变频恒压供水系统Word格式.docx

1、班小泵，以维持管网压力和少量用水，当用水量达到值班小泵不能维持设定的压力时， 主供水系统自动启动，值班小泵停止运行，从而提高了系统运行的安全性，并获得了明 显的节电效果。三、 适用范围1、 城镇居民生活区供水可供5010000户单楼或楼群。2、 高层建筑、饭店宾馆及各类其它建筑的室内供水。3、 各类自来水厂的加压系统。4、 农村居民自来水泵站。5、 各类锅炉给水系统。6、 消防供水系统。四、 产品及选型介绍1、单泵恒压变量供水控制系统一WHG- 口 空）（1）该系统是为各企事业单位自备井设计制造的供水系统， 可利用原有旧泵进行改造，对原有供水管网不做任何改动，工程量小，见效快，节约资金。系统从

2、安装在总管出口处的远传压力表采集管网压力， 依据该反馈信号作出判断， 并对水泵进行变频调速，调节水泵的出水量，满足用户的用水需求，并达到节能目的（2） 该系统还可以做成一用一备的控制方式； 如当第一台泵出现故障时手动转换 到另外一台泵工作，或做成第一台水泵工作一段时间后，系统自动切换到另外一台泵工 作的定时切换方式。（3）此系统具有自动控制回路、手动控制旁路及各相应的运行指示状态， 并且具备 各种完善的保护功能，如缺相报警、过载报警、变频器故障报警等功能。（4）对于控制深井泵或潜水泵的单泵恒压变频调速控制系统，因潜水泵泵的额定 电流比同功率变频器的额定电流大，输出转矩也比较高，因此在选用时应选

3、比水泵额定 功率大一级的控制系统。2、多泵恒压供水固定方式控制系统 一WHG- 该系统由两台以上主泵（及一台附属小泵）组成，其中一台变频运行， 其余工频运行。该系统可根据压力变化，一台固定的水泵变速运行，其余水泵以工频方式自动投入， 实现水压恒定。系统具有自动与手动双控制回路。系统功能可根据用户需要，选择如下：（1）启动方式（先启先停、后启先停）；（2）液位控制，可依据蓄水池的水位高低情况控制系统的启停状态；（3）辅助小泵功能，在夜间用水量较小时，关掉变频泵，通过辅助小泵维持管网一 定压力，可使节能效果更显著。3、多泵恒压供水循环软启动方式控制系统-WHG- 该系统为一台变频器依次控制每台水泵

4、实现软启动及转速的调节，实现恒压。该系统控制原理不同于前两种系统之处为，变量泵达到水泵额定转速后，如水压在 所设定的判断时间内还不能满足设定恒压值时，系统自动将当前变量泵状态切换为工频 状态，并指示下一台泵为变量泵，运行过程同前。除启动方式只可为先启先停外，固定方式系统的选择功能同样适用于该系统4、消防加压变频调速供水控制系统 一一WXG- 口消防供水控制系统除具备可接受远程火灾信号远程操作和远程报警功能外，规格同WHG系列，可按 WHG系列样本选型。五、 选型建议目前我公司生产的 WHG系列恒压供水控 制设备，固定和循环两种方式控制精度和节能 效果均相同，切换过程中对管网压力的扰动同样很小。

5、 不同点为：固定方式设备投资少， 运行维护简单，故障点少，但工频泵切换时对泵的机械磨损较大， 各泵的使用寿命不均; 而循环方式则可减少泵切换时的机械磨损， 使各泵的使用寿命均匀，不足之处是设备投资相对较高，因该方式泵切换时可能出现电流冲击，日久容易造成接触器接触点粘连现 象，所以对接触器质量要求较高，如选择不当，有可能会损伤变频器。我们建议，对于控制功率较小的系统两种方式均可选用，而控制功率较大的系统以固定方式为好。六、 型号规格说明以WHG-37M3-PF为例说明如下：WHG-设备型号（微机控制恒压供水设备）37-控制水泵电机额定功率（KW）M-工频泵普通方式启动（C-Y-三降压启动方式，J

6、-自耦降压启动方式）3-控制主水泵数量（1-7）P-固定工作方式（X-循环工方式，空-一台变频）F-有辅助小泵（空-无辅助小泵）七、设备节能分析根据理论分析，当电源电压一定时，电机消耗的功率与其转速 的立方成正比，即N1 / N2 =（ n1 / n 2）八3其中N1和N2是电机消耗的功率，n1和n2是相应于N1和N2的转速。 当水泵的扬程一定时，其出水量与转速成正比，即：Q1 / Q2 = n1 / n2其中，Q1和Q2表示相应于n1和n2的水泵的出水量。因此在维持水泵压力 恒定的条件下，通过调整水泵机组的转速从而调整水泵的出水量，就可以大大节约电机 所消耗的功率而达到节能的目的。据统计大多

7、数水泵实际平均供水量只是额定值的 70% 80%，当供水量分别为额定值的 100%、90%、80%、70%时，水泵的转速 和功率与额定值之比将如下表所示：Q / Q0 n / n0 N / N0100% 100% 100%90% 90% 72.9%80% 80% 51.2%70% 70% 34.3%一般的说，变频调速恒压供水方式用于生活供水，节电效率很高，可达50%，用于工业供水则在30%40%之间。对于郊区或农村用水量变化大的用户，变频调速恒压供水方式 更加优越。一、 变频恒压供水系统的构成及原理变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置 PID调节器运算后，调节输出频率，实现管

8、网的恒压供水。变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知 PLC进行变频泵逻辑切换。为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出口阀门。系统工作原理间图如下所示。假设整个系统由四台水泵，一台变频器，一台 PLC和一个压力变送器及若干辅助部件构成。各部分功能如下：安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成 1 5伏的电信号；变频调速器用于调节水泵转速以调节流量； PLC用于逻辑切换。此外，上述系统还配备了外围辅助电路，以保障自动控制系统出现故障时可通过人工调节方式维持系 统运行，保证连续生产。二、 设备选型说明变频恒压供水系统主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成。变频控制柜由

9、断路器、变频器、接 触器、中间继电器、PLC等组成。1.供水系统选用原则（1） 蓄水池容量应大于每小时最大供水量。（2） 水泵扬程应大于实际供水高度。（3） 水泵流量总和应大于实际最大供水量。（4） 变频控制柜选型：用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数，然后对控制柜进行选型。2.变频器根据工艺要求，建议配用 ABB ACS60係列变频器。ACS 600系列变频器是ABB公司采用直接转矩控制（DTC技术，结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器。它具有很宽的功率范围，优良的速度控制和转矩控制特性，完整的保护功能以及灵活的编程能力，较高的可靠性和较小的体积。主要技术数据：功率范围：2.

10、2-3000kW电源电压：380/400/415/440/460/480/500VAC 3 相土 10%电源频率：48-63Hz控制连接：2个可编程的模拟输入（AI）； 1个可编程的模拟输出（AO ； 5个可编程的数字输入（DI）； 2个可编程的数字输出（DQ。连续负载能力：150% In，每10分钟允许1分钟串行通讯能力：标准的RS485接口可使变频器方便地与计算机连接。保护特性：过流保护、I2t、过压保护、欠压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通讯故障保护、 AI信号丢失保护等。外型结构紧凑，安装方便。产品经过多种电气安全规范认证，符合 GE U

11、L及质量认证体系ISO9001和ISO4001 等。变频器独特的直接转矩控制（DTC功能是目前最佳的电机控制方式，它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制，无需速度反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。ACS60C变频器内置PID、PFG预磁通等八种应用宏，只需选择需要的应用宏，相应的所有参数都自动 设置，输入输出端子也将自动配置，这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间，减少出错。3.可编程序控制器PLC建议采用西门子S7-200型。SIMATICS7-200可编程序控制器是模块化中小型 PLC系统，能满足中 等性能要求的应用；大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务，各种单

12、独的模块 之泛组合以用于扩展；简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；方便用户和简 易的无风扇设计；当控制任务增加时，可以自由扩展；大范围的集成功能使得它的功能非常强劲。多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使用户可以完全根据实际应用 选择合适的模块。当任务规模扩大，可随时使用附加模块对 PLC进行扩展。3.应用范围1.该系统既可用于生产、生活用水，亦可用于热水供应，恒压喷淋等系统。a.可广泛用于工业企业、生活、生产供水系统及企业自备并改造工程，自来水厂、生活小区及消防供 水系统。b.可用于各种场合的恒压、变压、冷却水和循环供水系统。c.可用于污水泵

13、站、污水处理及污水提升系统。d.可用于农业排灌、园林喷淋、水景和音乐喷泉系统。e.可用于宾馆、大型公共建筑供水及消防系统。2.技术指标a 最大供水高度：200米b.最大流量：1000立方米/小时c 压力波动：w 0.25兆帕 d.水泵电机功率：0.75KW-280KW第二篇PLC变频恒压供水系统设计摘要介绍了一种替代水塔供水的基于 PLC的恒压供水系统的构成和工作原理。系统采用变频调 速方式自动调节水泵电机转速或加、减泵。 改变以往 先启后停”方式，自动完成泵组软启动及无冲击 切换，使水压平稳过渡。变频器故障时系统仍可运行，保证不间断供水。系统断电恢复后可自启动。采用硬件/软件备用及钟控功能，

14、使各泵进行轮休，延长了设备的机械使用寿命。0引言随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统已逐渐 取代原有的水塔供水系统，广泛应用于多层住宅小区生活消防供水系统。 然而，由于新系统多会继续 使用原有系统的部分旧设备（如水泵），在对原有供水系统进行变频改造的实践中，往往会出现一些 在理论上意想不到的问题。本文介绍的变频控制恒压供水系统，是在对一个典型的水塔供水系统的技 术改造实践中，根据尽量保留原有设备的原则设计的， 该系统很好的解决了旧设备需要频繁检修的问 题，既体现了变频控制恒压供水的技术优势，同时有效的节省了资金。1系统介绍变频恒压供水系统原理如图1所示，

15、它主要是由PLC、变频器、PID调节器、TC时间控制器、 压力传感器、液位传感器、动力控制线路以及4台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按 钮、转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成 4-20mA的标准信号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调 节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上； 当用水量超过一台泵的供水量时， 通过PLC控制器加泵。根据用水量的大小由 PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒 压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随

16、之变化， 这样就构成了以设定压力为基准的 闭环控制系统。用尸管两轴1 廣竝由极c乜叫11祖_问團1昵瞅翊融I囹同时系统配备的时间控制器和 PID控制器，使其具有定时换泵运行功能（即钟控功能，由时间控制器实现）和双工作压力设定功能（PID控制器和时间控制器实现）。此外，系统还设有多种保护功能，尤其是硬件/软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。正常情况（无泵检修）时，各泵的运行顺序为 1#，2#，3#，4#。2工作原理2.1运行方式该系统有手动和自动两种运行方式：.手动运行按下按钮启动或停止水泵，可根据需要分别控制 1#-4#泵的启停。该方式主要供检修及变频器故障时用。.自动

17、运行合上自动开关后，1#泵电机通电，变频器输出频率从 OHz上升，同时PID调节器接收到自压力传感器的标准信号，经运算与给定压力参数进行比较，将调节参数送给变频器，如压力不够， 则频率上升到50Hz, 1#泵由变频切换为工频，启2#变频，变频器逐渐上升频率至给定值，加泵依次类推； 如用水量减小，从先启的泵开始减，同时根据 PID调节器给的调节参数使系统平稳运行。若有电源瞬时停电的情况，则系统停机； 待电源恢复正常后，系统自动恢复运行，然后按自动运行方 式启动1#泵变频，直至在给定水压值上稳定运行。变频自动功能是该系统最基本的功能，系统自动完成对多台泵软起动、停止、循环变频的全部操作过程。2.2

18、 故障处理2.2.1 故障报警当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压、差压等情况时，系统皆能发出声响报警信号；特别是当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压时，系统还会自动停机，并发出声响报警信号，通知维修人员前来维修。此外， 变频器故障时，系统自动停机，此时可切换至手动方式保证系统不间断供水。2.2.2 水泵检修为维护和检修水泵，要求在系统正常供水状态下，在一段时间间隔内使某一台水泵停运，系统设有水泵强制备用功能（硬件备用），可随意备用某一台水泵，同时不影响系统正常运行；为了使水泵进行轮休，系统还设有软件备用功能（钟控功能，由时间控制器实现），工作泵与备用 N 泵具有周期定时切换功能，周期间隔

19、由时间控制器设定： 1小时每次96小时每次连续可调。3 PLC 控制系统该系统采用的是欧姆龙可编程序控制器 SYSMAC CPM2A 系列， I/O 点数为 60点， PLC 编程采用OMRON CX-Programmer，它是Omron PLC的32位视窗软件支持工具，提供完整的编程环境，可进行离线编程和在线连接和调试， 并能实现梯形图与语句表的相互转换。 为了提高整个系统的性价比，该系统采用开关量的输入 /输出来控制电机的启停、定时切换、软起动、循环变频及故障的报警等，而电机转速、水压量等模拟量则由 PID 调节器和变频器来控制。泵组的切换示意图如图 2。开始时，若硬件、软件皆无备用（两者

20、同时有效时硬件优先）， 1#泵变频启动，转速从 0开始随频率上升，如变频器频率到达 50Hz 而此时水压还在下限值，延时一段 时间（避免由于干扰而引起误动作） 后，1#泵切换至工频运行，同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz, 2#泵变频启动，如水压仍不满足，则依次启动 3#、4#泵，泵的切换过程同上；若开始时 1#泵备用， 则直接启 2#变频，转速从 0开始随频率上升， 如变频器频率到达 50Hz 而此时水压还在下限值， 延时 一段时间后， 2#泵切换至工频运行，同时变频器频率由 50Hz 滑停至 0Hz， 3#泵变频启动，如水压仍 不满足，则启动 4#泵，泵的切换过程同上；若 1#、2#泵都

21、备用，则直接启 3#变频，具体泵的切换过 程与上述类同。 耳台泵运打切抽到册1台慕运行M Q痰工垣运行图2泵组切换示意圏同样，若3台泵（假设为1#、2#和3#）运行时，3#泵变频运行降到OHz,此时水压仍处于上限 值，则延时一段时间后使1#泵停止，变频器频率从OHz迅速上升，若此后水压仍处于上限值，则延 时一段时间后使2#泵停止。这样的切换过程，有效地减少泵的频繁启停，同时在实际管网对水压波 动做出反应之前，由变频器迅速调节，使水压平稳过渡，从而有效的避免了高楼用户短时间停水的情 况发生。以往的变频恒压供水系统在水压高时， 通常是采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在 以工频运行的泵

22、上进行调节。这种切换的方式理论上要比直接切工频的方式先进， 但其容易引起泵组的频繁启停，从而减少设备的使用寿命。而在该系统中，直接停工频泵，同时由变频器迅速调节，只 要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止了水压的大范围波动及 水压太低时的短时缺水现象，提高了供水品质。4注意事项要使系统稳定的运行，有几个参数需特别注意：.变频转工频开关切换时间TMC设置TMC是为了确保在加泵时，泵由变频转为工频的过程中，同一台泵的变频运行和工频运 行各自对应的交流接触器不会同时吸合而损坏变频器， 同时为了避免工频启动时启动电流过大而对电网产生的冲击，所以在允许范围内 TMC必须尽可

23、能的小。. 上下限频率持续时间 TH 和 TL变频器运行的频率随管网用水量增大而升高， 本系统以变频器运行的频率是否达到上限 （下限）、 并保持一定的时间为依据来判断是否加泵（减泵），这个判断的时间就是 TH（TL ）。如果设定值过大，系统就不能迅速的对管网用水量的变化做出反应； 如果设定值过小， 管网用水量的变化时就很可 能引起频繁的加减泵动作；两种情况下都会影响恒压供水的质量。5 结束语 在供水系统中采用变频调速运行方式，系统可根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速或加 减泵，使供水系统管网中的压力保持在给定值，以求最大限度的节能、节水、节地、节资，并使系统 处于可靠运行的状态，实现恒压供水；减泵时采用 “先启先停 ”的切换方式，相对于 “先启后停 ”方式， 更能确保各泵使用平均以延长设备的使用寿命； 同时针对所用四台泵均已使用多年、 需要定期进行检 修的实际情况，增加了硬件 /软件备用功能，有效延长了设备的使用寿命；压力闭环控制，系统用水 量任何变化均能使供水管网的服务压力保持给定， 大大提高了供水品质； 变频器故障后仍能保障不间 断供水，同时实现故障消除后自启动，具有一定的先进性。目前该系统已投入使用，效果明显。