【正文】 內(nèi)部的軟繼電器來作互鎖。 圖34主電路 電氣控制電路設(shè)計(jì)為了保護(hù) PLC 設(shè)備，PLC 輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是在 PLC 輸出15端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，通過中間繼電器控制接觸器線圈的得電/失電，進(jìn)而控制電機(jī)或者閥門的動(dòng)作。在電動(dòng)機(jī)三相電源輸入端前接入電流互感器和電流表，用來觀察電機(jī)工作電流大小，設(shè)計(jì)三相電源信號(hào)指示。為了改善變頻器的功率因素，還應(yīng)在變頻器的（Pl、P+）端子之間接入需相應(yīng)的 DC 電抗器。變頻器和電動(dòng)機(jī)之間的配線長(zhǎng)度應(yīng)控制在 100m 以內(nèi)。QFQFQF3 、QFQFQF6 分別為主電路、變頻器和各水泵的工頻運(yùn)行空氣開關(guān)，F(xiàn)RFR FR3 、FR4 為工頻運(yùn)行時(shí)的電機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器，變頻運(yùn)行時(shí)由變頻器來實(shí)現(xiàn)電機(jī)過載保護(hù)。13圖 33 恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成及控制方案圖 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與選型 主電路設(shè)計(jì)三臺(tái)大容量的主水泵根據(jù)供水狀態(tài)的不同，具有變頻、工頻、停泵三種運(yùn)行方式，因此每臺(tái)主水泵均要求通過兩個(gè)接觸器分別與工頻電源和變頻電源輸出相聯(lián)；輔助泵只運(yùn)行在工頻狀態(tài)，通過一個(gè)接觸器接入工頻。（4）PLC 控制系統(tǒng)：包括硬件線路和軟件控制程序，完成對(duì)恒壓供水系統(tǒng)壓力設(shè)定、順序控制、信號(hào)指示報(bào)警等。（2） 電氣控制電路：成對(duì)主電路的繼電控制，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)控制的切換。根據(jù)水壓的變化，由變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)恒壓。12圖 32 供水系統(tǒng)圖1—水位上限檢測(cè) 2—水位下限檢測(cè) 3—閘閥 4—止回閥 5—壓力檢測(cè)控制方式多泵變頻循環(huán)工作方式的可靠切換，是實(shí)現(xiàn)多泵分級(jí)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵，可選用編程靈活、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小的 PLC 通過編程來實(shí)現(xiàn)。處于供水低谷小流量或夜間小流量時(shí)，為進(jìn)一步減少功耗，采用一臺(tái)小流量泵來維持正常的泄漏和水壓。泵水方式多泵并聯(lián)代替一、二臺(tái)特大泵單獨(dú)供水不會(huì)增加投資，而其好處是多方面的。間歇型指一天內(nèi)有多段用水低谷時(shí)間，流量很小或?yàn)榱?。不同季?jié)、不同月份，流量變化類型也會(huì)改變。(4)減少了起動(dòng)電流，也就減少了系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高了自身系統(tǒng)的可靠性。(2)降低水泵平均轉(zhuǎn)速，減小工作過程中的平均轉(zhuǎn)矩，從而減小葉片承受的應(yīng)力，減小軸承的磨損，使水泵的工作壽命將大大延長(zhǎng)。拖動(dòng)系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 =JMLT ：是電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ：是供水系統(tǒng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩MT圖 31 中 b）反映了全壓起動(dòng)和變頻起動(dòng)過程中動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩情況。電機(jī)的運(yùn)行效率高，適合于恒壓供水方式中的轉(zhuǎn)速控制法。 變頻調(diào)速變頻調(diào)速機(jī)械特性最常用的變頻器采取的是變壓變頻方式的。雖然變轉(zhuǎn)差調(diào)速中的串級(jí)調(diào)速法能將增加部份的轉(zhuǎn)差功率通過整流、逆變裝置回饋給電網(wǎng)，但其功率因數(shù)較低，低速時(shí)過載能力低，還需一臺(tái)與電動(dòng)機(jī)相匹配的變壓器，成本高，且增加了中間環(huán)節(jié)的電能損耗。電動(dòng)機(jī)工作在額定狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)差率很小，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子銅損耗小，電機(jī)效率高。239。通過改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變。磁極對(duì)數(shù)的改變通過改變電機(jī)定子繞組的接線方式來實(shí)現(xiàn)?？芍{(diào)速方法有：變極調(diào)速、變轉(zhuǎn)差調(diào)速和變頻調(diào)整。水泵通過聯(lián)軸器由三相異步電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)，因此水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)就是需要調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。83 供水系統(tǒng)恒壓控制與硬件設(shè)計(jì) 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法及選型轉(zhuǎn)速控制法實(shí)現(xiàn)恒壓供水，供水質(zhì)量好、能耗低、效率高，并可延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，提高系統(tǒng)的安全性。水泵的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩大小決定了水泵加速過程的快慢，決定了加速過程流量變化的快慢，也就決定了水錘效應(yīng)的強(qiáng)弱。此外，水錘效應(yīng)還可能損壞閥門和固定件。壓強(qiáng)過高，將引起管子的破裂。 供水系統(tǒng)中的水錘效應(yīng)及消除方法水錘效應(yīng)在極短時(shí)間內(nèi)，因水流量的急劇變化，引起在管道的壓強(qiáng)過高或過低的沖擊，并產(chǎn)生空化現(xiàn)象，使管道受壓產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管子一樣，稱為水錘效應(yīng)。如果運(yùn)行過程中實(shí)際供水壓力高于設(shè)定壓力，情況剛好相反，變頻器的輸出頻率將會(huì)降低，水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速減小，實(shí)際供水壓力因此而減小。給定參數(shù) 變 頻 器 （PID） 水泵頻率 轉(zhuǎn)速管網(wǎng)實(shí)際壓力壓力傳感器反饋參數(shù)7圖 23 變頻恒壓控制原理圖從圖 23 中可以看出，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果實(shí)際供水壓力低于設(shè)定壓力，控制系統(tǒng)將得到正的壓力差，這個(gè)差值經(jīng)過計(jì)算和轉(zhuǎn)換，計(jì)算出變頻器輸出頻率的增加值，該值就是為了減小實(shí)際供水壓力與設(shè)定壓力的差值，將這個(gè)增量和變頻器當(dāng)前的輸出值相加，得出的值即為變頻器當(dāng)前應(yīng)該輸出的頻率。設(shè)定的供水壓力可以是一個(gè)常數(shù)，也可以是一個(gè)時(shí)間分段函數(shù)，在每一個(gè)時(shí)段內(nèi)是一個(gè)常數(shù)。由公式(23)可以看出，功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比 [2]，流量與轉(zhuǎn)速成正比，損耗功率與流量成正比，所以調(diào)速控制方式要比閥門控制方式供水功率要小得多，節(jié)能效果顯著，所以本文供水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速恒壓供水方式。 。此時(shí)水泵輸出功率用圖 22 表示為(0，Q 2,D, )圍2n 0H成的矩形面積，可見，改用調(diào)速控制，節(jié)能量為（ ,D,F, ）圍成的矩形面積，其值為：01H （22）0210212()==FDQHP?????所以，當(dāng)用閥門控制流量時(shí)，有 功率被浪費(fèi)掉，并且隨著閥門的不斷102gh（ ）關(guān)小，閥門的摩擦阻力不斷變大，管阻特性曲線上移，運(yùn)行工況點(diǎn)也隨之上移，于是 E增大，而被浪費(fèi)的功率要隨之增加。HAA揚(yáng)程特性管阻特性A圖 21 供水系統(tǒng)的基本特性5 不同控制方式下的能耗分析與比較當(dāng)用閥門控制時(shí)，若供水量高峰期水泵工作在 E 點(diǎn)，流量為 Ql，揚(yáng)程為 ，當(dāng)供水0H量從 減小到 時(shí)必須關(guān)小閥門，這時(shí)閥門的摩擦阻力變大，阻力曲線從 移到 ，揚(yáng)1Q2 3?1程特性曲線不變。揚(yáng)程cQ特性曲線和管阻特性曲線的交點(diǎn)，稱為供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)，如圖 21 中 A 點(diǎn)。由于閥門開度的改變，實(shí)際上是改變了在某一揚(yáng)程下，供水系統(tǒng)向用戶的供水能力。管阻特性反映了水泵的能量用來克服泵系統(tǒng)的水位及壓U力差、液體在管道中流動(dòng)阻力的變化規(guī)律。因此，揚(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程 H 與用水流量 Q（）間的關(guān)系。由圖 21可以看出，流量 Q 越大，揚(yáng)程 H 越小。節(jié)能性系統(tǒng)用變頻器進(jìn)行調(diào)速，節(jié)能效果顯著，對(duì)每臺(tái)水泵進(jìn)行軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流可從零4到電機(jī)額定電流，減少了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)減少了啟動(dòng)慣性對(duì)設(shè)備的大慣量轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。容錯(cuò)性 完善的保護(hù)功能當(dāng)出現(xiàn)意外的情況時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)泵及變頻器或軟啟動(dòng)器的狀態(tài)，電網(wǎng)狀況及水源水位，管網(wǎng)壓力等工況自動(dòng)進(jìn)行投切，保證管網(wǎng)內(nèi)壓力恒定。多變性變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)要具有廣泛的通用性，面向各種各樣的供水系統(tǒng)，而不同的供水系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用水量和揚(yáng)程等方面存在著較大的差異，因此其控制對(duì)象的模型具有很強(qiáng)的多變性。同時(shí)用于水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后效應(yīng)。目前，在美國(guó)、日本、法國(guó)等地的有些城市已基本上實(shí)現(xiàn)了供水系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)優(yōu)化，把變頻供水與計(jì)算機(jī)直接調(diào)度管理結(jié)合起來，我國(guó)也正在進(jìn)行著這方面的研究與小范圍應(yīng)用。 (2)高壓變頻系統(tǒng)在供水行業(yè)中的應(yīng)用在過去變頻供水涉及較少的商壓變頻系統(tǒng)，也是發(fā)展的重要方向，高一低—高型的高壓變頻系統(tǒng)、串聯(lián)多電平高壓變頻供水系統(tǒng)目前己在實(shí)際應(yīng)用中不斷完善高壓高頻中的諧波等問題也逐步得到解決。很多專用供水變頻器集成了 PLC或 PID，甚至將壓力傳感器也融入變頻組件。如利德福華的一些高壓供水變頻器。(3)大型供水廠的變頻恒壓供水系統(tǒng)這類變頻供水系統(tǒng)用于大中城市的主力供水廠，特點(diǎn)是功率大(一般都大于 320kW)、機(jī)組多、多數(shù)采用高壓變頻系統(tǒng)。(2)國(guó)內(nèi)中小型供水廠變頻恒壓供水系統(tǒng)這類變頻供水系統(tǒng)主要用于中小供水廠或大中城市的輔助供水廠．這類變頻器電機(jī)功率在 135kW320kW 之間，電網(wǎng)電壓通常為 200V 或 380V。由于這一范圍的用戶群十分龐大，所以是且前國(guó)內(nèi)研究和推廣最多的方式。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起、制動(dòng)性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，得到了廣2泛的應(yīng)用。但由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)是恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，水流量靠調(diào)節(jié)泵出口閥開度來控制，浪費(fèi)大量的能源，也沒有很好的發(fā)展前景。該系統(tǒng)線路復(fù)雜，操作麻煩，勞動(dòng)強(qiáng)度大，維護(hù)困難，自動(dòng)化程度低，應(yīng)用前景不好。目前，國(guó)內(nèi)外供水系統(tǒng)采用的自動(dòng)控制技術(shù)不少，其特點(diǎn)是變頻技術(shù)與其他自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合。實(shí)現(xiàn)恒壓供水的自動(dòng)控制，不需要操作人員頻繁的操作，大大降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力和能源的消耗。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控；同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能效果，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義在變頻恒壓供水系統(tǒng)中利用變頻器改變電動(dòng)機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，改變水泵的出口的壓力的目的，這種方法比靠調(diào)節(jié)閥門控制水泵出口壓力的方法，具有更高的效率和優(yōu)越性。把先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用到供水領(lǐng)域，成為對(duì)供水系統(tǒng)的新要求。 Constantp ressurewatersupply。s living standards have improved constantly. The water supply system is demanded more as city water consum ption increasing. The urban construction and economic development and also people’s daily work and life are impacted directly by the reliability, stability and the economical of energy conservation of the water supply autom atic conversion and voltage constant Water Supply and remote monitoring system, which consist of the PLC, the converter, the remote transition pressure gauges, the multipumps unit, the puter and so on. It is of automatic linefrequency /conversion function, remote and local automatic control. In this paper, the mechanism of energy saving, which uses speed governing with invertor to design voltage constant water supply system, peting with traditional valve controlled pressure constant system. Closed loop system is built by presetting the parameter of the PID inside of convertor, and feedback of remote transiton hydraulic meter. Using the step regulation of convertor pump and frequency pump in full rang of flow to apply PID control on the change of water achieves energy saving of voltage constant water supply.