【变频恒压供水系统自动控制技术的实践探索】 恒压供水装置
时间：2019-02-04 03:29:15 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
［摘要］变频恒压供水系统控制技术是随着现代电子计算机技术的发展而发展起来的一项自动化供水工程技术。随着这一技术的问世，以往常用的高位水箱和气压控制等落后的恒压供水装置将被淘汰。本文试从变频恒压供水系统的工作原理、实用控制技术等方面作一个系统的介绍和探讨。
［关键词］恒压供水；自动控制；变频
Practical Exploration on Automatic Control Technology of Variable-frequency Constant-pressure System of Water Supply
SHI Ji-ping
Abstract:The technology of variable-frequency constant-pressure system of water supply,is a automatic water-supply engineering technology with the development of modern electronic computer. With this technology coming out,constant pressure water supply device using elevated water tank and air pressure control will be eliminated.This article discusses the working principle and applied control technology of variable-frequency constant-pressure system of water supply.
Key words:Constant Pressure Water Supply;Automatic Control;Variable-frequency
一、变频恒压供水系统概述
恒压供水系统是近年来随着现代工业的发展和城市建设规模的扩大、建设档次的提高而被广泛运用的一项重要系统工程。在变频恒压供水系统诞生以前，就出现了高位水箱稳压、浮子连杆控制水位的高位水箱系统，以及靠气压控制水压的气压供水系统等恒压供水系统。但是原来的高位水箱供水系统、气压供水系统等因反应慢、供水量小等局限性，已经远远不能满足现代工业发展和高档次住宅小区供水质量的需求，而变频恒压供水系统能够顺利解决这些问题，很好地满足较高的供水质量要求。变频恒压供水装置，在工业上的应用能够降耗节能，提高生产效率，提高产品质量；在民用住宅区供水方面解决了小区用水高峰时段集中用水带来的水压不够或不稳定的问题，起到方便居民生活、提高小区居民生活质量的作用。本文试从推广和普及变频恒压供水系统技术方面做一下实践的探讨。
二、变频恒压供水系统的基本工作原理
变频恒压供水控制系统是建立在现代计算机技术基础上的，因此它与传统的机械恒压控制系统有着本质的区别，这正是本文介绍和探讨的主要意义所在。变频恒压供水系统的控制设备为闭环控制系统，设备通过对用户需要的压力进行实时采样，并与设定值比较，根据偏差来控制变频泵的速度及定量泵的启、停，实现自动恒压的控制方式，从而更好地达到节能、节水、保证供水质量的目的。系统设备结构如下图所示：
本系统主要是针对需要供水压力稳定的供水系统而专项设计的。设备投运后，控制器通过压力传感器检测，ＰＬＣ输出控制信号启动其中一台水泵作变频运行，通过控制变频泵使供水管网压力与设定压力值相等。如用水量较大，则变频器输出频率为５０Ｈｚ，变频泵转速达到最高。供水管网压力如还低于设定压力，控制器将变频泵切换成工频运行，待变频器输出频率下降至最低值时再接通另一台水泵，由一台工频泵和一台变量泵同时供水。经过变量泵的调节，如管网压力仍低于设定值，控制器以同样的方式将运行频率为５０Ｈｚ的变频泵切换成工频运行，而后继续启动另外一台水泵作变频运行，直至满足用水要求。
当用水量较少，变量泵转速降到设定的下限频率时，控制器自动停止最先运行的定量泵，并根据管网压力调整变量泵转速，使管网压力始终保持恒定。这样，每台水泵的启动均经变频器控制，全部机组实现循环软启动，即每台水泵的启动频率都从设定的最低频率开始逐渐上升，并遵循“先开泵先停，先停泵先开”的原则。当外来管网压力高于设定压力值时，则控制器完全停止各泵工作，由外界管网直接向供水管网供水。
在配有小流量辅助泵的系统中，当用水量较少，系统仅由一台变频泵以低频运行来维持管网压力时，若管网压力仍然过高，则控制器将自动停止变频泵并启动小流量辅助泵，由辅助泵单独向供水管网供水，如果用水量增大，辅助泵不能维持管网压力，则变频泵自动投入运行，保证用水管网压力恒定。
以上控制方式适用于２．２ＫＷ～３７ＫＷ泵类电机的控制，大于３７ＫＷ泵类电机的控制宜采用变频泵固定控制方式，即其中一台固定为变频调速泵，其他泵为定量泵，定量泵采用星三角启动、自耦降压启动或软启动器启动方式。在多台大功率水泵恒压控制系统中，为了使水压、流量的可调范围更宽，防止出现水压震荡，一般采用双变频器在线调速控制方式控制或者采用一控一方式控制。在水压要求较高的多台大功率水泵恒压控制系统中，建议采用一控一的控制方案。
（用户用水量波动较大，水泵速度需要深度调节或水泵需要频繁启停的场合，可提供多泵同步变频运行恒压供水控制装置。）
三、人机界面（ＨＭＩ）系统的功能及其控制
随着计算机技术、ＬＣＤ显示技术和触控技术的发展，人机界面（ＨＭＩ）在各领域的应用亦正趋向于广泛化。人机界面（ＨＭＩ）可显示工艺流程、工艺参数和设备状态，ＨＭＩ图形界面友好，只需直接对图标进行手动点触操作，因此操作简便灵活。在恒压供水节能控制柜中，增加了人机界面（ＨＭＩ）作为可选件。目前，市场上已经有技术比较成熟的人机界面（ＨＭＩ）产品出售，投建变频恒压供水系统时，只需购买现成的人机界面（ＨＭＩ）产品进行安装和数据设置即可。
变频恒压供水系统的人机界面（ＨＭＩ）主要完成设备的触控操作、参数设置及修改、运行状态显示、数据显示、故障报警等，如下图所示。
在主监控画面中，人机界面（ＨＭＩ）可显示供水系统的管网压力、系统是工作在手动还是自动工作状态、有无故障、电机运行数据等。
（１）当系统选择手动工作时，可分别对四台电机进行人工手动操作，即对四台电机可单独进行手动启停控制（手动工作方式只考虑在变频故障情况下进行）；
（２）当系统选择自动工作时，ＰＬＣ（可编程逻辑控制器）控制系统可根据上一次停止前状态进行记录，当在停止状态下重新启动系统时，控制系统根据系统状态的记录启动电机，例如：上一次停止时，１号电机工作在变频状态，此时不管另外三台电机是运行还是停止，当下一次启动时，都是先变频启动一号电机，如变频器频率达到４９．５Ｈｚ而仍不能满足管网的压力需求时，则先把变频器频率降至３０Ｈｚ，然后断开一号电机变频运行，并同时把一号电机投入工频运行，并变频启动二号电机，如二号电机运行频率达到４９．５Ｈｚ而仍不能满足管网的压力需求时，以刚才的工作情况类推；
（３）当系统需要减泵时，例如：当前一、二号电机都工作在工频状态，三号电机工作在变频状态，此时需要减泵运行，则先把三号电机的运行频率升高至４９．５Ｈｚ，然后依“先开先停”的原则把二号（或一号）工频状态电机直接停止，ＰＬＣ会根据压力反馈信号自动计算后输出给变频器，使变频器自动调节三号电机的运行频率使管网压力恒定，如仍需减泵则根据刚才的减泵流程类推；
（４）当用户用水比较平稳，出现一台电机始终工作在变频状态而没有出现需要切换的情况时，ＰＬＣ可根据系统设定的循环时间，并依“先开先停，先停先开”原则切换电机工作状态，使电机工作时间相对均匀。
当在上图中，管理员触摸一、二、三、四号电机钮时，画面要被切换到电机的状态画面中，在电机画面中，可更清楚地了解电机的运行数据、工作状态等信息。
当按下参数设定钮时，可设定系统的一些相关参数，屏幕显示如下图所示：
当触摸故障查询钮时，人机界面（ＨＭＩ）可查询系统的故障信息等，屏幕画面显示如下图所示：
如果系统出现变频故障、接触器故障、过电流故障等情况时，人机界面（ＨＭＩ）在监控画面中会以色彩变化、闪烁报警灯、文字、跑马灯的形式给出故障指示，还可以文字形式给出故障原因、故障点说明及故障排除解析。操作维护人员如需查询具体故障信息，可在故障查询画面中查询，再根据故障信息作出具体的排障措施。同时，当某一故障出现时，系统也可根据设备工作及设备安全情况作出相应的自动保护措施。
四、结语
变频恒压供水系统从技术层面上来说，不算尖端技术，但是它在工业和民用供水方面却没有得以普及。因此，随着现代化工业和现代化居民小区的大量出现，它有着广阔的市场前景。作为给水排水工程技术人员，熟练掌握这项技术非常必要，除了理论上的知晓外，更需要通过实践掌握和熟悉系统中各个部分的结构和性能。
