给变频器一个转速控制信号。
此时PID 会继续通过送来的检测信号进行分析、计算、判断,进一步控制变频器的运行频率,使管网压力保持在压力设定值的上、下限偏差范围之内。
根据用水量的大小由PLC 控制工作泵的数量增减及变频器对水泵的调速,实现恒压供水。
其中可编程序控制器(简称PLC)不但可以进行逻辑控制,而且可以进行过程控制,具有通用性好、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性价比高等一系列优点,而且其总线与网络能力越来越强,可方便地与上位机组成控制系统,实现系统的高性价比和高效能运作。
变频器的作用是为电机提供可变频率的电源,实现电机的无级调速,依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,从而使管网水压保持恒定。
触摸屏为系统提供参数设定以满足用户需求的水压期望值;压力传感器的作用是检测管网水压。
总之,在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求,是当今最先进、合理的节能型供水系统。
4、变频恒压供水系统任务实现系统开始供水时,变频运行,三台泵根据恒压的需要,采取先开先停的原则接入和退出;在用水量小的情况下,如果一台泵连续运行的时间超过几十小时,则要切换到下一台泵,可避免某一台泵长时间工作。
三台泵的启动要延时,以减小电流过大时对其他用电设备的冲击。
要有完整的报警功能。
对电机的操作有手动和自动两种功能。
4.2系统程序设计。
在初始化程序中完成系统初始化,这样可节省扫描时间。
利用定时器的中断功能实现PID 控制的定时采样及输出控制。
通过该型处理器专用PID 指令设置各参数即可由PLC 完成PID 运算调节。
4.3 总程序的顺序功能图(自动运行和手动运行)。
(1)自动运行顺序功能图。
5、变频恒压供水系统在实际使用中存在的问题及解决措施
5.1 变频器使用中存在的问题
变频器是一个典型的非线性设备,会产生大量的5、7次谐波,严重影响电网电能质量,影响变频泵本身及其他用电设备的正常使用。
5.2 針对变频器引起的谐波所采取的措施
(1)增加变频器供电电源内阻抗
通常情况下,电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤电容的无功功率作用。
这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。
所以选择变频器供电电源变压器时,最好选择短路阻抗大的变压器。
(2)安装相应电抗率的电抗器
安装电抗器实际上从外部增加变频器供电电源的内阻抗。
在变频器的交流输入端安装交流电抗器或在变频器的直流侧安装直流电抗器,或同时安装,抑制谐波电流。
(3)采用专用滤波器
该专用滤波器用于检测变频器谐波电流的幅值和相位,并产生一个与谐波电流幅值相同且相位正好相反的电流,通到变频器中,从而可以非常有效地吸收谐波电流。
6、结束语
总之,采用PLC 控制的恒压变频供水系统能保证足量用水,同时很大程度上降低了维修的劳动强度和延长了设备的使用寿命,不仅解决了现供水系统存在的问题,而且节能效果显著,从节能和改善供水质量方面有着重大的价值。
参考文献:
[1]李海波.基于PLC的智能变频恒压供水监控系统的设计[J].机电工程技术,2011.
[2]包西平,赵颖.全自动变频恒压供水系统设计[J].机电工程技术,2010.。