变频恒压供水系统技术方案.docx

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1、变频恒压供水系统技术方案2009-7-10 8:28:00 来源：深圳柏强工业控制设备有限公司一.系统介绍 本系统变频恒压供水系统技术方案，此系统由单台变频控制2台3KW水泵，全自动无人值守工作，实现对整个供水设备的自动控制，应用变频器实现恒压供水，同时保留手动控制的功能。 本系统正常时为两泵轮作，每隔12小时轮流切换主泵一次。变频器的功能变频器接收PID信号，控制水泵，通过改变输出频率调节水泵的转速，从而达到恒压供水的目的，同时达到节能的目的。根据出水口压力及设定压力的偏差，输出模拟量控制变频器输出频率， 使其出水口压力保持恒定。 二.PLC功能 1控制信号采集 a)根据控制信号启动/停止整

2、个系统； b)2台水泵接向变频的开关量； 2被自动控制的工作对象 a)2台水泵电机接向变频或工频的开关量控制； b)变频器的启停开关量控制； c)切换供水泵数量； d)故障信号指示； e)在定时切换水泵； 三.控制功能 1自动控制： 自动控制的技术依据 a)水泵机组的开和停根据系统设定的管网压力和时间； b)变频器的输出频率根据输出压力； c)控制方法： PLC设定为自动控制时的控制方式。设有自动运行时的总启动停止按钮，还能设定如下参数1)时间设定为每12小时轮流切换泵一次，保证每台水泵运行时间相同； 2)出水压力设定； 自动控制是根据总出水压力来控制变频器的输出频率，当变频器输出频率达到最大

3、值（50HZ）时，1号泵自动跳开变频切入工频，同时变频切入启动2号台泵并维持在恒定压力的转速。同理当2号泵的变频器输出频率达到最小值(20HZ)时，变频自动切断第2号泵使其停止运行并切换回对1号泵的控制。当12小时后系统会使1号自由滑停同时由变频控制的2号泵频率上升，达到50HZ时再将2号泵跳开切入工频，变频器切入控制并启动1号泵并完成轮作切换过程。以此类推来保证每台相同的运行时间，当系统工作在运行最低峰时（即管网水流量为0时）变频器将输出频率最小值(20HZ)来维持管网恒定压力，此时整个系统几乎不消耗能源，所以本系统又具有十分优良的节能效果。 2手动控制当变频器或PLC发生故障时，可切换到手

4、动控制方式分别启动/停止每台泵。 （备注：每次切换时间为一分钟左右，此时管压会出现微幅波动。建议切换时间为工作低峰时段或每24小时切换一次） 深圳柏强设备有限公司网址 ：www.bq- 电话 :0755-传真 :0755-联系人 : 李工E-mail: bq-auto变频恒压供水应用方案阿里巴巴电子2011-11-30来源：中国传动网专题：变频器打印一、前言随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品种要求的不断提高，变频供水设备已广泛应用于多层住宅小区生活及高层建筑生活消防供水系统。变频调速供水设备一般具有设备投资少，系统运行稳定可靠，占地面积小，节电节水，自动化程度高，操作控制方便等特点，但

5、在实际应用中若选型及控制不当，不但达不到节能目的，反而“费电”。以下结合我们多年来的实践经验，对几种变频供水系统的应用及其控制方法进行介绍，供同行及用户在设计、改造、选型时参考。二、一拖二变频供水方式（见图1）适用一般小区恒压供水，特点是无需附加供水控制盒成本低，利用变频器本身内置的恒压PID控制功能，就能达到2台水泵启停功能，参数设置如下：功能号功能名称设定值功能号功能名称设定值E-01运行命令给定通道1F-31输出端子Y110E-02频率给定主通道9H-12PID给定信号源1E-11下限频率15.00HzH-13PID反馈信号源0E-12下限频率运行方式1H-16PID键盘数字给定30E-

6、13加速时间15SH-18传感器最大量程10E-14减速时间15SH-24启动阀值20E-61G/P机型选定1H-25睡眠阀值25F-30继电器输出端子9三、带小流量循环软启动变频供水设备该类型设备在实际应用中较多，系统由水泵组、循环软启动变频柜、压力仪表、管路系统等构成。变频柜由变频调速器，恒压供水控制器，低压电器等组成。系统一般选择同型号水泵2-3台，以3台泵为例，系统的工作情况如下：平时1台泵变频供水，当1台泵供水不足时，先开的泵切换为工频运行，变频柜再软启动第2台泵，若流量还不够，第2台泵切换为工频运行，变频柜再软启动第3台泵，若用水量减少，按启泵顺序依次停止工频泵，直到最后1台泵变频

7、恒压供水。另外系统具有定时换泵功能，若某台泵连续运行超过24h变频柜可自动停止该泵切换到下一台泵继续变频运行。换泵时间由程序设定，可按要求随时调整。这样可均衡各泵的运行时间，延长整体泵组的寿命，防止个别水泵长时间不工作而锈死。当变频供水系统在小流量或零流量的情况下，比如在夜间用水低谷时，系统内的用水量很小，此时水泵在低流量下运行，会造成水泵效率大大降低，不能达到节能的目的，水泵功率越大用电越多。例如对300-1000户的多层住宅小区或600户左右的小高层住宅楼群（12层以内）的生活用水系统，生活主泵功率一般在15KW左右，系统的零流量频率F0一般为25.0035.00Hz故在夜间小流量时，采用

8、主泵变频供水效率降低。这就涉及供水系统在小流量时的节电问题，一般可以采取4种方案：a变频主泵+工频辅泵；b变频主泵+工频辅泵+气压罐；d变频主泵+变频辅泵。从技能投资角度看第4中方案更为适宜，该方案即在原变频主泵基础上，再配备1-2台小泵专用在夜间或平时小流量时变频供水，一般选择小泵流量为3-6 m/h，居民区户数越多，流量可适当选择大些，小泵功率一般为1.5-3kw，小泵的扬程按主泵或略低扬程即可。 四、深水井变频供水设备目前深水井水泵采用变频调速控制的非常广泛，主要是因为不需再建水塔，设备占地小，建设周期短，水质无二次污染，水泵软启动软停车，故障率低，大修周期延长，寿命提高。但对夜间也要求

9、供水的系统（一般居民生活用水都有要求），扔存在夜时小流量“费电”问题。一般潜水泵功率较大，小流量频率fl一般在28.00Hz以上。如30kw的潜水泵，小流量频率按30.00Hz计算，每天夜间近6h内约有50kw.h电能“浪费”，一年就是18000kw.h！这还未计入白天小流量时的用电。为解决下流量耗电问题，可增配1台直径600-1200的囊式气压罐，一般气压罐可直接在泵房，生活消防合用变频供水设备。另外，当变频器输出到潜水泵的导线距离70m时，应匹配同等功率的输出电抗器，或加大变频器功率。否则变频器有可能不能正常工作。五、恒压供水系统特点（1）生活消防泵组定时轮换运行，不会因消防泵长期不用或管

10、理不善而使水泵锈死，机组时刻处在最佳工作状态。（2）生活泵组和消防泵组合用，基本节省一套消防泵组，且便于设备管理和维护。（3）设备自动化程度高，供水稳定可靠，且水质无二次污染。（4）水泵软启动停车，无冲击和超压危害。无水锤现象发生。（5）运行可靠，由变频器实现泵的软启动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。（6）自我保护功能完善：如某台泵出现故障，主动发出报警信息，同时启动备用泵，以维持供水平衡，万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保障供水。本文来自:中国传动网变频恒压供水系统技术方案山宇软启动变频器，奥运会场馆鸟巢建设合作伙伴 作者：不

11、详 阅读人次：68 发布时间：2011-07-11一.系统介绍 本系统变频恒压供水系统技术方案。此系统由单台变频控制2台3KW水泵，全自动无人值守工作，实现对整个供水设备的自动控制，应用变频器实现恒压供水；同时保留手动控制的功能。 本系统正常时为两泵轮作，每隔12小时轮流切换主泵一次。变频器的功能变频器接收PID信号，控制水泵，通过改变输出频率调节水泵的转速，从而达到恒压供水的目的。同时达到节能的目的。 根据出水口压力及设定压力的偏差，输出模拟量控制变频器输出频率， 使其出水口压力保持恒定。 二.PLC功能 1控制信号采集 a)根据控制信号启动/停止整个系统； b)2台水泵接向变频的开关量；

12、2被自动控制的工作对象 a)2台水泵电机接向变频或工频的开关量控制； b)变频器的启停开关量控制； c)切换供水泵数量； d)故障信号指示； e)在定时切换水泵； 三.控制功能 1自动控制： 自动控制的技术依据 a)水泵机组的开和停根据系统设定的管网压力和时间； b)变频器的输出频率根据输出压力； c)控制方法： PLC设定为自动控制时的控制方式。设有自动运行时的总启动停止按钮，还能设定如下参数： 1）时间设定为每12小时轮流切换泵一次，保证每台水泵运行时间相同； 2）出水压力设定； 自动控制是根据总出水压力来控制变频器的输出频率，当变频器输出频率达到最大值（50HZ）时，1号泵自动跳开变频切

13、入工频，同时变频切入启动2号台泵并维持在恒定压力的转速。同理当2号泵的变频器输出频率达到最小值(20HZ)时，变频自动切断第2号泵使其停止运行并切换回对1号泵的控制。当12小时后系统会使1号自由滑停同时由变频控制的2号泵频率上升，达到50HZ时再将2号泵跳开切入工频，变频器切入控制并启动1号泵并完成轮作切换过程。以此类推来保证每台相同的运行时间。当系统工作在运行最低峰时（即管网水流量为0时）变频器将输出频率最小值(20HZ)来维持管网恒定压力，此时整个系统几乎不消耗能源，所以本系统又具有十分优良的节能效果。 2手动控制： 当变频器或PLC发生故障时，可切换到手动控制方式分别启动/停止每台泵。

14、（备注：每次切换时间为一分钟左右，此时管压会出现微幅波动。建议切换时间为工作低峰时段或每24小时切换一次）变频恒压供水系统技术方案1、变频恒压供水设备 简介变频恒压供水设备由plc控制器、变频调速器、触摸屏显示器、交流接触器、热继电器、压力变送器、水位变送器、流量变送器等其他电控设备以及若干台立式多级离心泵和一台井用潜水泵及100m3不锈钢组合水箱组成，在供水系统的水箱中安装水位变送器，在总出水管安装压力变送器，检测出水位、压力，转换成420ma的信号，输入到plc的模拟量输入模块，将检测到的压力信号和通过触摸屏设置的压力经过pid运算，通过控制变频器的输出频率来调整水泵电机的转速,以达到保持

15、水压的恒定;同时通过水位检测，根据水位的高低来启停水源井中的潜水泵。同时，在触摸屏显示器上可以显示各个电机的电流、频率、水位、水压、工频和变频运行的时间以及各泵的运行状态。2、控制对象根据供水设备现场的实时情况，控制现场设备的开、关、运行;潜水泵的开启、停止;变频器的启动/停止，以实现恒压供水的自动控制。3、系统工作原理该系统具有手动和自动两种运行方式:3.1、手动运行方式选择手动运行方式时 ，根据需要，通过按启动和停止按钮，来控制各水泵。这种方式只在系统出现故障时使用。3.2、自动运行方式(1) 启动程序在自动运行时，首先检测水泵是否出现故障，如果某台泵出现故障，则通过触摸屏在线修改该水泵的

16、状态，把1泵设为故障状态，则系统启动时，自动不启动该泵。其次检测蓄水池水位，如果符合要求，则1泵变频交流接触器吸合，电机和变频器连通，同时打开1泵的电磁阀，通过检测压力的大小 ，plc经过pid运算，此时变频器的输出频率从0Hz开始上升，如果压力不够，则上升到50Hz，延时后，通过软启动器，将1泵切换到工频，再启动2泵，依次类推，直到出水压力达到设定压力。(2) 水泵切换程序如果出水量减少，出水压力过大，则plc控制变频器的输出频率降低，减少出水量来稳定出水压力。如果变频器的输出频率在20hz，此时plc开始计时，如果出水压力降低 ，则放弃计时;如果出水压力一直高于设定压力，到一定时间后，则根

17、据先投先停的原则，plc将先关闭正在运行的投入时间最长的泵的电磁阀，再关闭该泵，直到出水压力达到设定值。(3) 启动小功率泵对于生活用水来说，属于用水时段性很强的系统，因此在几台水泵中，设置一台小功率泵。当在用水低谷时，一台小功率泵就足可以保持供水压力，此时，就可以通过变频运行小功率泵，使其工作在低频状态，就可以维持供水系统的水压稳定。以达到节能的目的。4、控制系统硬件配置及软件编程4.1、硬件配置(1) plc的配置可编程控制器采用siemens的s7-300系列cpu-314主机，1个电源模块，2个32位i/o模块，2个16位输出模块，2个12位ad模块，1个12位da模块和一个cp340

18、模块。cp340和上位机之间通过rs-485进行通信。(2) 触摸屏触摸屏选用siemens生产的tp270系列，它自身具有丰富的操作系统，可以方面的通过串行通讯与编程器通信，也可以和plc通过mpi网进行通信。通过触摸屏可以实时显示电机电流、管网压力、水位等工作情况以及各种故障信息;还可以通过触摸屏对plc进行在线控制。4.2、软件编程(1) plc编程plc从软件配置上有系统程序和用户程序。系统程序装配在cpu模块上随硬件的产品而来。用户程序是编程器编好程序后输入到可编程序控制器的存储模块，程序是采用块式结构形式 ，共有5种形式:组织块(0b)、程序块(pb)、功能块(fb)、数据块(db

19、)。因此，在plc软件中使各种功能的程序模块通过主程序有机的结合起来。故plc程序主要解决现场各泵的启动程序、切换程序、启动小功率泵;模拟量的处理;与上位机和触摸屏通信数据的处理功能等。(2) 触摸屏程序 触摸屏程序主要有主画面、参数设置、供电回路、反渗透、实时曲线、报表统计、故障维护等画面组成。变频器在恒压供水系统中的节能应用 作者：dexie 阅读人次：18 发布时间：2011-07-09一、变频调速的特点及分析用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力

20、的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时，若供水压力不足或或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速

21、降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。二、恒压供水的变频应用方式通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单，但成本高。前种方法成本低，性能不比后种差，但控制程序较复杂

22、，是未来的发展方向，我公司开发的成套恒压供水控制系统(HMI+PLC+变频器+电控箱)就可实现一变频器控制任意数马达的功能。下面讲到的原理都是一变频器拖动多马达的系统。三、PID控制原理根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，现在控制和PID相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可时现该算法，同时对PLC的编程来时现泵的工频与变频之间的切

23、换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。四、变频控制原理用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比，节能效果十分显著（可根据具体情况计算出来）。其优点是：1、 起动平衡，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；2、 由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命；3、 可以消除起动和停机时的水锤效应；一

24、般地说，当由一台变频器控制一台电动机时，只需使变频器的配用电动机容量与实际电动机容量相符即可。当一台变频器同时控制两台电动机时，原则上变频器的配用电动机容量应等于两台电动机的容量之和。但如在高峰负载时的用水量比两台水泵全速供水量相差很多时，可考虑适当减小变频器的容量，但应注意留有足够的容量。虽然水泵在低速运行时，电动机的工作电流较小。但是，当用户的用水量变化频繁时，电动机将处于频繁的升、降速状态，而升、降速的电流可略超过电动机的额定电流，导致电动机过热。因此，电动机的热保护是必需的。对于这种由于频繁地升、降速而积累起来的温升，变频器内的电子热保护功能是难以起到保护作用的，所以应采用热继电器来进

25、行电动机的热保护。在主要功能预置方面，最高频率应以电动机的额定频率为变频器的最高工作频率。升、降速时间在采用PID调节器的情况下，升、降速时间应尽量设定得短一些，以免影响由PID调节器决定的动态响应过程。如变频器本身具有PID调节功能时，只要在预置时设定PID功能有效，则所设定的升速和降速时间将自动失效。五、恒压供水系统特点1、 节电：优化的节能控制软件，使水泵实现最大限度地节能运行；2、 节水：根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象；3、 运行可靠：由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。4、 联网功能：采用全中文工控组态软件，实时监控各个站点，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且能够累积每个站点的用电量，累积每台泵的出水量，同时提供各种形式的打印报表，以便分析统计。5、 控制灵活：分段供水，定时供水，手动选择工作方式。6、 自我保护功能完善：如某台泵出现故障，主动向上位机发出报警信息，同时启动备用泵，以维持供水平衡。万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保护供水。六、系统应用范围1、 自来水厂、加压泵房2、 居民生活区、宾馆及其它建筑3、 企业生产用水4、 锅炉循环水系统5、 农田灌溉系统