【文章內(nèi)容簡介】 間的預(yù)置來延長停機過程，使動態(tài)轉(zhuǎn)矩大為減小，從而徹底消除了水錘效應(yīng)。 。此外，由于水泵平均轉(zhuǎn)速下降、工作過程中平均轉(zhuǎn)矩減小的原因，使:(1)葉片承受的應(yīng)力大為減小。(2)軸承的磨損也大為減小。所以，采用了變頻調(diào)速以后，水泵的工作壽命將大大延長. 由于變頻恒壓供水基本上都采用了變頻啟動，啟動頻率低，啟動電流小，因此，除了對供水機泵和供水管網(wǎng)有保護作用，對供水電機和電網(wǎng)也有良好的保護作用。 本章分析了供水系統(tǒng)的基本特性。根據(jù)揚程特性曲線和管阻特性曲線可以看出用水流量和供水流量處于平衡狀態(tài)時系統(tǒng)穩(wěn)定運行。在供水系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速是由于水泵的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，所以調(diào)速控制方式要比閥門控制方式作用:可以消除水錘效應(yīng)，減少電機電網(wǎng)沖擊，延長系統(tǒng)的運行壽命。三 變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理 從變頻恒壓供水的原理分析可知，該系統(tǒng)主要有壓力傳感器、壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、用恒壓控制單元使變頻器控制一臺水泵或循環(huán)控制多臺水泵，實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機的軟啟動以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時還要能對運行數(shù)據(jù)進行傳輸。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)要求，有以下幾種方案可供選擇。(1)有供水基板的變頻器+水泵機組+壓力傳感器 這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，它將Pm調(diào)節(jié)器和P比 可編程控制器等硬件集成在 變頻器供水基板上，通過設(shè)置指令代碼實現(xiàn)PLC 和PID等電控系統(tǒng)的功能。它雖然簡化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但在壓力設(shè)定和壓力反饋值的顯示方面比 較麻煩，無法自動實現(xiàn)不同時段的不同恒壓要求，在調(diào)試時，PID調(diào)節(jié)參數(shù)尋優(yōu)困難，調(diào)節(jié)范圍小，系、動態(tài)性能不易保證。 (2)通用變頻器十單片機(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)十人機界面+壓力傳感器。 這種方式控制精度高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便，具有較高的性能價格比，但開發(fā)周期長，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場調(diào)試的靈活性差，同時變頻器在運行時，將產(chǎn)生干擾，變頻器的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，所以必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)適用于某一特定領(lǐng)域的小容量的變頻恒壓供水中。 (3)通用變頻器+PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制卜人機界面+壓力傳感器 這種控制方式靈活方便。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。通用性強，由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種 規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。在硬件設(shè)計上，只需確定P比 的硬件配置和拍 的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時，可以方便地通過PC機來改變存貯器中的控制 程序，所以現(xiàn)場調(diào)試方便。同時由于P比 的抗干擾能力強、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。因此該系統(tǒng)能適用于各類不同要求的恒壓供水場合，并且與供水機組的容量大小無關(guān)。通過變頻恒壓供水系統(tǒng)我們可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機構(gòu)、信號檢測、控制系統(tǒng)、人機界面、通訊接口以及報警裝置等部分組成。.不執(zhí)行機構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng).通常這些水泵包括:(1)調(diào)速泵:是由變頻調(diào)速器控制、可以進行變頻調(diào)整的水泵，用以根據(jù)用水量的變化改變電機的轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的水壓恒定。(2)恒速泵:水泵運行只在工頻狀態(tài)，速度恒定，它們用以在用水量增大而調(diào)速泵的最大供水能力不足時，對供水量進行定量的補充. 此外，通常一些變頻系統(tǒng)還會增設(shè)附屬小泵，它只運行于啟、停兩種工作狀態(tài)，用以在用水量很小的情況下(例如:夜間)對管網(wǎng)用水量進行少量的補充. 在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測的信號包括水壓信號、液位信號和報警信號: (l)水壓信號:它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號。此信號是模擬信號，讀入PLC時，需進行 冉刃 轉(zhuǎn)換。另外為加強系統(tǒng)的可靠性，還需對供水的上限壓力和下限壓力用電接點壓力表進行檢測。檢測結(jié)果可以送給PLC，作為數(shù)字量輸入。(2)液位信號:它反映水泵的進水水源是否充足。信號有效時。控制系統(tǒng)要對系統(tǒng)實施保護控制，以防止水泵空抽而損壞電機和水泵。此信號來自在安裝于水源處(在樂山第一水廠設(shè)計中，為清水池水位)的液位傳感器。 (3)報警信號:它反映系統(tǒng)是否正常運行，水泵電機是否過載、變頻器是否有異常，該信號為開關(guān)量信號。 供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器(P比 系統(tǒng))、變頻器和電控設(shè)備三個部分: (1)供水控制器:它是整個變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對系統(tǒng)中的壓力、液位、報警信號進行采集，對來自人機接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進行分析、實施控制算法，得出對執(zhí)行機構(gòu)的控制方案，通過變頻調(diào)速器和接觸器對執(zhí)行機構(gòu)(即水泵成行控制. (2)變頻器:的控制信號改變調(diào)速泵的運行頻率，完成對調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。根據(jù)水泵機組中水泵被變頻器拖動的情況不同，變頻器有如下兩種工作方式: 1)變頻循環(huán)式:變頻器拖動某一臺水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這臺水泵運行在50Hz時，其供水量仍不能達到用水要求，需要增加水泵機組時，系統(tǒng)先將變頻器從該水泵電機中脫出，將該泵切換為工頻的同時用變頻去拖動另一臺水泵電機。 2)變頻固定式:變頻器拖動某一臺水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這臺水泵運行在50Hz時，其供水量仍不能達到用水要求，需要增加水泵機組時，系統(tǒng)直接啟動另一臺恒速水泵，變頻器不做切換，變頻器固定拖動的水泵在系統(tǒng)運行前可以選擇。變頻器的電控設(shè)備它是由一組接觸器、保護繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等電氣元件組、手/自動切換及就地/集中等工作。 人機界面是人與機器進行信息交流的場所。通過人機界面，使用者可以更改設(shè)定壓力，修改一些系統(tǒng)設(shè)定以滿足不同工藝的需求，同時使用者也可以從人機界面上得知系統(tǒng)的一些運行情況及設(shè)備的工作狀態(tài)。人機界面還可以對系統(tǒng)的運行過程進行監(jiān)視，對報警進行顯示。 通訊接口是本系統(tǒng)的一個重要組成部分，通過該接口，系統(tǒng)可以和組態(tài)軟件以及其他的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。同時通過通訊接口，還可以將現(xiàn)代先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到本系統(tǒng)中來，例如可以對系統(tǒng)進行遠程的診斷和維護等。 作為一個控制系統(tǒng)，報警是必不可少的重要組成部分。由于本系統(tǒng)能適用于 不同的供水領(lǐng)域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運行，防止因電機過載、變頻器報警、電網(wǎng)過大波動、供水水源中斷造成故障，因此系統(tǒng)必須要對各種報 警量進行監(jiān)測，由P比 判斷報警類別，進行顯示和保護動作控制，以免造成不必要的損失。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方案有多種，有1臺變頻器控制1臺水泵的簡單控制方案，也有1臺變頻器控制幾臺水泵的方案，下面將分別加以敘述.(l)單臺變頻器控制單臺水泵單臺變頻器控制單臺水泵的控制方案在國內(nèi)通常是指是一臺變頻器控制一臺水泵。由于全部變頻系統(tǒng)中，變頻器、控制器、電機均無備份設(shè)備，出現(xiàn)問題無法切換，故目前多適用于用水量不大，對供水的可靠性要求不高的場合。該控。在這種系統(tǒng)中，由于有多臺變頻器，各水泵既可以同時變頻運行，也可以分別工頻運行，使其可靠性、安全性、可調(diào)節(jié)性大大優(yōu)于國內(nèi)常見的各種控制方式，不過在成本上，也遠遠高于目前國內(nèi)的常用的變頻恒壓供水系統(tǒng)。(2)單臺變頻器控制多臺水泵 利用單臺變頻器控制多臺水泵的控制方案適用于大多數(shù)供水系統(tǒng)，是目前應(yīng)用中比較先進的一種方案。下面以單臺變頻器控制2臺水泵的方案來說明。 控制系統(tǒng)的工作原理如下:根據(jù)系統(tǒng)用水量的變化，控制系統(tǒng)控制2臺水泵按1一2一 3一4一1的順序運行，以保證正常供水。開始工作時，系統(tǒng)用水量不多，只有 1號泵在 變頻器控制下運行，2號泵處于停止?fàn)顟B(tài)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài) 1。當(dāng)用水量增加，變頻器 輸出頻率增加，則1號泵電機的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率時，表示只有1臺水泵工作己不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時，通過控制系統(tǒng)，1號泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動2號泵電機，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)2. 當(dāng)系統(tǒng)用水高峰過后，用水量減少時，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時，表示只有 1 泵 工作已能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時，通過控制系統(tǒng)，可將 1號泵電機停運，2號泵電機仍由變頻器電源供電，這時，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)3。 當(dāng)用水量再次增加，變頻器輸出頻率增加，則2號泵電機的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到 最高輸出頻率時，表示只有1臺水泵工作已不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時，通過控制系 統(tǒng)的控制，2號泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動1號泵電機，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4. 當(dāng)控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4時，用水量又減少，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時，表示 只有1臺水泵工作已能滿足系統(tǒng)供水的要求，此時，通過控制系統(tǒng)的控制，2號泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動1號泵電機，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4。當(dāng)控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4時，用水量又減少，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時，表示只有1臺水泵工作已能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時，通過控制系統(tǒng)的控制，可將2號泵電機停運，1號泵電機仍由變頻器供電，這時，控制系統(tǒng)又回到了狀態(tài)1。如此循環(huán)往復(fù)的工作，以滿足系統(tǒng)用水的需要。(3)單臺變頻器控制單臺水泵以及其他水泵 單臺變頻器控制單臺水泵以及其他水泵啟停的控制方案與控制方案2有許多相同之處，只是方案2中，變頻器可在水泵電機間輪換工作，而控制方案3則不同，變頻器只控制某1臺泵，不能去控制其它泵，其它泵工作在普通電源的控制，另外1臺由普通交流電源供電的恒壓供水系統(tǒng)來加以說明。 2臺水泵中，1臺是由變頻器供電的變速泵，另外 1臺為普通交流電壓供電的定速泵。當(dāng)系統(tǒng)用水量較小時，可以只用變頻器供電的變速泵，當(dāng)變頻器供電的頻率達到最大時，表明1臺水泵己不能滿足系統(tǒng)用水要求，此時需要啟動1臺定速泵，由1臺變速泵與1臺定速泵同時工作。當(dāng)系統(tǒng)用水量減小到使變頻器的輸出頻率低于某一設(shè)定值時，此時控制系統(tǒng)就將定速泵停運，只應(yīng)用變速泵工作。當(dāng)變頻器供電的頻率再次達到最大時，又表明1臺水泵已不能滿足系統(tǒng)用水要求。此時又需要啟動1臺定速泵，由1臺變速泵與1臺定速泵同時工作，循環(huán)往復(fù)。這種控制方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，頻器供電的變速水泵總在工作，該水泵一旦出現(xiàn)故障將會影響整個系統(tǒng)的供水。 采用變頻恒壓供水，如果變頻器出現(xiàn)故障，應(yīng)及時報替，并使整個供水過程中由變頻器供電的水泵改又普通交流電壓供電，使水泵全速運行。為了應(yīng)付這種事情的發(fā)生，在選用水泵時就應(yīng)考慮到用水系統(tǒng)管網(wǎng)的承受壓力，選用流量揚