1.概述
恒壓供水控製係統的基本控製策略是：采用電動機調速裝置與可編程控製器（PLC）構gou成cheng控kong製zhi係xi統tong，進jin行xing優you化hua控kong製zhi泵beng組zu的de調tiao速su運yun行xing，並bing自zi動dong調tiao整zheng泵beng組zu的de運yun行xing台tai數shu，完wan成cheng供gong水shui壓ya力li的de閉bi環huan控kong製zhi，在zai管guan網wang流liu量liang變bian化hua時shi達da到dao穩wen定ding供gong水shui壓ya力li和he節jie約yue電dian能neng的de目mu的de。係xi統tong的de控kong製zhi目mu標biao是shi泵beng站zhan總zong管guan的de出chu水shui壓ya力li，係xi統tong設she定ding的de給gei水shui壓ya力li值zhi與yu反fan饋kui的de總zong管guan壓ya力li實shi際ji值zhi進jin行xing比bi較jiao，其qi差cha值zhi輸shu入ruCPU運算處理後，發出控製指令，控製泵電動機的投運台數和運行變量泵電動機的轉速，從而達到給水總管壓力穩定在設定的壓力值上。
隨著電力電子技術的發展，電力電子器件的理論研究和製造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容量、耐壓、特性和類型等方麵得到了很大的發展。進入90年代電力電子器件向著大容量、高頻率、響應快、disunhaodefangxiangfazhan。zuoweiyingyongxiandaidianlidianziqijianyuweijisuanjijishuyoujijiehedejiaoliubianpintiaosuzhuangzhi，suizhechanpindekaifachuangxinhetuiguangyingyong，shidejiaoliuyibudiandongjitiaosulingyufashengyichangjudadejishugeming。muqianzidonghengyagongshuixitongyingyongdediandongjitiaosuzhuangzhijuncaiyongjiaoliubianpinjishu，erxitongdekongzhizhuangzhicaiyongPLC控製器，因PLC不僅可實現泵組、閥門的邏輯控製，並可完成係統的數字PID調節功能，可對係統中的各種運行參數、控製點的實時監控，並完成係統運行工況的CRT畫麵顯示、故(gu)障(zhang)報(bao)警(jing)及(ji)打(da)印(yin)報(bao)表(biao)等(deng)功(gong)能(neng)。自(zi)動(dong)恒(heng)壓(ya)供(gong)水(shui)係(xi)統(tong)具(ju)有(you)標(biao)準(zhun)的(de)通(tong)訊(xun)接(jie)口(kou)，可(ke)與(yu)城(cheng)市(shi)供(gong)水(shui)係(xi)統(tong)的(de)上(shang)位(wei)機(ji)聯(lian)網(wang)，實(shi)現(xian)城(cheng)區(qu)供(gong)水(shui)係(xi)統(tong)的(de)優(you)化(hua)控(kong)製(zhi)，為(wei)城(cheng)市(shi)供(gong)水(shui)係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)了(le)現(xian)代(dai)化(hua)的(de)調(tiao)度(du)、管理、監控及經濟運行的手段。
2.控製方案
在zai住zhu宅zhai小xiao區qu水shui廠chang的de管guan網wang係xi統tong中zhong，由you於yu管guan網wang是shi封feng閉bi的de，泵beng站zhan供gong水shui的de流liu量liang是shi由you用yong戶hu用yong水shui量liang決jue定ding的de，泵beng站zhan供gong水shui的de壓ya力li以yi滿man足zu管guan網wang中zhong壓ya力li最zui不bu利li點dian的de壓ya力li損sun失shiΔP和流量Q之間存在著如下關係：
ΔP=KQ2；
式中K—為係數
設PL為壓力最不利點所需的最低壓力，則泵站出口總管壓力P應按下式關係供水，則可滿足用戶用水的要求壓力值，又有最佳的節能效果。
P=PL+ΔP=PL+ KQ2；
因(yin)此(ci)供(gong)水(shui)係(xi)統(tong)的(de)設(she)定(ding)壓(ya)力(li)應(ying)該(gai)根(gen)據(ju)流(liu)量(liang)的(de)變(bian)化(hua)而(er)不(bu)斷(duan)修(xiu)正(zheng)設(she)定(ding)值(zhi)，這(zhe)種(zhong)恒(heng)壓(ya)供(gong)水(shui)技(ji)術(shu)稱(cheng)為(wei)變(bian)量(liang)恒(heng)壓(ya)供(gong)水(shui)，即(ji)供(gong)水(shui)係(xi)統(tong)最(zui)不(bu)利(li)點(dian)的(de)供(gong)水(shui)壓(ya)力(li)為(wei)恒(heng)值(zhi)而(er)泵(beng)站(zhan)出(chu)口(kou)總(zong)管(guan)壓(ya)力(li)連(lian)續(xu)可(ke)調(tiao)。
典型的自動恒壓供水係統的結構框圖如圖1所示；係統具有控製水泵出口總管壓力恒定、變流量供水功能，係統通過安裝在出水總管上的壓力傳感器、流量傳感器，實時將壓力、流量非電量信號轉換為電信號，輸入至可編程控製器（PLC）的輸入模塊，信號經CPU運yun算suan處chu理li後hou與yu設she定ding的de信xin號hao進jin行xing比bi較jiao運yun算suan，得de出chu最zui佳jia的de運yun行xing工gong況kuang參can數shu，由you係xi統tong的de輸shu出chu模mo塊kuai輸shu出chu邏luo輯ji控kong製zhi指zhi令ling和he變bian頻pin器qi的de頻pin率lv設she定ding值zhi，控kong製zhi泵beng站zhan投tou運yun水shui泵beng的de台tai數shu及ji變bian量liang泵beng的de運yun行xing工gong況kuang，並bing實shi現xian對dui每mei台tai水shui泵beng根gen據juCPU指令實施軟啟動、軟切換及變頻運行。係統可根據用戶用水量的變化，自動確定泵組的水泵的循環運行，以提高係統的穩定性及供水的質量。
3.係統功能
該係統選用FR-500日本三菱變頻器。該係統中具有功能：
3.1自動切換變頻/工頻運行功能
變頻器提供三種不同的工作方式供用戶選擇：
方式0：基本工作方式。變頻器始終固定驅動一台泵並實時根據其輸出頻率：控製其他輔助泵啟停。即當變頻器的輸出頻率達到最大頻率時啟動一台輔助泵工頻運行、當變頻器的輸出頻率達到最小頻率時則停止最後啟動的輔助泵。由此控製增減工頻運行泵的台數。
方式1：交替方式，變頻器通常固定驅動某台泵，並實時根據其輸出頻率，使輔助泵工頻運行，此方式與方式0不同之處在於若前一次泵啟動的順序是泵1→泵2，當變頻器輸出停止時，下一次啟動順序變為泵2→泵1。
方式2：直(zhi)接(jie)方(fang)式(shi)。當(dang)啟(qi)信(xin)號(hao)輸(shu)入(ru)時(shi)變(bian)頻(pin)器(qi)啟(qi)動(dong)第(di)一(yi)台(tai)泵(beng)當(dang)該(gai)泵(beng)達(da)到(dao)最(zui)高(gao)頻(pin)率(lv)時(shi)，變(bian)頻(pin)器(qi)將(jiang)該(gai)泵(beng)切(qie)換(huan)到(dao)工(gong)頻(pin)運(yun)行(xing)，變(bian)頻(pin)器(qi)啟(qi)動(dong)下(xia)一(yi)台(tai)泵(beng)變(bian)頻(pin)運(yun)行(xing)，相(xiang)反(fan)當(dang)泵(beng)停(ting)止(zhi)條(tiao)件(jian)成(cheng)立(li)時(shi)，先(xian)停(ting)止(zhi)最(zui)先(xian)啟(qi)動(dong)的(de)泵(beng)。
3.2 PID的調節功能
由壓力傳感器反饋的水壓信號(4-20MA或-5V)直接送入PLC的A/D口(可以通過手持編程器)，設定給定壓力值，PID參數值，並通過PLC計算何以需切換泵的操作完成係統控製，係統參數在實際運行中調整，使係統控製響應趨於完整。
3.3“休眠”功能
係統運行時經常會遇到用戶用水量較小或不用水(如夜晚)情況，為了節能，該係統專用設置了可以使水泵暫停工作的“休眠”功能，當變頻器頻率輸出低於其下限時，變頻器停止工作，2＃、3＃泵不工作，水泵停止(處於休眠狀態)。當水壓繼續升高時將停止1泵，當水壓下降到一定值時將先啟動變頻器運轉2＃泵或3＃泵，當頻率到達一定值後將啟動1＃泵調節2＃或3＃泵的轉速。
“休眠值”變頻器輸出的下限頻率PR507設置。
“休眠確認時間”用參數PR506設置，當變頻器的輸出頻率低於休眠值的時間如小於休眠時間td時，即td＜tn時變頻器繼續工作，當td＞tn時變頻器將進入休眠狀態。 “喚醒值”由供水壓力下限啟動，當供水壓力低於下限值時由PLC發出指令喚醒變頻器工作。
經測試“休眠值”為10HZ。
“休眠確認時間”td:20s
“喚醒值”70%
3.4通訊功能
該係統具有計算機的通訊功能，PLC變頻器均提供有RS232或485接口PLC可選用西門子的S7-200計算機可以與一套或多套係統進行通訊，利用計算機同時可以監測：電流、電壓、頻率、轉速、壓力等也可以控製變頻器的各類參數。
此外該係統還具有手動/自動操作，故障報警，運行狀態，電流，電壓、頻率狀態顯示缺水保護等功能。
4.運行特征
以三台水泵的恒壓供水係統為例，係統在自動運行方式下，可編程控製器控製變頻器軟啟動1#泵，此時1#泵進入變頻運行狀態，其轉速逐漸升高，當供水量Q<1/3Qmax時（Qmax為三台水泵全部工頻運行時的最大流量），可編程控製器CPU根據根據供水量的變化自動調節1#泵的運行轉速，以保證所需的供水壓力。當用水量Q在1/3Qmax 當外供水量減少至1/3Qmax 5.係統經濟效益分析及係統優點
5.1經濟效益分析
變量泵的功率N1、供水量Q1與泵轉速n 1三者的關係如下式：
N1/Q1=（n 1/n）3
Q1/Q= n 1/n
式中Q—額定流量，Q1 N—額定流量Q時的軸功率
n—水泵的額定轉速
因額定流量Q=100%時，n=100%，N=100%，若n 1=90%n時Q1=90%Q，N1=72.9%N，即可節電27.1%。若n 1=80%n時Q1=80%Q，N1=51.2%N，即可節電48.8%。
5.2係統優點
5.2.1hengyagongshuijishuyincaiyongbianpinqigaibiandiandongjidianyuanpinlv，erdadaotiaojieshuibengzhuansugaibianshuibengchukouyali，bikaotiaojiefamendekongzhishuibengchukouyalidefangshi，juyoujiangdiguandaozulidadajianshaojieliusunshidexiaoneng。
5.2.2youyubianliangbenggongzuozaibianpingongkuang，zaiqichukouliuliangxiaoyuedingliuliangshi，bengzhuansujiangdi，jianshaolezhouchengdemosunhefare，yanchangbenghediandongjidejixieshiyongshouming。
5.2.3因實現恒壓自動控製，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動強度，節省了人力。
5.2.4水(shui)泵(beng)電(dian)動(dong)機(ji)采(cai)用(yong)軟(ruan)啟(qi)動(dong)方(fang)式(shi)，按(an)設(she)定(ding)的(de)加(jia)速(su)時(shi)間(jian)加(jia)速(su)，避(bi)免(mian)電(dian)動(dong)機(ji)啟(qi)動(dong)時(shi)的(de)電(dian)流(liu)衝(chong)擊(ji)，對(dui)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)造(zao)成(cheng)波(bo)動(dong)的(de)影(ying)響(xiang)，同(tong)時(shi)也(ye)避(bi)免(mian)了(le)電(dian)動(dong)機(ji)突(tu)然(ran)加(jia)速(su)造(zao)成(cheng)泵(beng)係(xi)統(tong)的(de)喘(chuan)振(zhen)。
5.2.5youyubianliangbenggongzuozaibianpingongzuozhuangtai，zaiqiyunxingguochengzhongqizhuansushiyouwaigongshuiliangjuedingde，guxitongzaiyunxingguochengzhongkejieyuekeguandedianneng，qijingjixiaoyishishifenmingxiande。youyuqijiedianxiaoguomingxian，suoyixitongjuyoushouhuitouzikuai，erchangqishouyi，qichanshengdeshehuixiaoyiyeshifeichangjuda。
|
