恒压供水控制系统

一、介绍

         水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种新型成熟的交流电机无极调速技术，它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域，特别是供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。  

二、工作原理

        1、本设备采用微机变频技术、负压处理技术实现无负压供水，通过触摸屏显示运行状态，通过真空补偿系统及全封闭结构实现了与自来水管网的直接串接，并且克服了对管网的不良影响。

　 　2、通过微机检测管网压力，用负压反馈来调节变频器的频率。首先根据实际情况设定用水点工作压力，检测出水管实际压力并与设定压力进行比较，如果实际压力高于设定压力，则降低变频器频率，反之升高变频器频率。工控微机随时检测管网压力，计算速度很快，调节速度也是瞬时完成。使管网压力始终保持在设定数值上。

       3、全密封结构及负压反馈抑制系统使本设备可以和自来水直接串接，因水泵工作的叠加原理，使设备可以充分利用自来水原有的压力，增加了变频调速给水设备的节能点。当自来水压力不足致使压力下降时，本设备通过真空抑制器及稳压补偿器中的检测装置采集稳流补偿器内的真空度及水位信号，通过微机控制真空抑制器及稳流补偿器中的特殊装置动作，抑制负压产生，保证本设备不对城市管网产生任何影响。

        4、根据用户用水量变化自动调节运行水泵台数和一台水泵转速，使水泵出口压力保持恒定。当用户用水量小于一台水泵出水量时，控制系统根据用水量的变化有一台水泵变频调整运行，当用水量增加时管道系统内压力下降，这时压力传感器把检测到的信号传送给微机控制单元，通过微机运行判断，发出指令到变频器，控制水泵电机，使转速加快以保证系统压力恒定，反之当用水量减少时，使水泵转速减慢，以保持恒压。当用水量大于一台泵出水时，第一台泵切换到工频运行，第二台泵开始变频调整运行，当用水量大于两台泵出水量时，将自动停止一台或二台泵运行。在整个运行过程中，始终保持系统恒压不变，使水泵始终工作在高效区，既保证用户恒压供水，又节省电能。

三、基本工艺

        1、 生活供水时，系统应底恒压值运行，消防供水时系统应高恒压值运行;

        2、 泵根据恒压的需要，采用“先开先停”的原则介入和退出;

        3、在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行的时间超过 3H，则要切换到下一台泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台泵工作时间过长;

       4、泵在启动时要又软启动功能。

四、生产要点

        1、供水系统的水泵应尽量选用先进的低噪音、节能型水泵，不可采用淘汰产品。

        2、根据实际流量、扬程选泵。考虑因磨损等原因造成水泵出力下降，可按计算所得的扬程值乘以 1.05~1.1 后选泵，应能保证水泵工作在高效率的地方。

        3、对单位及小规模的供水系统因尽量减少泵的台数，以用一台为宜，且配小型气压罐:当一台运行能满足要求时，则不宜采用多台泵并联方式:若必须采用多台并联运行或大小泵搭配方式时，其型号不宜太杂，台数不宜过多，型号一般不宜超过两种，泵的扬程范围应相同:并联运行时仍能保证每台泵在高效率范围内运行

       4、对于水厂及供水规模较大的供水系统及用水不均匀，且流量变化大的供水系统，则宜采用多台 水泵组合供水，或多台水泵运行时可按1或2台进行变频调速其余为工频恒速的方式运行。

       5、同一供水系统所配水泵的扬程要相同，主供水泵之间的流量应相同或相近，液压泵流量和主供水泵流量的流量之比以不小于 1/3 为宜。6.应注意的问题:抽水扬程越低，电机负荷越小一这是种错误的认识    

 五、解决方案

        采用 PLC 控制系统实现 PID 控制和多泵循环功能，变频器仅做基本调速。在工作过程中，压力传感器将管网水压变换为电压或电流信号，经模拟量输入通道输入 PLC 系统，PLC 根据给定的压力设定值与实际检测值进行 PID运算，由PLC 将速度命令发送至变频器，调节水泵电机的频率，PLC 与变频器间采用 Modbus 通信、0-10/4-20mA 控制。

        1. PID控制功能

         变频器内部 PID 回授信号可以选择正回授及负回授两种方式负回授应用于当输出频率增加，电机运转速度增大时，检测反馈信号也会增大的应用场合;当需要减小输出频率时检测反馈信号增大时，选择正回授。

         2.睡眠唤醒功能

         可设置睡眠频率，睡眠时间和苏醒频率，当频率命令低于睡眠频率时，在睡眠时间内，变频器运转频率为睡眠频率;当给定低于睡眠频率的时间超过睡眠时间时，变频器进入睡眠状态，输出频率为 0，直至速度命令达到苏醒频率时，变频器进入苏醒状态，按频率给定命令运

行。 

       3. 定时循环

       变频器让每台电机工作于变频或停止状态，每个时刻有一台电机运行，电机按顺序运行设定的时间后停止，延时后，起动下一台电机，循环控制多台电机，防止某些电机长期工作，而某些电机长期不工作的情况出现。

       4. 定量循环

       变频器让每台电机可以工作于变频和工频状态 ，加泵过程，当现有运行电机不能满足压力或流量要求时，将变频运行的电机加速后切换至工频电源驱动，再变频起动下一台电机，依次增加电机数量，最后工作于若干台电机工频运行与一台电机变频运行模式。减泵过程，当运行时的压力(或)流量大于设定值时，需要减泵降速运行，变频电机开始减速，若减速到某转速时，满足要求，系统维持状态继续运行，若变频电机速度停止运行后，压力(或流量)仍大于设定值，系统将停止一台工频电机，若此时压力(或流量)仍大于设定值，则系统再停止一台工频电机，若此时压力或(流量)小于设定值时，将一台电机启动工作于变频状态，保持若干电机工频运行、一台电机变频运行的模式。

         5.定量控制

        加泵过程，第一台电机变频运行到切换频率后，如果压力(或流量)小于设定值，系统增加一台工频运行的电机，最后系统工作于一台电机变频运行、若干台电机工频运行状态

减泵过程，若系统的压力(或流量)大于设定值，首先变频运行的电机开始减速，根据给定与反馈值比较，直至速度减到最小设定频率，若压力(或流量)仍大于设定值，减少工频运变频电机加速到合适转速，最后系统也工作于一台电机变行电机，直到反馈值小于给定值时，频运行、若干台电机工频运行状态

       6.定时循环+定量循环

       系统处于定量循环模式工作时，压力(或流量)需求较少时，只有部分电机工作，有的电机可能处于较长时间不运行，这时可以用定时循环的模式循环运行电机。

       7.定时循环+定量控制

      系统在定量控制模式工作时，压力(或流量)需求较小时，只有部分电机工作，有的电机会处于长时间不运行状态，这时可以增加定时循环功能使电机循环工作。