變頻供水系統(tǒng)精選(九篇)

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第1篇：變頻供水系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：變頻器；恒壓供水；PLC；PID

引言

恒壓供水的基本思路是：采用電機(jī)調(diào)速裝置控制水泵組調(diào)速運(yùn)行，并自動(dòng)調(diào)整水泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)能的目的。系統(tǒng)任意設(shè)定供水壓力值，其與反饋總管的實(shí)際壓力值通過(guò)PID 調(diào)節(jié)后控制調(diào)速裝置，以調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的運(yùn)行速度，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供水壓力。該系統(tǒng)采用變頻器和PLC進(jìn)行聯(lián)合控制。變頻器采用PID恒定控制，它采集外部信號(hào)作為反饋信號(hào)。PLC對(duì)水泵的運(yùn)行模式、機(jī)組的選擇及機(jī)組的起動(dòng)停止等進(jìn)行控制。以上控制信號(hào)都為PLC的輸入信號(hào)。

一、變頻恒壓供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來(lái)傳統(tǒng)的區(qū)域、樓宇供水系統(tǒng)都是由市政管網(wǎng)經(jīng)過(guò)二次加壓和水塔或天面水池來(lái)滿足用戶對(duì)供水壓力的要求。在這種供水系統(tǒng)中加壓泵通常是用最不利用水點(diǎn)的水壓要求來(lái)確定相應(yīng)的揚(yáng)程設(shè)計(jì)，然后泵組根據(jù)流量變化情況來(lái)選配，并確定水泵的運(yùn)行方式。由于小區(qū)用水有著季節(jié)和時(shí)段的明顯變化，日常供水運(yùn)行控制就常采用水泵的運(yùn)行方式調(diào)整加上出口閥開(kāi)度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量消耗在出口閥而浪費(fèi)，而且存在著水池“二次污染”的問(wèn)題。

從目前的供水行業(yè)調(diào)查結(jié)果表明，變頻調(diào)速是一項(xiàng)有效的節(jié)能降耗技術(shù)，其節(jié)電率很高，幾年能將因設(shè)計(jì)冗余和用量變化而浪費(fèi)的電能全部節(jié)省下來(lái)，又由于其具有調(diào)速精度高，功率因數(shù)高等特點(diǎn)，使用它可以提高出水質(zhì)量，并降低物料和設(shè)備的損耗，同時(shí)也能減少機(jī)械磨損和噪聲，改善車間勞動(dòng)條件，滿足生產(chǎn)工藝要求。因此將 PLC 及變頻器應(yīng)用于供水系統(tǒng)，可滿足城市供水系統(tǒng)對(duì)可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)節(jié)能性的要求

變頻器可以優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行，所以也能夠起到增效節(jié)能的作用。根據(jù)全球著名變頻器生產(chǎn)企業(yè)ABB的測(cè)算，單單該集團(tuán)全球范圍內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)并且安裝的變頻器每年就能夠節(jié)省1150億千瓦時(shí)電力，相應(yīng)減少9，700萬(wàn)噸二氧化碳排放，這已經(jīng)超過(guò)芬蘭一年的二氧化碳排放量。

變頻恒壓供水控制系統(tǒng)通過(guò)測(cè)到的管網(wǎng)壓力，經(jīng)變頻器的內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器運(yùn)算后，調(diào)節(jié)輸出頻率，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號(hào)（一般可作為管網(wǎng)壓力極限信號(hào)）可適時(shí)通知PLC進(jìn)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(dòng)其出口閥門。

二、PID控制

根據(jù)反饋控制原理，我們要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點(diǎn)是非線性、大慣性的系統(tǒng)，現(xiàn)代控制和PID相結(jié)合的方法，在壓力波動(dòng)較大時(shí)使用模糊控制，以加快響應(yīng)速度；在壓力范圍較小時(shí)采用PID控制來(lái)保持靜態(tài)精度。這通過(guò)PLC加智能儀表可實(shí)現(xiàn)該算法，同時(shí)對(duì)PLC的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實(shí)踐證明，使用這種方法是可行的，而且造價(jià)也不高。

為維持供水網(wǎng)的壓力不變，在管網(wǎng)上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統(tǒng)管道長(zhǎng)、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個(gè)大滯后系統(tǒng)，為提高響應(yīng)速度，不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，而采用PLC參與控制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。

三、PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用

可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置。它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，具有可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等特點(diǎn)，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普通應(yīng)用，越來(lái)越多的工廠設(shè)備采用PLC、變頻器、人機(jī)界面等自動(dòng)化器件來(lái)控制，使設(shè)備自動(dòng)化程度越來(lái)越高。

1．PLC技術(shù)特點(diǎn)

可編程序控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，其出現(xiàn)后就受到普遍重視，發(fā)展也十分迅速，在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有了極其重要的地位，最重要的原因是它與現(xiàn)有的各種控制方式相比較，具有如下獨(dú)一無(wú)二的特點(diǎn)：

（1）可靠性高

（2）控制程序可變，具有很好的柔性

（3）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)

（4）功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高

（5）體積小，重量輕，能耗低

2．PLC 的應(yīng)用

由于可編程控制器的上述特點(diǎn)，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，主要有以下幾個(gè)方面。

（1）開(kāi)關(guān)量邏輯控制

（2）運(yùn)動(dòng)控制

（3）過(guò)程控制

（4）數(shù)據(jù)處理

（5）通信聯(lián)網(wǎng) 轉(zhuǎn)貼于

四、變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.恒壓供水系統(tǒng)電氣控制圖：

圖1 恒壓供水系統(tǒng)電氣控制圖

三臺(tái)水泵由變頻器直接驅(qū)動(dòng)， 進(jìn)行恒壓控制， 變頻器的起動(dòng)、停止分為手動(dòng)和PLC自動(dòng)控制。

2.變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

為方便編程和調(diào)試，系統(tǒng)控制器PLC采用模塊化編程， 主要由手動(dòng)運(yùn)行模塊、自動(dòng)運(yùn)行模塊和故障診斷與報(bào)警模塊三個(gè)部分構(gòu)成。

3.變頻器參數(shù)設(shè)定

變頻器參數(shù)和PID參數(shù)設(shè)定按照使用說(shuō)明和經(jīng)驗(yàn)整定。五.結(jié)束語(yǔ)

采用PLC作為控制器，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求。變頻恒壓供水系統(tǒng)是目前最先進(jìn)，合理的節(jié)能供水系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的水塔、高位水箱、氣壓罐等供水方式比較，不論是投資、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有很大優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳小軍等，電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用[M]北京 中國(guó)建材工業(yè)出版社，2004

第2篇：變頻供水系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：城市供水；變頻恒壓供水；供水系統(tǒng)

西昌市位于安寧河中段的邛海之濱、安寧河畔。安寧河兩岸群山起伏，呈南北向帶狀分布，東有帽兒山、螺髻山，西有牦牛山、磨盤山，隔河對(duì)峙。境內(nèi)絕大部分地域處于海拔1500米以上，以高原中山為主，約占80%，其余20%為斷陷河谷平原或山間盆地，形成“八分山地二分壩，壩內(nèi)八分土地二分水”的地貌形態(tài)。全市地勢(shì)呈北高南低，由北向南傾斜，地勢(shì)以高原中山為主。境內(nèi)嶺谷高差十分懸殊，最高點(diǎn)在西昌、普格、德昌三市縣交匯處的螺髻山，主峰海拔4359米；最低點(diǎn)在雅礱江深切河谷的蕎地鄉(xiāng)桐子林，海拔1160米。

西昌市的氣候季節(jié)性差異很大，冬半年受熱帶大陸性氣團(tuán)控制而晴暖干燥，夏半年受赤道海洋性氣團(tuán)的影響，雨量充沛，這兩種不同氣團(tuán)的更替，在西昌的地理?xiàng)l件下形成西昌的氣候特點(diǎn)是冬暖夏涼，氣溫年變化小，日照充足，溫差小，干、濕季分明。全年盛行偏南風(fēng)，大風(fēng)較多。

西昌市主導(dǎo)風(fēng)向以南風(fēng)、南偏西風(fēng)為主，其次是北風(fēng)和北偏西風(fēng)，歷年平均風(fēng)速1.3m/s，靜風(fēng)頻率為40%。

由于西昌市的地理氣候特點(diǎn)，市內(nèi)的高層建筑設(shè)計(jì)上都考慮了二次供水裝置，以解決城市高低和枯水期造成的供水不足現(xiàn)象，實(shí)施二次供水有很大的必要性。

目前，城市供水系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)恒壓供水，常采用的供水系統(tǒng)控制方案主要有三種，即邏輯電子電路控制供水方案、單片機(jī)電路控制供水方案和變頻器與控制器集成控制供水方案。作為城市供水系統(tǒng)常用系統(tǒng)方案中的一種，變頻恒壓供水系統(tǒng)的工作原理是怎樣的？其有何特點(diǎn)？該系統(tǒng)方案在城市供水系統(tǒng)中的應(yīng)用有何重要意義？而在我國(guó)現(xiàn)有的城市供水系統(tǒng)中，變頻恒壓供水系統(tǒng)又有著怎樣的廣泛應(yīng)用呢？以下主要從這幾個(gè)對(duì)城市供水系統(tǒng)中變頻恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1 變頻恒壓供水系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)分析

（一）變頻恒壓供水系統(tǒng)工作原理

結(jié)合圖1中我國(guó)城市變頻恒壓供水系統(tǒng)的圖示來(lái)看，工作過(guò)程中，系統(tǒng)根據(jù)管道中壓力傳感器檢測(cè)到的水壓的變化情況，通過(guò)DP3-SVAB把水壓變化信息轉(zhuǎn)化成為標(biāo)準(zhǔn)的4—20mA的連續(xù)性的電流信號(hào)，通過(guò)電流信號(hào)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，調(diào)整其運(yùn)行的頻率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)整與控制，實(shí)現(xiàn)恒壓供水的基本功能。

（二）變頻恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)分析

結(jié)合以上對(duì)城市變頻恒壓供水系統(tǒng)工作原理的介紹來(lái)看，由于系統(tǒng)是結(jié)合城市實(shí)際用水狀況對(duì)水泵的開(kāi)動(dòng)臺(tái)數(shù)進(jìn)行選擇，通過(guò)對(duì)水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)整使其始終保持在一種高效運(yùn)行的狀態(tài)。因此，變頻恒壓供水系統(tǒng)具備節(jié)水、節(jié)電和運(yùn)行可靠的基本特點(diǎn)。

1．節(jié)水

變頻恒壓供水系統(tǒng)是根據(jù)城市實(shí)際的用水情況來(lái)進(jìn)行管網(wǎng)壓力的設(shè)定，對(duì)水泵的出水量進(jìn)行自動(dòng)的控制和調(diào)整，這有效避免了城市供水中水資源的跑。漏問(wèn)題。

2．節(jié)電

從本質(zhì)上來(lái)看，變頻恒壓供水系統(tǒng)是一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的節(jié)能系統(tǒng)，其能夠根據(jù)供水需求來(lái)調(diào)節(jié)水泵的開(kāi)關(guān)臺(tái)數(shù)，使水泵可以實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能化運(yùn)行，有效控制供水系統(tǒng)對(duì)電力資源的消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)電的效果。

3．運(yùn)行可靠

變頻恒壓供水系統(tǒng)通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的軟啟動(dòng)，使水泵能夠完成由工頻向變頻的無(wú)沖擊性切換，避免了城市供水管網(wǎng)的沖擊、管網(wǎng)壓力超限以及管道破裂等問(wèn)題的發(fā)生，維持了城市供水系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。

2 城市供水系統(tǒng)中變頻恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值

結(jié)合目前變頻恒壓供水系統(tǒng)在我國(guó)城市供水中的應(yīng)用來(lái)看，作為一種具備節(jié)水、節(jié)電和運(yùn)行可靠等特點(diǎn)的供水系統(tǒng)，變頻恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值相對(duì)突出，概括來(lái)看可歸納為三點(diǎn)：

1．能夠提升城市供水的整體質(zhì)量

在我國(guó)大部分城市中，不管是工廠還是小區(qū)，其用水量的多少始終處于動(dòng)態(tài)性的變化當(dāng)中國(guó)，因此城市供水中供水不足與供水過(guò)剩的問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。這種用水與供水的不平衡集中體現(xiàn)在供水壓力方面：用水多、供水少，供水壓力則低；用水少、供水多，供水的壓力則大。而變頻恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用則可以維持城市供水壓力的相對(duì)恒定，使城市供水與用水之間保持一種平衡的狀態(tài)，使城市供水的整體質(zhì)量得到有效提升。

2．具備較突出的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義

對(duì)城市中某些特殊的用戶或者是部分工業(yè)產(chǎn)業(yè)而言，城市供水系統(tǒng)的恒壓狀態(tài)是相對(duì)重要的。舉例來(lái)看，對(duì)于某些特殊的生產(chǎn)項(xiàng)目，若生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)供水不足的問(wèn)題，則會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量形成一定影響，使產(chǎn)品報(bào)廢，嚴(yán)重的情況下還有可能造成設(shè)備的損壞。

3．可以提高城市供水系統(tǒng)的運(yùn)行效率

在現(xiàn)代電力技術(shù)不斷發(fā)展完善的條件下，變頻恒壓供水系統(tǒng)也處于不斷完善和優(yōu)化的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，系統(tǒng)的啟動(dòng)更平穩(wěn)；系統(tǒng)啟動(dòng)電流可始終維持在額定電流的范圍內(nèi)，避免系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的不良沖擊；系統(tǒng)啟動(dòng)與停機(jī)過(guò)程中存在的水錘效應(yīng)也可以被消除；同時(shí)水泵轉(zhuǎn)速的降低還能夠延長(zhǎng)其使用壽命。

3 城市供水系統(tǒng)中變頻恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用

基于變頻恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值，目前我國(guó)城市供水中對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用相對(duì)廣泛。具體來(lái)看，普通循環(huán)的軟啟動(dòng)變頻供水系統(tǒng)、全流量的高效變頻供水系統(tǒng)、生活消防合用的變頻供水系統(tǒng)、消防變頻恒壓供水系統(tǒng)以及帶有小流量的循環(huán)軟啟動(dòng)的變頻供水系統(tǒng)等，這些變頻恒壓供水系統(tǒng)在我國(guó)城市供水系統(tǒng)中都有著較為普遍的應(yīng)用。

第3篇：變頻供水系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù) 二次供水 節(jié)能降耗 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)05-0102-01

由于受西寧市南高北低的地理?xiàng)l件限制，自來(lái)水采用重力流進(jìn)入城區(qū)后，為了滿足南部高地勢(shì)區(qū)域的壓力要求，供水集團(tuán)公司在南部地區(qū)設(shè)置了二十二座二次供水加壓泵站?；静捎昧俗冾l調(diào)速技術(shù)以提高泵站運(yùn)行的安全可靠性，降低泵站的運(yùn)行成本。

1、變頻調(diào)速技術(shù)工作原理

變頻調(diào)速技術(shù)是通過(guò)一定的技術(shù)手段，將固定的50HZ交流電頻率（工頻），調(diào)節(jié)改變成用電設(shè)備的供電頻率（變頻），以達(dá)到控制設(shè)備轉(zhuǎn)速及輸出功率的目的。

設(shè)備啟動(dòng)后，一臺(tái)主泵在變頻器控制下，變頻運(yùn)行，當(dāng)供水壓力達(dá)到設(shè)定值且流量與用水量平衡時(shí)，水泵電機(jī)穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速。當(dāng)用水量增加（減少）時(shí)，水泵將按變頻器設(shè)定的速率加速（減速）至另一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。當(dāng)變頻泵達(dá)到最大轉(zhuǎn)速后，用水量仍在增加，系統(tǒng)將變頻泵切換到工頻運(yùn)行，然后變頻器切換到另一臺(tái)水泵，使之變頻運(yùn)行。多臺(tái)泵組合供水時(shí)，每當(dāng)變速泵達(dá)到最大轉(zhuǎn)速時(shí)，都將發(fā)生上述切換，并有新的水泵投入運(yùn)行。而當(dāng)水量減少時(shí)，變頻泵降低轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)將按先開(kāi)先停的順序，逐臺(tái)關(guān)閉工頻泵，直到剩下一臺(tái)變頻泵運(yùn)行。

2、變頻系統(tǒng)的功能特點(diǎn)

變頻調(diào)速內(nèi)含交流變頻調(diào)速技術(shù)和微電腦檢測(cè)控制技術(shù)，對(duì)水泵進(jìn)行全流量恒壓控制，具備很多特點(diǎn)。

2.1 高效節(jié)能

系統(tǒng)按所需壓力設(shè)定，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速和水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，使供水設(shè)備運(yùn)行在高效節(jié)能的最佳狀態(tài)。

2.2 供水壓力穩(wěn)定

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，能自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力和設(shè)定壓力的差值，使系統(tǒng)壓力保持恒定，流量連續(xù)可調(diào)。

2.3 PID調(diào)節(jié)功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行

由壓力傳感器反饋的水壓信號(hào)直接送入PLC的A/D端口，設(shè)定壓力值及PID參數(shù)值，并通過(guò)PLC計(jì)算按程序完成水泵系統(tǒng)的控制。系統(tǒng)參數(shù)在實(shí)際運(yùn)行中可隨機(jī)調(diào)整。

2.4“休眠”功能

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常遇到用戶用水量較小或不用水的情況，為了節(jié)能，系統(tǒng)具備可以使水泵暫停工作的“休眠”功能，當(dāng)變頻器頻率輸出低于下限時(shí)，變頻器停止工作。當(dāng)變頻器頻率達(dá)到設(shè)定啟動(dòng)值后啟動(dòng)水泵運(yùn)行。

2.5 延長(zhǎng)電機(jī)、水泵使用壽命

各泵均為軟啟動(dòng)，消除了全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的沖擊電流，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，采用各泵循環(huán)軟啟動(dòng)，促使各泵不會(huì)因長(zhǎng)久不用而生銹或頻繁使用而磨損。

2.6 變頻調(diào)節(jié)，有效避免了“水錘”現(xiàn)象

3、應(yīng)用變頻技術(shù)提高二次供水系統(tǒng)運(yùn)行效益

(1)變頻供水系統(tǒng)具有高效節(jié)能、壓力調(diào)節(jié)精度高、流量連續(xù)可調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用變頻技術(shù)緩解高地勢(shì)地區(qū)供水矛盾，調(diào)節(jié)供水管網(wǎng)壓力的平衡，保障城市供水服務(wù)壓力。特別為滿足城區(qū)高樓層用戶和遠(yuǎn)程用戶正常水壓要求,提供了技術(shù)保障。使客戶投訴大幅減少。產(chǎn)生了很好的社會(huì)效益。

(2)變頻供水系統(tǒng)具有顯著的節(jié)能降耗功效。二次供水加壓站一般由三至四臺(tái)水泵電機(jī)組成。以某加壓站為例，該泵站由1臺(tái)15KW、2臺(tái)30KW電機(jī)水泵相互協(xié)調(diào)工作以滿足供水系統(tǒng)的需要。2臺(tái)30KW水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻、工頻運(yùn)行，1臺(tái)15KW水泵電機(jī)始終處于工頻工作狀態(tài)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)算，3臺(tái)電機(jī)日運(yùn)行時(shí)間為24小時(shí)、20小時(shí)、10小時(shí)。按下述三種方式進(jìn)行電耗比較：

利用閥門調(diào)節(jié)供水量時(shí)電耗為

P=（30×2+15）×24=1800KWH

利用停泵運(yùn)行方式調(diào)節(jié)供水量時(shí)電耗為

P=（14×24）+（30×20）+（30×10）=1260KWH

利用變頻器調(diào)節(jié)供水量時(shí)電耗為

兩臺(tái)30KW電機(jī)分別變頻運(yùn)行10小時(shí)、8小時(shí)

P=P(0.4+0.6X+0.3X) 其中X=Q/Q0

=30×(0.4+0.6×0.8+0.3×0.8) ×18

=604.8KWH

水泵運(yùn)行電耗為15×24=360+604.8=964.8KWH

根據(jù)城區(qū)供水水壓需求，變頻系統(tǒng)以供水管網(wǎng)瞬時(shí)變化的水壓為穩(wěn)定參數(shù)，通過(guò)微機(jī)控制輸出頻率，自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)水壓的ID閉環(huán)調(diào)節(jié)。如管網(wǎng)保持在0.45MP。水泵工作在最佳工況點(diǎn)上變頻泵組效率達(dá)到80%，經(jīng)上述計(jì)算加壓泵站運(yùn)行電耗分別下降50%、25%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，供水面積、服務(wù)人口持續(xù)增長(zhǎng)。水泵控制采用變頻技術(shù)應(yīng)用于二次供水系統(tǒng)中提高了供水效率和供水水質(zhì)，是一種理想的二次供水解決方式。

參考文獻(xiàn)

第4篇：變頻供水系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：PLC 變頻調(diào)速 恒壓供水系統(tǒng) 監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）03-0001-01

傳統(tǒng)的供水方式有恒速泵加壓供水、氣壓罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式、單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)等。但它們均存在一些不足，例如浪費(fèi)水電現(xiàn)象嚴(yán)重，且效率低，且居民及企業(yè)用水不方便，且繳納水費(fèi)較高。

1 系統(tǒng)的硬件

可編程控制器，簡(jiǎn)稱PLC（Programmable logic Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。利用PLC智能控制系統(tǒng)進(jìn)行供水系統(tǒng)的控制。

PLC主要是用于實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水系統(tǒng)的自動(dòng)控制，它主要負(fù)責(zé)的任務(wù)：根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，使三臺(tái)水泵自動(dòng)投入運(yùn)行；可以讓三臺(tái)水泵自動(dòng)實(shí)現(xiàn)變頻泵的輪換；并且有軟件啟動(dòng)功能；操作方式又分為手動(dòng)/自動(dòng)控制功能，但需要注意的是只有應(yīng)急或檢修的情況下才可以選擇手動(dòng)方式；除此以外，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況便會(huì)發(fā)出警報(bào)

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

其實(shí)系統(tǒng)主要控制功能是通過(guò)軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，結(jié)合實(shí)際要求，對(duì)泵站軟件設(shè)計(jì)分析如下：

（1）由“恒壓”要求出發(fā)的工作泵組數(shù)量管理。通過(guò)調(diào)節(jié)工作水泵的臺(tái)數(shù)以確保水壓恒定。因?yàn)樵谒畨航德鋾r(shí)變頻器的輸出頻率要相應(yīng)升高，所以判斷是否需要啟動(dòng)新水泵，它的依據(jù)是其輸出頻率是否達(dá)到設(shè)定值。一般情況下通過(guò)比較指令即可實(shí)現(xiàn)。但為了確保系統(tǒng)的精確性，在判別其頻率達(dá)是否達(dá)到設(shè)定值時(shí)，應(yīng)當(dāng)濾除偶然波動(dòng)引起的頻率變化的情況，所以在程序中應(yīng)采用一定的措施制止此類情況發(fā)生。

（2）多泵組泵站泵組管理規(guī)范。在前文中已經(jīng)提到了，讓三臺(tái)水泵輪流在變頻情況下運(yùn)行，不得兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，且其連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不得超過(guò)規(guī)定的12小時(shí)。這就要求進(jìn)行水泵切換時(shí)要確保它是合理工作的。具體的操作是：將現(xiàn)行運(yùn)行的變頻器從變頻器上切除，并接上工頻電源運(yùn)行，將變頻器復(fù)位并用于新運(yùn)行泵的啟動(dòng)。除了上述問(wèn)題，在泵組管理中還應(yīng)注意泵的工作循環(huán)控制。

（3）程序的結(jié)構(gòu)及程序功能的實(shí)現(xiàn)。模擬量單元及PID調(diào)節(jié)均需要編制初始化及中斷程序，本程序可分為三部分：主程序、子程序和中斷程序。在這三部分中，主程序處于核心地位，所負(fù)責(zé)的功能最多；子程序主要是用來(lái)存放系統(tǒng)的初始化的一些工作，中斷程序主要是完成PID控制的定時(shí)采樣及輸出控制。還應(yīng)注意的地方是白天、夜間模式所設(shè)定的壓力值不同，而這兩值可以直接在程序中進(jìn)行設(shè)定。其中規(guī)定白天模式系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的90%，夜間模式系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的70%。

根據(jù)控制要求統(tǒng)計(jì)控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)如（表1）所示。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖1為城市小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)監(jiān)控界面：從該界面可以觀測(cè)到其顯示區(qū)包括當(dāng)前時(shí)間，水壓給定值和水壓當(dāng)前值，其操作區(qū)包括電源的啟停，及系統(tǒng)的工作模式自動(dòng)/手動(dòng)，其報(bào)警區(qū)包括水壓，水位及故障從該界面還可以得到有關(guān)三臺(tái)水泵運(yùn)行情況等。

4 結(jié)語(yǔ)

文中進(jìn)行相關(guān)較為全面的PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，基于篇幅設(shè)計(jì)內(nèi)容需要較為簡(jiǎn)潔，但從設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)看這一系統(tǒng)對(duì)于相關(guān)系統(tǒng)的意應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

第5篇：變頻供水系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：變頻器恒壓供水閉環(huán)控制節(jié)能

中圖分類號(hào)：TN773文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

前言

鶴崗誠(chéng)基水電熱力有限責(zé)任公司南部供水系統(tǒng)由富力泵站、鹿林加壓站和南山配水池組成，富力泵站以0.76Mpa恒壓運(yùn)行，在保證鹿林山地區(qū)用水的前提下，多余水量送到鹿林加壓站，由鹿林加壓站將水送至南山配水池，通過(guò)自流供南山地區(qū)用水。為保證富力泵站的恒壓供水和南山配水池有調(diào)節(jié)水量的能力來(lái)滿足南山地區(qū)用水，誠(chéng)基水電熱力有限責(zé)任公司在富力泵站、鹿林加壓站安裝了變頻器，通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)了南部供水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

高壓變頻器的工作原理

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一種頻率的電能控制裝置。變頻器由移相變壓器、功率單元和控制器組成。它采用直接“高-高”形式，6KV輸入直接高壓 6KV輸出， 6KV系列有15個(gè)功率單元，單元串聯(lián)多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每相由5個(gè)功率單元串聯(lián)而成，每個(gè)功率單元可以互換，其電路結(jié)構(gòu)如圖3為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到單相交流輸出。

功率單元輸入側(cè)由移相變壓器供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成30脈沖整流方式，經(jīng)過(guò)多級(jí)移相疊加的整流方式，消除了大部分由獨(dú)立功率模塊引起的諧波電流，大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形。輸出側(cè)由每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電，通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到階梯PWM波形。這種波形正弦度好，可減少對(duì)電纜和電機(jī)的絕緣損壞，完全適合舊設(shè)備的改造。

控制器由高速單片處理器、人機(jī)界面和PLC共同構(gòu)成，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)PWM控制，人機(jī)界面提供了全中文監(jiān)控界面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制，內(nèi)置PLC則用于信號(hào)的邏輯處理。控制器與功率單元之間采用光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有抗電磁干擾性能?？刂乒駜?nèi)備有UPS不間斷供電電源，當(dāng)控制電源掉電時(shí)，不影響變頻器的正常運(yùn)行。恒壓供水

富力泵站恒壓供水的工作原理：測(cè)量元件為壓力傳感器，將它設(shè)在水泵機(jī)組出水口，Vi為恒定供水壓力設(shè)定值，供水壓力V作為輸出量，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻器內(nèi)部的PLC采集供水壓力值V與泵站給定值Vi進(jìn)行比較和運(yùn)算，通過(guò)PID進(jìn)行調(diào)整，將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號(hào)送至變頻器，直至達(dá)到供水壓力的給定值Vi。不管系統(tǒng)供水流量如何變化，供水壓力值V始終維持在給定壓力值Vi附近。

液位控制

當(dāng)鹿林加壓站的來(lái)水量能夠滿足南山地區(qū)的用水量時(shí)，通過(guò)南山配水池的水位變送器輸出的模擬量經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換經(jīng)光纖送到鹿林加壓站，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換傳到變頻器的PLC中，由PLC控制水泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到南山配水池水位恒定的目的。當(dāng)鹿林加壓站的來(lái)水量不能滿足南山地區(qū)的用水量時(shí)，加壓站的水泵轉(zhuǎn)速將不受南山配水池水位的控制，由鹿林加壓站的來(lái)水流量計(jì)輸出的模擬量信號(hào)通過(guò)PLC來(lái)控制水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到來(lái)水量與出水量的平衡，而南山地區(qū)的用水量將通過(guò)配水池內(nèi)的水量來(lái)滿足。以上控制過(guò)程都是在無(wú)人操作的情況下自動(dòng)完成的，運(yùn)行后取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。社會(huì)效益

1.降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

2.富力泵站、鹿林加壓站采用變頻器后，實(shí)現(xiàn)了水泵的軟啟動(dòng)，減少了工頻啟動(dòng)水泵時(shí)所造成的對(duì)水泵、管路、閘閥等的沖擊，增加了設(shè)備的使用壽命，減少了設(shè)備的維修量。

3.富力泵站根據(jù)設(shè)定的壓力實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行恒壓供水；鹿林加壓站通過(guò)來(lái)水量和南山配水池的水位實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行。以上運(yùn)行過(guò)程都是在變頻器內(nèi)PLC的控制下運(yùn)行的，無(wú)需泵站運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和頻繁操作水泵，減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.變頻器的使用使電機(jī)從零轉(zhuǎn)速啟動(dòng)，避免了工頻啟動(dòng)電流大所造成的對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，節(jié)省了設(shè)備投資。

5.變頻器具有完善、靈敏的故障檢測(cè)、診斷、報(bào)警、跳閘等功能，保證電機(jī)水泵始終安全運(yùn)行。

經(jīng)濟(jì)效益

1.富力泵站、鹿林加壓站通過(guò)安裝變頻器調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制水泵的供水量，避免了因采用調(diào)節(jié)出水閘閥的開(kāi)度來(lái)水泵供水量而消耗在閥板的能量損失，大大地節(jié)省電能。

富力泵站3#機(jī)組（355KW/6KV）在壓力為0.76Mpa流量為900m3 /h時(shí)工頻運(yùn)行的電流為33.5A。而在相同的壓力、流量的情況下，變頻運(yùn)行的電流為27.3A。富力泵站安裝變頻器至今運(yùn)行半年共節(jié)電：

P=1.732UICOS∮t

=1.732×6KV×（33.5-27.3）A×0.88×24H×180天

=24.5萬(wàn)千瓦時(shí)

以每千瓦時(shí)電0.5元計(jì)算可節(jié)資：0.5元/千瓦時(shí)×24.5萬(wàn)千瓦時(shí)=12.25萬(wàn)元

2.鹿林加壓站1#機(jī)組（132KW/0.38KV）在壓力為0. 60Mpa流量為350m3 /h時(shí)工頻運(yùn)行的電流為210A。而在相同的壓力、流量的情況下，變頻運(yùn)行的電流為180A。富力泵站安裝變頻器至今運(yùn)行半年共節(jié)電：

P=1.732UICOS∮t

=1.732×0.38KV×（210-180）A×0.88×24H×180天

=7.5萬(wàn)千瓦時(shí)

以每千瓦時(shí)電0.5元計(jì)算可節(jié)資：0.5元/千瓦時(shí)×7.5萬(wàn)千瓦時(shí)=3.75萬(wàn)元

3.按此方式運(yùn)行南部系統(tǒng)一年可節(jié)電64萬(wàn)千瓦時(shí)，可節(jié)約資金32萬(wàn)元。

變頻器運(yùn)行的規(guī)劃

富力泵站機(jī)械室內(nèi)沒(méi)有取暖設(shè)施，在沒(méi)有安裝變頻器前電機(jī)運(yùn)行電流高，電機(jī)本身產(chǎn)生的熱量就能滿足機(jī)械室內(nèi)冬季的取暖問(wèn)題；安裝變頻器后，電機(jī)運(yùn)行電流低其產(chǎn)生的熱量已無(wú)法滿足室溫的要求。變頻器的變壓器、功率模塊均是發(fā)熱元件，通過(guò)風(fēng)機(jī)的強(qiáng)排風(fēng)對(duì)其進(jìn)行冷卻，單位正在設(shè)計(jì)將熱源進(jìn)行收集、利用，用其解決泵房冬季取暖的問(wèn)題。

利用變頻器支持Profibus、Modbus、TCP/IP等種通訊協(xié)議，將變頻器的運(yùn)行參數(shù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端系統(tǒng)調(diào)度室，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。還可以通過(guò)上位機(jī)對(duì)變頻器進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對(duì)變頻器的啟動(dòng)、停車、設(shè)定運(yùn)行頻率、查看故障記錄等控制操作，除安排必要的維修人員外可實(shí)現(xiàn)無(wú)人看守，從而降低勞動(dòng)力。

第6篇：變頻供水系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：PLC；變頻器；恒壓供水

中圖分類號(hào)：TN773文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)于用水的需求量和要求也越來(lái)越高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和向工業(yè)和民用領(lǐng)域的不斷滲透，幾乎所有領(lǐng)域都在使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)中加入自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠使控制更加靈活多變，直觀性強(qiáng)，控制精度高，不需要浪費(fèi)大量的勞動(dòng)力，因此計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)在國(guó)民生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

1、系統(tǒng)的控制要求

恒壓供水是指在供水網(wǎng)中用水量發(fā)生變化時(shí)，需要保持出水口壓力不變的供水方式。供水網(wǎng)系出口壓力值是根據(jù)用戶需求確定的。傳統(tǒng)的恒壓供水方式是采用水塔、高位水箱、氣壓罐等設(shè)施實(shí)現(xiàn)的。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)和PLC技術(shù)的日益成熟和廣泛的應(yīng)用，利用先進(jìn)的控制算法和智能的控制設(shè)備有機(jī)結(jié)合組成的自動(dòng)供水系統(tǒng)以其良好的性能和操作性受到了越來(lái)越多用戶的青睞。

2、恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成

PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)的恒壓變流量供水功能，是通過(guò)變頻器、PLC、接觸器和繼電器對(duì)水泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效控制而實(shí)現(xiàn)的，其中系統(tǒng)的核心是PLC和變頻器。在運(yùn)行設(shè)備時(shí)，水泵的出水管處設(shè)置一個(gè)壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將監(jiān)控信號(hào)傳輸至PLC，再由PLC將這一反饋信號(hào)與壓力設(shè)定值進(jìn)行比較、PID運(yùn)算等處理后，輸出標(biāo)準(zhǔn)的控制信號(hào)至變頻控制器的模擬信號(hào)輸入端，控制變頻器的輸出頻率，進(jìn)而對(duì)水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，并確保其轉(zhuǎn)速與管網(wǎng)內(nèi)所需流量的一致性，以此實(shí)現(xiàn)恒壓變量供水的最終目的。

圖一 變頻器恒壓供水系統(tǒng)

3、控制器件的選擇

3.1、PLC可編程控制器

水泵M1、M2、M3、M4可變頻運(yùn)行也可工頻運(yùn)行，通過(guò)8個(gè)交流接觸器實(shí)現(xiàn)4臺(tái)泵的工頻和變頻運(yùn)行切換。每個(gè)接觸器需接入PLC兩個(gè)輸入點(diǎn)(接觸器狀態(tài)的常開(kāi)和常閉點(diǎn))，一個(gè)輸出點(diǎn)(線圈控制)。8個(gè)交流接觸器共需要16個(gè)輸入點(diǎn)，8個(gè)輸出點(diǎn)。4臺(tái)電機(jī)的熱繼電器需4個(gè)輸入點(diǎn);變頻器控制需要4個(gè)輸入點(diǎn)(運(yùn)行、準(zhǔn)備好、故障和報(bào)警)，5個(gè)輸出控制點(diǎn)(電源接觸器、啟動(dòng)/停止、恒速1、恒速2、斜率)。因此，本恒壓供水系統(tǒng)共需數(shù)字輸入點(diǎn)24個(gè)，數(shù)字輸出點(diǎn)13個(gè)，選用西門子S7－200(CPU226XP)PLC即可滿足要求， PLC自帶24個(gè)DI輸入和16個(gè)DO輸出。另外，需要3個(gè)模擬量輸入回路:管網(wǎng)出水壓力信號(hào)、水箱水位信號(hào)、變頻器運(yùn)行頻率反饋信號(hào);1個(gè)模擬量控制回路:變頻器轉(zhuǎn)速給定信號(hào)。選配1個(gè)PLC的擴(kuò)展模塊EM235，配置有4個(gè)12位的模擬量輸入口和1個(gè)12位的模擬量輸出口，可以滿足模擬量的輸入輸出需要。3路輸入1路輸出，管網(wǎng)出水壓力和水箱水位信號(hào)為4～20mA的電流模擬量信號(hào)，變頻器頻率控制和反饋輸入/輸出采用的0～10V的電壓模擬量信號(hào)，直接接入EM235模塊。

3.2、硬件系統(tǒng)構(gòu)建

3.2.1、設(shè)備組成

系統(tǒng)主要硬件及其設(shè)備包括：PLC及其擴(kuò)展模塊、變頻器、水泵機(jī)組、壓力變送器、液位變送器。PLC是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒壓供水的主體控制設(shè)備，本系統(tǒng)采用西門子公司S7-200系列PLC，它執(zhí)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比較高，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。PLC與上位機(jī)之間的通信采用PC/PPI電纜，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口(PPI)協(xié)議，PC/PPI電纜可以方便實(shí)現(xiàn)PLC的通信接口RS485到PC機(jī)的通信接口RS232的轉(zhuǎn)換，用戶程序有三級(jí)口令保護(hù)，可以對(duì)程序?qū)嵤┌踩Ｗo(hù)。根據(jù)控制系統(tǒng)實(shí)際所需輸入輸出端子數(shù)目，考慮PLC端子數(shù)目要有一定的預(yù)留量，因此根據(jù)系統(tǒng)需求選用S7-200型PLC的主模塊為CPU226，另外系統(tǒng)需要1個(gè)模擬量輸入點(diǎn)和1個(gè)模擬量輸出點(diǎn)，所以需要擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展模塊選擇EM235。變頻器我們選用西門子公司的MM440，該變頻器足夠高實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的變頻調(diào)節(jié)功能，且質(zhì)量可靠、功能齊備。

3.2.2、電路設(shè)計(jì)基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)

主電路圖如圖2所示：三臺(tái)電機(jī)分別為M1、M2、M3，它們分別為1#、2#、3#水泵。接觸器QA1、QA2、QA3分別控制M1、M2、M3的變頻頻運(yùn)行；接觸器QA5、QA6、QA7分別控制M1、M2、M3的工頻頻運(yùn)行；BB1-BB6分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器；QA0、QA10、QA11、QA11分別為變頻器和三臺(tái)水泵電機(jī)主電路的隔離開(kāi)關(guān)。本系統(tǒng)采用三泵循環(huán)變頻運(yùn)行方式，即3臺(tái)水泵中只有1臺(tái)水泵在變頻器控制下做變速運(yùn)行以控制供水壓力，其余水泵在工頻下做恒速運(yùn)行，在用水量小的情況下，只用一臺(tái)水泵以變頻模式運(yùn)行供壓，當(dāng)單臺(tái)變頻泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)3h，則要切換下一臺(tái)水泵以變頻模式運(yùn)行，此即“倒泵功能”，這樣能夠有效避免某一臺(tái)水泵工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成損失。故此在同一時(shí)間內(nèi)只有一臺(tái)水泵處在變頻模式下運(yùn)行，但三臺(tái)水泵可以相互切換輪流做變頻泵。

圖二 變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖

3.3、恒壓供水的實(shí)現(xiàn)

在設(shè)計(jì)供水泵時(shí)，制動(dòng)出兩種控制方式，即自動(dòng)控制和手動(dòng)控制。自動(dòng)控制模式下，PLC在對(duì)檢測(cè)的壓力差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)后，再將調(diào)整頻率輸送至變頻器以控制水泵的起停和轉(zhuǎn)速，從而將水壓控制在設(shè)定范圍內(nèi)，即恒壓系統(tǒng)自動(dòng)控制。在手動(dòng)控制模式下，控制人員要以手動(dòng)的形式在上位機(jī)上對(duì)3臺(tái)水泵的頻率進(jìn)行設(shè)定，再直接啟動(dòng)系統(tǒng)即可。

如果電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到上限，并保持一定的時(shí)間后，水壓的反饋值始終未能達(dá)到設(shè)定值，則該泵需切換至工頻狀態(tài)，另一臺(tái)泵則切換至變頻狀態(tài)，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，水壓反饋值將會(huì)達(dá)到設(shè)定值，此后電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)維持平衡;而一旦無(wú)法達(dá)到給定值，則按照上述方法，將這幾臺(tái)水泵逐個(gè)變頻起動(dòng)，同時(shí)工頻掛網(wǎng)開(kāi)始運(yùn)行。如果其反饋壓差大于設(shè)定值時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至某轉(zhuǎn)速值后，管道中的水壓將達(dá)到設(shè)定值，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定。若兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)行中，其中一臺(tái)變頻，一臺(tái)工頻，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降到下限值一定時(shí)間后，仍超轉(zhuǎn)速，變頻泵停車，切換原工頻泵到變頻運(yùn)行，電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，在電機(jī)轉(zhuǎn)速下降到那個(gè)設(shè)定范圍后，水壓信號(hào)便達(dá)到給定值。

3.4、注意事項(xiàng)

變頻器要與供水泵相匹配，若變頻器頻率遠(yuǎn)大于供水泵功率，會(huì)產(chǎn)生控制精度降低、資源浪費(fèi)的現(xiàn)象發(fā)生，整套系統(tǒng)性能也會(huì)下降，同樣也不能選擇變頻器頻率遠(yuǎn)小于供水泵功率。線路接好后，要對(duì)變頻器進(jìn)行初始參數(shù)設(shè)置，不準(zhǔn)直接運(yùn)行。對(duì)變頻器進(jìn)行快速設(shè)置，以確定變頻器的工作參數(shù)，以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使系統(tǒng)水泵運(yùn)行數(shù)量和負(fù)荷相匹配。在實(shí)際運(yùn)行中，要對(duì)積分項(xiàng)和比例項(xiàng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，來(lái)確保系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)反應(yīng)速度。為加快反應(yīng)速度，可增加比例項(xiàng)，再增加積分項(xiàng)，來(lái)達(dá)到優(yōu)化響應(yīng)速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。

4、結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行了測(cè)試，系統(tǒng)能夠根據(jù)管道壓力的實(shí)時(shí)情況與設(shè)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)反饋結(jié)果對(duì)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，以達(dá)到控制管道壓力的目的。上位監(jiān)控軟件能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)啟、停的控制，手動(dòng)和自動(dòng)模式的切換，調(diào)整系統(tǒng)的控制參數(shù)，顯示當(dāng)前壓力、各水泵的工作狀態(tài)、變頻器的頻率輸出值等參數(shù)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)恒壓供水系統(tǒng)的監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋星.基于組態(tài)、變頻器和PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)[D].安徽大學(xué),2010.

[2]羅雪蓮.PLC控制的變頻器恒壓供水系統(tǒng)[J].變頻器世界,2005,02:97-99.

第7篇：變頻供水系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：恒壓供水系統(tǒng)；PLC控制；變頻器；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1概述

可編程邏輯控制器（PLC）及其網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的支柱之一，由于近年來(lái)PLC的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、圖形顯示、聯(lián)網(wǎng)通信功能得到了很大的加強(qiáng)，使得PLC得以向過(guò)程控制滲透和發(fā)展。過(guò)程控制通常是指工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)的或按一定周期進(jìn)行的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制。在過(guò)程控制領(lǐng)域，PID是最主要的調(diào)節(jié)器之一，其原理簡(jiǎn)單、適用性和魯棒性強(qiáng)，最突出的特點(diǎn)是它不依賴于對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，因此可以解決工業(yè)過(guò)程精確建模時(shí)的困難。

而變頻恒壓供水系統(tǒng)存在如下不足：

（1） 山于供水系統(tǒng)出口壓力與實(shí)際用水需求存在較大的滯后性，供水系統(tǒng)存在較大的周期性壓力波動(dòng)。

（2） 變頻范圍只有在離心泵的特性曲線最佳工作范圍內(nèi)，也就是下調(diào)頻率10%-30%才能顯示出其最大的節(jié)能效益，如再往下調(diào)頻率，就會(huì)出現(xiàn)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)而不出水的情況，即超出了離心泵的極限工作范圍。

（3） 在深夜用水量很小的時(shí)候，水泵在變頻器控制下較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)低頻運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)水泵機(jī)械工作不利，同時(shí)耗能增加，約為額定功率的25%。針對(duì)上述問(wèn)題，以PLC為核心，采用模糊控制技術(shù)和壓力補(bǔ)償策略實(shí)現(xiàn)的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)較好地解決了上述問(wèn)題。

2 系統(tǒng)組成及實(shí)現(xiàn)原理

該系統(tǒng)由多臺(tái)水泵機(jī)組成（根據(jù)需要）、一臺(tái)泵類專用變頻器、一臺(tái)可編程控制器，再家加上電磁閥、壓力傳感器等組成，水泵機(jī)組中，根據(jù)需要可以選取多種流量的水泵，以滿足不同時(shí)段的需要。

PLC根據(jù)輸入量與設(shè)定量的差及其變化率，通過(guò)模糊控制器的處理，輸出模擬信號(hào)至變頻調(diào)速器，變頻調(diào)速器控制水泵的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)管道內(nèi)的實(shí)際壓力值趨向于設(shè)定壓力值，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的恒壓供水。對(duì)于多臺(tái)泵調(diào)速的方式，系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算判定目前是否已達(dá)到設(shè)定壓力，決定是否增加（投入）或減少（撤出）水泵。采用變頻器循環(huán)工作方式，多臺(tái)電機(jī)均可設(shè)置在變頻方式下工作。

當(dāng)變頻器工作在50Hz而管道壓力仍低于設(shè)定壓力的下限時(shí)，PLC便自動(dòng)將該泵切換到工頻運(yùn)行，同時(shí)自動(dòng)低速啟動(dòng)第一臺(tái)水泵，控制其變頻運(yùn)行，直到達(dá)到設(shè)定壓力；當(dāng)變頻器工作30Hz管道壓力仍處于高限時(shí)，一方面PLC自動(dòng)控制停掉工頻運(yùn)行電機(jī)；另一方面，將適當(dāng)提升變頻器工作頻率，以保證壓力的穩(wěn)定，然后進(jìn)入正常調(diào)整狀態(tài)。當(dāng)只有一臺(tái)電機(jī)運(yùn)行且處于變頻方式而水壓仍處于超限時(shí)，則切換到小流量水泵進(jìn)行變頻運(yùn)行（通常稱為夜間模式）。

在變頻壓頻切換時(shí)，對(duì)設(shè)定的壓力值自動(dòng)作適當(dāng)調(diào)整，以避免在變頻壓頻之間頻繁切換。另外，也可通過(guò)比例閥進(jìn)行管道壓力調(diào)整，讓電機(jī)工作于高效范圍，同時(shí)減小管道壓力波動(dòng)。

系統(tǒng)硬件包括以下幾個(gè)部分：PLC處理器、基于Device Net 的設(shè)備網(wǎng)、Flex I/O模塊、主回路、控制器回路、變頻器及操作終端等。系統(tǒng)原理圖如下圖1所示。

3 PLC控制程序設(shè)計(jì)

根據(jù)上述原理分析，可以選用三菱Q系列的可編程序控制器，該系列PLC具有體積小、性能好、模塊組合方便等特點(diǎn)。根據(jù)需要，CPU模塊可選 Q OOJ CPU制系統(tǒng)模塊，再增加QX10、QY10、Q64DA、Q64AD等模塊就可完成相應(yīng)的工作，PLC控制系統(tǒng)如圖2。

經(jīng)電容的劇烈變化電流中的高頻成分將被抑制掉，電源電壓波動(dòng)和瞬時(shí)變化也被抑制。多點(diǎn)接地法不但使放大器本身產(chǎn)生極小的噪聲，而且使放大器對(duì)噪聲有了良好的抑制能力，大大降低系統(tǒng)噪聲。

此種接地方式可有效地防止因地線電感及電容引起的干擾，但由于接地點(diǎn)間存在電位差，會(huì)使其噪聲較大，不適合于低頻工作，適用于10MHz以上的方式。在多點(diǎn)接地方式的多級(jí)電路中，必須注意排列各中一元電路的接地順序，其原則是應(yīng)保證地線電流由小信號(hào)單元流向大信號(hào)單元，否則，就會(huì)引起干擾。

3.1 減小公共阻抗中的電感成分

盡可能降低公共阻抗，這樣公共地線上的電壓也隨之減小，從而控制公共阻抗變頻器的噪聲。公共阻抗除了電阻外，還包含有容抗和感抗。由于噪聲往往具很高的頻率成分，所以，對(duì)于公共阻抗就不應(yīng)單純地只看到它的電阻成分。常用的電線、印刷板上的印刷線，在高頻時(shí)其等效電路是由電阻和電感串聯(lián)而成的，頻率越高，感抗成分占整個(gè)阻抗的比例就越大。在電路中電感產(chǎn)生的噪聲電壓要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻成分所產(chǎn)生的噪聲電壓。

無(wú)論是導(dǎo)線還是印刷線，其形成的公共阻抗中，電感成分是產(chǎn)生噪聲電壓的主要因素，所以在布線和設(shè)計(jì)印刷線路板時(shí)，要盡量降低作為公共阻抗的濘線或印刷線所含的電感量。對(duì)于地線可選用盡可能粗的濘線，有條件時(shí)可采用電感量很小的銅板條；印刷線路的地線也要盡量做到短而粗，必要時(shí)可用大體積的銅箔作為地線來(lái)降低其阻抗。

結(jié)語(yǔ)

PLC作為在工業(yè)控制中占主要地位的基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)、監(jiān)視和控制，非常適合于生產(chǎn)過(guò)程中的工業(yè)控制。這里使用PLC及其I/O擴(kuò)展模塊在自行設(shè)計(jì)的恒壓供水系統(tǒng)中進(jìn)行PID控制，獲得了滿足系統(tǒng)要求的控制參數(shù)，并通過(guò)De-vice Net實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低廉且穩(wěn)定性較高。

參考文獻(xiàn)

[1]阮友德，2l世紀(jì)高等職業(yè)教育機(jī)電類規(guī)劃教材[M].北京：人民郵電出版社.

[2]呂國(guó)芳，劉希濤.基于PLC的PID控制算法在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[M].自動(dòng)化儀表，2005，6（ 8）：52-53.

第8篇：變頻供水系統(tǒng)范文

關(guān)鍵詞：恒壓；變頻；供水系統(tǒng)

現(xiàn)代電力應(yīng)用中，對(duì)我國(guó)的國(guó)標(biāo)電力50Hz的頻率進(jìn)行改變從而實(shí)現(xiàn)的交流電控制手段被稱為變頻技術(shù)，整個(gè)技術(shù)的核心元件是變頻器裝置。通過(guò)變頻器可以對(duì)我國(guó)50Hz的交流電進(jìn)行頻率改變，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)變化，即通過(guò)變頻器的運(yùn)用將國(guó)標(biāo)50Hz的交流電變化為頻率在30Hz到130Hz之間的浮動(dòng)變化。同時(shí)，電壓的應(yīng)用范圍也擴(kuò)大至142v到270V之間，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載的合理利用，并達(dá)到一定降低功耗、減小損耗、延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命的效果。

下面一起來(lái)認(rèn)識(shí)一下基本解決臺(tái)站職工生活用水問(wèn)題的變頻恒壓供水系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)組成如圖1所示。

由圖1可以看出：1臺(tái)最新性能PID變頻控制柜、1個(gè)3噸的儲(chǔ)水箱、1個(gè)壓力罐、1個(gè)壓力表和2臺(tái)水泵并聯(lián)組成了尖端加壓供7k系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以自動(dòng)運(yùn)行來(lái)保證用戶的恒壓不定量用水需求，同時(shí)保證整個(gè)供水管網(wǎng)壓力始終穩(wěn)定，系統(tǒng)始終處在一個(gè)相對(duì)高效節(jié)能的環(huán)境下，運(yùn)用變頻器的目的是自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的運(yùn)行速度并調(diào)動(dòng)單臺(tái)或者多臺(tái)的水泵參與系統(tǒng)的運(yùn)行或者停止，從而使得整個(gè)供水系統(tǒng)始終保持在一個(gè)較為理想的恒壓環(huán)境下，操作簡(jiǎn)單。

1.1 恒壓供水變頻控制柜

恒壓供水變頻控制柜主要由藍(lán)智（LANZ）變頻恒壓供水控制器和深圳市英威騰電氣股份有限公司生產(chǎn)的變頻控制器組成。一體化主板式結(jié)構(gòu)、除液晶顯示彈性鍍金插針外無(wú)任何多余線路插針或排線連接，適用EN，ANSI，UL，ASTM，ISTA國(guó)際運(yùn)輸及儀器設(shè)備運(yùn)行震動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。整板設(shè)計(jì)，故障點(diǎn)少、電氣結(jié)構(gòu)性能更穩(wěn)定。線路板全面三防（防潮、防鹽霧、防霉）處理，以此來(lái)保證電子線路的元器件始終保持在干燥穩(wěn)定的環(huán)境下，以免受到侵蝕，提升設(shè)備的穩(wěn)定性和安全系數(shù)。

變頻控制柜是整個(gè)系統(tǒng)的核心。其主要功能及功能參數(shù)表如下：

（1）主要功能。整機(jī)簡(jiǎn)約設(shè)計(jì)，操作方便，內(nèi)容豐富。在面板上可以任意手動(dòng)、自動(dòng)控制任何一臺(tái)泵。工頻、變頻運(yùn)行雙色燈區(qū)別指示。

全液晶中文參數(shù)顯示，數(shù)據(jù)清晰可見(jiàn)，有故障系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)生聲光報(bào)警，并提供設(shè)備供應(yīng)商聯(lián)系方式。便捷的故障查詢功能：可保存10條故障信息，方便了解控制器系統(tǒng)的運(yùn)行情況。具備時(shí)間、日期和密碼設(shè)定功能。選用模糊控制手段，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化，整個(gè)系統(tǒng)容易上手，設(shè)備反應(yīng)快，精細(xì)化程度高，切換泵時(shí)對(duì)管網(wǎng)壓力沖擊小。系統(tǒng)有定時(shí)換泵功能，從而避免水泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，科學(xué)分配泵組運(yùn)行時(shí)間，提高水泵壽命。

超高壓力、無(wú)水、壓力信號(hào)、防爆壓力等自動(dòng)檢測(cè)功能，避免爆管和設(shè)備損壞，安全穩(wěn)定。

故障自動(dòng)檢測(cè)屏蔽功能，系統(tǒng)判斷出某一臺(tái)水泵無(wú)法工作的條件下，可以自動(dòng)跳過(guò)該水泵，對(duì)其余的水泵根據(jù)需要開(kāi)機(jī)。

可以根據(jù)實(shí)際的用水需求相應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，壓力調(diào)節(jié)精度達(dá)到小于+0.01MPa。

反饋信號(hào)全部采用光電隔離，抗干擾功能更強(qiáng)大。

完善的變頻器和電機(jī)電路保護(hù)系統(tǒng)，有效地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。

系統(tǒng)內(nèi)所有的水泵互為主備，并自檢故障水泵，可按新的需要組合控制。

（2）功能參數(shù)表，如表1所示。

1.2 儲(chǔ)水箱

該5立方儲(chǔ)水箱采用不銹鋼材質(zhì)，有1個(gè)自來(lái)水進(jìn)水口、1個(gè)方便清洗水箱或?qū)λ溥M(jìn)行維修時(shí)的排水口、1個(gè)浮球閥和1個(gè)磁浮子式液位計(jì)。

（1）浮球閥是由曲臂和浮球等部件組成的閥門，可用來(lái)自動(dòng)控制水塔或水池的液面。具有保養(yǎng)簡(jiǎn)單，靈活耐用，液位控制準(zhǔn)確度高，水位不受水壓干擾且開(kāi)閉緊密不漏水等特點(diǎn)；（2）液位計(jì)是物位儀表的一種。用來(lái)測(cè)量容器中液體介質(zhì)的高低。

1主1副2臺(tái)水泵均采用臺(tái)州新界機(jī)電有限公司生產(chǎn)型號(hào)為Y68022三相異步電動(dòng)機(jī)。額定功率1.1kW、額定電壓380V.額定電流2.51A、頻率50Hz、額定轉(zhuǎn)速2800r/min、重量?jī)H為12kg。

1.3 壓力罐設(shè)備

所謂壓力罐，即通過(guò)對(duì)密閉罐體內(nèi)的空氣進(jìn)行增減壓來(lái)維持貯水量變化時(shí)罐體相同的水壓，因此也可以稱之為氣壓給水設(shè)備。壓力罐是整個(gè)系統(tǒng)的重要元件，連接水泵和供水管網(wǎng)，開(kāi)啟水泵后，水泵一邊向系統(tǒng)內(nèi)用戶供水，一邊向壓力罐供水，壓力罐水位的不斷上漲使得罐內(nèi)氣體不斷被壓縮，管網(wǎng)壓力也隨之增加。當(dāng)壓力增長(zhǎng)到系統(tǒng)預(yù)先設(shè)計(jì)的數(shù)值時(shí)，罐體頂部的壓力氣表接通觸點(diǎn)，系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，水泵供電電路斷開(kāi)，停止工作。當(dāng)管網(wǎng)用戶用水量持續(xù)增大，在壓縮氣體作用下，儲(chǔ)水罐內(nèi)的水被不斷壓入管網(wǎng)系統(tǒng)，隨著壓力罐水位降低，罐體體壓力也在不斷減小。當(dāng)壓力進(jìn)一步縮減至壓力數(shù)值下限時(shí)，電接點(diǎn)壓力表發(fā)出指令，水泵導(dǎo)通，開(kāi)始工作。一般情況下，整個(gè)系統(tǒng)處于無(wú)人值守狀態(tài)即可，系統(tǒng)依照用水量變化，自行調(diào)節(jié)水泵的導(dǎo)通和斷開(kāi)狀態(tài)，從而保證系統(tǒng)壓力降低時(shí)水泵可向管網(wǎng)供水。我臺(tái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用的壓力罐為隔膜式壓力罐。

1.4 遠(yuǎn)傳壓力表

遠(yuǎn)傳壓力表適用于測(cè)量對(duì)鋼及銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質(zhì)的壓力。因?yàn)樵陔娮柽h(yuǎn)傳壓力表內(nèi)部設(shè)置一滑線電阻式發(fā)送器，故可把被測(cè)值以電量傳至遠(yuǎn)離測(cè)量的二次儀表上，以實(shí)現(xiàn)集中檢測(cè)和遠(yuǎn)距離控制。

2 系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 有效地杜絕了水壓不足的問(wèn)題

穩(wěn)壓變頻裝置的運(yùn)用使得所有的用水設(shè)備都能保持水壓的始終恒定。密閉的系統(tǒng)環(huán)境，從根本上杜絕了傳統(tǒng)屋頂水箱密封性差的缺陷。取代傳統(tǒng)的屋頂水箱供水方式，消除了水污染的源頭。相應(yīng)地降低了建筑成本，提高了建筑物屋頂?shù)确轿坏睦寐?。取消傳統(tǒng)的屋頂水箱，使建筑受力減小，使得建筑物的建筑成本降低。

2.2 節(jié)約電能，縮小占地面積

采用變頻技術(shù)，水泵根據(jù)實(shí)際用水需求自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，提高了設(shè)備的效率，并且系統(tǒng)不需要龐大的屋頂水箱和遠(yuǎn)距離傳輸管線，施工量和施工期都大為縮減。

2.3 全自動(dòng)化控制系統(tǒng)

系統(tǒng)全部實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)，菜單多樣性，可以根據(jù)實(shí)際用水量實(shí)現(xiàn)水壓的精確控制。專用自主開(kāi)發(fā)，具有多樣化功能，能夠提供尖端水準(zhǔn)的精密控制。

3 實(shí)際使用中存在的問(wèn)題

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念為：當(dāng)水壓達(dá)到設(shè)定壓力后，水泵停止工作，進(jìn)入休眠狀態(tài)；當(dāng)壓力下降到喚醒壓力時(shí)，啟動(dòng)水泵工作。

商丘骨干發(fā)射臺(tái)臺(tái)站主樓為3層，而變頻供水系統(tǒng)安裝在室外空闊的地方，系統(tǒng)的出水口距離主樓約50米。

系統(tǒng)安裝初期，3樓用水明顯感覺(jué)水流忽大忽小，水壓不穩(wěn)。后經(jīng)過(guò)與廠家溝通，通過(guò)在1樓放水做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：如果一直用水，則電機(jī)一直高速運(yùn)轉(zhuǎn)，水壓相對(duì)恒定。通過(guò)多次微調(diào)變頻控制器的設(shè)定壓力、休眠頻率、休眠延時(shí)、喚醒壓力、變轉(zhuǎn)工延時(shí)、工轉(zhuǎn)變延時(shí)等關(guān)鍵參數(shù)，水壓逐漸趨于平穩(wěn)。

第9篇：變頻供水系統(tǒng)范文

【關(guān)鍵詞】 單片機(jī) 變頻器 傳感器 供水系統(tǒng)

水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，城市的生活生產(chǎn)用水主要來(lái)自由自來(lái)水公司的市政管網(wǎng)提供。然而自來(lái)水的給水壓力通常只能達(dá)到0.35-0.4MPa，一般只能滿足8層樓的用水需求，隨著廣東梅州城區(qū)的發(fā)展，城市內(nèi)的次高層和高層建筑的比例不斷增加，自來(lái)水的給水壓力已無(wú)法滿足次高層和高層建筑的生活和消防給水的要求，只能由生活小區(qū)依靠二次加壓給水設(shè)備進(jìn)行增壓給水，本人居住的老城區(qū)，自來(lái)水管網(wǎng)還是上世紀(jì)舊時(shí)代的，老化的管網(wǎng)普遍漏水，水壓力不能達(dá)到要求（偏低）。

近年來(lái)，隨著單片機(jī)和變頻調(diào)速等自動(dòng)化技術(shù)的成熟、普及和應(yīng)用，變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，根據(jù)水泵出口的壓力情況自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速，通過(guò)壓力傳感器反饋到變頻器，由變頻器產(chǎn)生頻率的高低來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而保持水壓恒定，以滿足人們對(duì)給水系統(tǒng)的要求。變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)無(wú)論是投資規(guī)模、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的給水系統(tǒng)，而且還能有效的降低能耗。

本系統(tǒng)具備同時(shí)控制三臺(tái)水泵的功能，根據(jù)不同場(chǎng)合，不同需要可以采取三臺(tái)同時(shí)運(yùn)行；二臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，一臺(tái)備用；一臺(tái)運(yùn)行，二臺(tái)備用；定時(shí)換泵等多種工作方式。水泵電機(jī)全部采用軟起動(dòng)，遵循先起動(dòng)先停止的原則，具有變頻器頻率顯示和實(shí)時(shí)壓力顯示；變頻器故障、遠(yuǎn)傳壓力表故障、欠壓超時(shí)和水位報(bào)警指示；可設(shè)定上限保護(hù)壓力，PID上升和下降周期及跟蹤周期；還可以設(shè)定哪個(gè)水泵先供電工作，達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)通過(guò)壓力傳感器自動(dòng)切斷水泵電源。無(wú)需增加水泵時(shí)時(shí)行定時(shí)換泵工作，具有強(qiáng)制換泵功能。

本系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)和變頻器為核心，在水泵的出水管道上安裝一個(gè)遠(yuǎn)傳壓力表，用于檢測(cè)管道壓力，并把出口壓力變成0～5V或4～20毫安的模擬信號(hào)，送到單片機(jī)系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換輸入端，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，送入AT89C51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理。單片機(jī)經(jīng)運(yùn)算后與設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，得出偏差值，再經(jīng)PID調(diào)節(jié)得出控制參數(shù)。經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成0～5V或0～10V的模擬信號(hào)，送入變頻器中，以控制其輸出頻率的大小，從而改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制管道壓力的目的。

當(dāng)實(shí)際管道壓力小于給定壓力時(shí)，變頻器輸出頻率上升，電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，管道壓力開(kāi)始升高；反之，變頻器頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速減小，管道壓力降低。如此上下調(diào)整多次，直到偏差值為零。這樣實(shí)際壓力圍繞設(shè)定壓力值上下波動(dòng)，保持供水壓力恒定。系統(tǒng)組成的原理如圖1所示。

1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

由單片機(jī)和變頻器組成的恒壓供水系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

本系統(tǒng)硬件以AT89C51單片機(jī)為核心，AT89C51單片機(jī)本身有4K的內(nèi)存，所以不需外擴(kuò)展內(nèi)存；系統(tǒng)的顯示部分采用4片74LS164芯片驅(qū)動(dòng)LED，LED顯示方式為靜態(tài)顯示方式，單片機(jī)的顯示信號(hào)輸出使用AT89C51的串行通訊口TXD、RXD，串行口工作于方式0，即移位寄存器方式。圖2中93C46為EEPROM（串行電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器），用于保存開(kāi)機(jī)設(shè)定時(shí)的原始參數(shù)，這樣系統(tǒng)斷電時(shí)，設(shè)定的數(shù)據(jù)能永久保存，再開(kāi)機(jī)上電時(shí)無(wú)需再重新設(shè)定參數(shù)，即可以運(yùn)行于斷電前的狀態(tài)。系統(tǒng)采用NE555組成硬件定時(shí)復(fù)位電路，可以有效防止程序死機(jī)現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)抗干擾性能。復(fù)位電路每1秒鐘向AT89C51的RESET復(fù)位端發(fā)出復(fù)位信號(hào)，根據(jù)程序的需要，通過(guò)AT89C51的P3.4端可以隨時(shí)控制復(fù)位電路的起動(dòng)和停止，當(dāng)P3.4=0時(shí)，NE555的2引腳為低電平，停止復(fù)位；當(dāng)P3.4=1時(shí)，NE555的2引腳為高電平，起動(dòng)復(fù)位。系統(tǒng)中74LS273用于對(duì)繼電器輸出狀態(tài)鎖存，以防止輸出狀態(tài)擾。ULN2003為反向驅(qū)動(dòng)芯片，同時(shí)在74LS273的CLEAR管腳外接了RC電路，用于開(kāi)機(jī)上電時(shí)清零74LS273的輸出端，這樣可以防止繼電器的誤動(dòng)作，對(duì)變頻器起到保護(hù)作用。同時(shí)在報(bào)警輸入端與CPU之間采用光耦隔離，以消除外部干擾。由于系統(tǒng)要求的響應(yīng)速度并不快，因此，系統(tǒng)A/D輸入采用8位串行ADC0831逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這樣可以節(jié)省AT89C51單片機(jī)的I/O口，降低系統(tǒng)成本。D/A輸出采用光耦隔離式D/A輸出，在報(bào)警輸入端與CPU之間也采用了光耦隔離，以消除外部干擾。這樣現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)經(jīng)AT89C51單片機(jī)運(yùn)算處理后，向變頻器發(fā)出控制信號(hào)，改變變頻器的輸出頻率，從而改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

2 變頻器功能的預(yù)置

變頻器需要預(yù)置的主要是基本運(yùn)行功能、升降速功能、保護(hù)功能等，通用變頻器都能夠這些功能。系統(tǒng)采用變頻器內(nèi)部的PID功能時(shí)，其升、降速時(shí)間由PI的預(yù)置值決定，而降速時(shí)間的預(yù)置一般不起作用。

在不采用變頻器內(nèi)部的PID功能的情況下（如采用單片機(jī)的PID控制算法），變頻器工作頻率的變化速度主要取決于預(yù)置的升、降速時(shí)間。升、降速時(shí)間過(guò)短，變頻器可能因過(guò)流或過(guò)壓而跳閘；升、降速時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)使變頻器調(diào)速系統(tǒng)反應(yīng)遲緩，造成管路中欠壓或超壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，滿足不了恒壓供水的要求。因此，升、降速時(shí)間的確定，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)調(diào)整。

（1）U/f圖形及轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能的預(yù)置。對(duì)于水泵負(fù)載，通常選擇負(fù)補(bǔ)償最大的U/f曲線；如果滿足不了轉(zhuǎn)矩要求，則依次選取彎曲較小的U/f曲線。設(shè)定該功能的同時(shí)，要設(shè)定恒速運(yùn)轉(zhuǎn)的電流限制功能。（2）運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始頻率的預(yù)置。一般情況下，水泵在低頻運(yùn)行的意義并不大，有的水泵并不能從0Hz開(kāi)始起動(dòng)，所以應(yīng)該預(yù)置運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始頻率，在運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始頻率以下，變頻器處于待機(jī)狀態(tài)，以利于更好地節(jié)能。在變頻器起動(dòng)無(wú)過(guò)流的前提下，運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始頻率可預(yù)置高一些，一般設(shè)定0～20Hz（也可通過(guò)預(yù)置下限頻率來(lái)達(dá)到此目的）。（3）載波頻率的預(yù)置。載波頻率增高，可以減小電機(jī)噪聲，但將增加對(duì)外電路的干擾，尤其是對(duì)共用電源的儀表、控制器等的干擾，并且增加輸出端對(duì)地漏電，不利于較長(zhǎng)距離的輸出。載波頻率降低，則電機(jī)噪聲增加，且輸出電流的諧波分量增大。（4）保護(hù)功能的預(yù)置。在保護(hù)功能中，輸出電流限制功能和過(guò)負(fù)荷報(bào)警功能，兩者的出廠值是相同的。如果前者功能動(dòng)作，則降低輸出頻率或減緩升速過(guò)程中的頻率變化；后者功能動(dòng)作，則報(bào)警停機(jī)。為使系統(tǒng)更好地工作，不出現(xiàn)停機(jī)，輸出電流限制功能的預(yù)置值應(yīng)比過(guò)負(fù)荷報(bào)警功能的預(yù)置值小一些。

從實(shí)際運(yùn)行效果來(lái)看，水泵電機(jī)起動(dòng)平穩(wěn)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能良好，系統(tǒng)響應(yīng)的穩(wěn)定時(shí)間在30秒內(nèi)，穩(wěn)態(tài)性能穩(wěn)定在±0.02MPa之間，抗干擾能力強(qiáng)，滿足了實(shí)際控制的需要。

自來(lái)水對(duì)人們的生活越來(lái)越重要，人們對(duì)供水的安全可靠性的要求不斷提高。給水壓力與流量對(duì)用戶的用水質(zhì)量具有直接影響，因而對(duì)給水水壓、流量的控制，直接影響到給水系統(tǒng)的供水質(zhì)量。給水泵組是一種長(zhǎng)期運(yùn)行的用電設(shè)備，節(jié)約泵組的電耗，對(duì)國(guó)家節(jié)能減排意義非常重大。把先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)、節(jié)能技術(shù)等應(yīng)用于給水領(lǐng)域。針對(duì)城市高層建筑和消防供水系統(tǒng)的實(shí)際情況，以單片機(jī)和變頻器為主要單元組成變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。采用自動(dòng)控制原理實(shí)現(xiàn)對(duì)供水壓力的連續(xù)監(jiān)督和控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)加、減速，自動(dòng)完成各泵的輪休、泵組軟啟動(dòng)及無(wú)沖擊切換，使水壓平穩(wěn)過(guò)渡，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，提高供水水量，降低能耗。在傳統(tǒng)的變頻調(diào)速方式上大大的提高了調(diào)速系統(tǒng)的性能。通過(guò)本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、研究及應(yīng)用，不僅能夠節(jié)約水資源，減少設(shè)備維護(hù)，而且該系統(tǒng)結(jié)合高層建筑生活供水與消防供水于一體，在節(jié)約能源與水資源的前提下，既保證居民的生活用水，又提高了消防安全系數(shù)。具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

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