變頻恒壓供水系統(tǒng)的技術(shù)改進措施

徐作華

（長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130033）

變頻恒壓供水已成為供水行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，其供水控制的技術(shù)水平也在日益提高，是目前最先進、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)，不論是設(shè)備的投資，運行的經(jīng)濟性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果，長期運行經(jīng)濟效益可觀。

國外該項技術(shù)已相當(dāng)成熟，其使用已有一定規(guī)模，但是國內(nèi)有些變頻恒壓供水系統(tǒng)還存在某些技術(shù)問題，例如我校所用的DHC-8200供水控制器恒壓變頻供水系統(tǒng)，存在供水控制器的參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，使供水系統(tǒng)不能正常循環(huán)工作；時鐘控制失靈，不能軟起、復(fù)位；直接啟動跳閘，需要?？傞l（復(fù)位）后重啟，不能正常使用，更不能真正達到高效節(jié)能的效果。基于此，我們對變頻恒壓供水系統(tǒng)進行了系統(tǒng)的研究和技術(shù)改進，取得了一點效果。

1 防護措施

設(shè)置水錘消除器、空氣缸、緩閉閥和補氣閥，同時對突然停電時的電泵軸采取剎車裝置。對電氣控制方面，采用循環(huán)供水系統(tǒng)時，要求換泵時間不能過長，且要設(shè)置合適的加減速時間，使供水流速變化盡可能平穩(wěn)。

2 供水控制器的選擇

目前恒壓供水系統(tǒng)出現(xiàn)了由PLC+變頻器+交流異步電動機+離心式水泵+壓力傳感器構(gòu)成的系統(tǒng)。隨著PLC在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用,以PLC作為供水控制器能更好地滿足供水系統(tǒng)的控制要求。

以S7-200系列的PLC為例,由它作供水控制器的恒壓供水系統(tǒng)有以下優(yōu)點：

2.1 簡化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性

PLC除了能采集壓力表傳來的模擬量信號，還可采集變頻器模擬量輸出端口輸出的頻率信號，這兩類信號能同時被CPU224CN主機采集并同時作為是否休眠情況的判斷依據(jù)，如當(dāng)壓力高而變頻器反饋頻率很低時，直接利用設(shè)定在PLC中的基準(zhǔn)壓力和最低頻率值與所采集到的信號相比較即可，不必象某些專用供水控制器那樣要有外圍附件來接通第二壓力控制端，即簡化了系統(tǒng)，也提高了系統(tǒng)的可靠性。

2.2 優(yōu)化水泵機組的功能

PLC利用其自身的定時器和計數(shù)器能準(zhǔn)確地對工作泵的啟停次數(shù)，運行時間，運行頻率進行記錄，并以此為計算依據(jù)，做出讓哪個泵再工作的決定，真正達到優(yōu)化水泵機組的功能。

2.3 控制功能更加完善

由于S7-200PLC提供了很多對開關(guān)量輸入輸出端子，可以使系統(tǒng)。如利用其開關(guān)量輸入輸出端子設(shè)置多段速控制功能，監(jiān)測變頻器和繼電器控制板的工作狀態(tài)等。

2.4 自動化程度最高，維護方便

以PLC為控制器的恒壓供水系統(tǒng)運行穩(wěn)定，利用PLC的編程功能可靈活的提供幾種供水控制方案，自動化程度最高，維護方便，且便于推廣。

PLC的運算速度快且能準(zhǔn)確地保證供水壓力的穩(wěn)定，利用PLC為供水控制器應(yīng)該是今后的發(fā)展方向。

3 水泵的調(diào)速方法

水泵的調(diào)速方法有很多。變頻調(diào)速因無附加傳動設(shè)備，減少了能耗和維修費用，自動化程度高，能很方便地組成功能較先進的電氣自動化系統(tǒng)等優(yōu)勢，所以應(yīng)用較為廣泛。

變頻調(diào)速技術(shù)的一個重要優(yōu)點是：可以實現(xiàn)水泵的“軟啟動”，水泵從低頻電壓開始運轉(zhuǎn)，由低速逐漸升速，直至達到預(yù)定工況要求。水泵軟啟對電網(wǎng)的干擾小，沒有沖擊電流，適合于多臺水泵之間頻繁的切換操作。

4 泵組組合及工作方式選擇

目前很常見的方式是“一拖X”供水系統(tǒng)，即以多臺水泵構(gòu)成恒壓供水系統(tǒng)時，只對其中一臺泵進行變頻調(diào)速，其余泵則恒速工頻運行。這種方式效率會降低一些，但能夠提供全流量范圍的調(diào)節(jié)，投資最省。西門子ABB帶有風(fēng)機水泵應(yīng)用宏的ACS600變頻器和430變頻器，不用另加控制器，利用變頻器的開關(guān)量輸出信號就可以實現(xiàn)。

泵組應(yīng)采取小流量工頻泵加同型號較大的兩個變頻泵。工作方式選為較大泵循環(huán)工作，小流量工頻泵不停工作。同型號的兩個較大泵互為備用，其流量選為（1/3-2/3）最大用水量，平時一臺泵變頻能滿足日常供水，高峰時一臺工頻，另一臺變頻，泵組仍處于高效段。當(dāng)一臺較大泵出現(xiàn)故障時，由另一臺較大泵仍能保證日常用水需求，即使在用水高峰也不會有大范圍的停水，提高了供水的可靠性。

5 變頻與工頻切換方法

循環(huán)變頻供水系統(tǒng)中，當(dāng)供水壓力不夠時，變頻運行的較大泵需切換到工頻，再由變頻器軟啟動另一臺工頻泵。

目前由變頻向工頻切換形式有兩種：有冷切換和熱切換。最簡單、最安全的切換形式是冷切換，是在變頻器停車或停電時進行的切換，用于可以間斷工作的負載；熱切換是在變頻器運行中進行帶電切換，熱切換又分為軟切換和硬切換，軟切換是真正的帶電平穩(wěn)切換。

在冷切換中采取下述實現(xiàn)變頻與工頻的切換措施：在硬件控制回路上，通過互鎖和順序控制保證變頻回路接觸器與工頻回路接觸器之間不能同時接通，在軟件程序中設(shè)計變頻回路接觸器與工頻回路接觸器互鎖程序段，避免了變頻器和工頻電源同時接通造成事故的可能，提高供電及供水的可靠性。

在冷切換中采取下述實現(xiàn)近似的軟啟動控制措施：當(dāng)壓力不夠一臺變頻泵要切換到工頻時，為使切換電流最小可采取如下措施：PLC檢測到壓力不夠時，先發(fā)出命令信號給變頻器，使變頻器停止輸出，再控制變頻回路接觸器斷開，這主要是防止損壞變頻器中的逆變管；當(dāng)電機脫離變頻器后轉(zhuǎn)速下降到40 HZ左右時，PLC控制將其接入工頻電源回路，這主要是避免產(chǎn)生全壓靜止啟動電機，減少啟動電流，減少對電網(wǎng)和管路的沖擊；然后PLC再控制變頻器按已設(shè)定的加速曲線軟啟動下一臺電動機，并在PLC控制下按設(shè)定壓力調(diào)速運行。

通過以上措施，加上小泵不停的工頻運行，系統(tǒng)水壓恒定，流量平穩(wěn)，供水可靠。

另外，我們在以下方面也取得了一些進展：

供水控制器即變頻器的參數(shù)設(shè)置，能可靠實現(xiàn)供水系統(tǒng)軟起、復(fù)位、循環(huán)工作；時鐘控制，變頻器在不同的時間段內(nèi)可按不同的壓力運行，定時啟、停，最大限度的節(jié)水節(jié)電；保護功能的完善：故障時自動停止故障回路工作并報警，同時自動啟動備用泵等功能；系統(tǒng)自檢、故障判斷、故障記憶、故障顯示；為節(jié)能和保證恒壓增設(shè)休眠功能或增設(shè)附屬小泵。

6 結(jié)束語

變頻恒壓調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)在我國已成為供水行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，變頻恒壓供水控制的技術(shù)水平也在日益提高。目前變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)，已經(jīng)能夠適應(yīng)不同的用水場合，甚至出現(xiàn)了結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的變頻恒壓供水系統(tǒng)。

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