变频调速节电技术在恒压给水控制系统中的实现
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２ ． 水 泵的工 作原 理 可知
（ Ｉ ） 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 号 ～３ 号泵 的启 停 。 该 方式 主要供 检 修及变 频器 故 障时用 。 （ ２ ） 自动运行 合 上 自动 开 关后 ， １ 号泵 通 电 ， 变 频器 输 出频 率 从０ Ｈｚ 开 始上 升， 同时 内置Ｐ Ｉ Ｄ 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 ， 如压 力 不够 ， 则频率 上升 到５ ０ Ｈｚ ， １ 号泵 由变频 切 换为工 频 ， 经 过 段 时间延 时后如压 力达 不到设定 值 ， 启２ ｇ － 变频 ， 变频 器逐渐 上升频率 至给 定 压力 ， 加泵 依次类推 ， 如 用水量 减小 ， 从先启 的泵开始 停机 ， 同时 根据 内￣： Ｐ Ｉ Ｄ 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 自动停机 ； 待 电源 恢复正常 后 ， 系 统恢复 运行 ， 然后按 自动运行方式进行启动ｌ 号泵变频， 直至在给定水压值上稳定运 行。 系统能 自动完成对多台泵软启动 、 停止、 循环变频的全部过程。 ２ 故 障处 理 （ 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 。 系统 自动停 机时， 此 时可切 换至 手动 方式 保证 系统 不 间断供 水 。 （ ２ ） 水泵检修要求 系统 在正常供水状态下 ， 在 一段时间 内使某一 台水泵停运 ， 系统设有水泵强制断电功能， 可随意备用某一台水泵， 同时不影响系统正常运行。 泵 组 的切换 情况 ： 开始 时 ， １ 号泵 变频启 动 ， 转速 从Ｏ 开 始 随频率上 升 ， 如变 频器 频率到 达５ ０ Ｈｚ 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 号泵 切换 至工 频运 行 ， 同时 变频器 频率 由５ Ｏ Ｈｚ 滑停至 ０ Ｈｚ ， ２ 号 泵变 频启动 ， 如水压 仍 不满足 ， 则依 次启动， 号泵 ， 泵 的切换 过程 同上 。 若开 始 时 ｌ 号泵 备 用 ， 则直 接启 ２ 号 变频 ， 转速 从 ０ 开 始 随频 率 上升 ， 如变 频 器频 率 到达 ５ ０ Ｈｚ 而此 时水压 还在 下 限值 ， 延时一 段 时间后 ， ２ 号泵 切换 至工频运 行 ， 同时 变 频器 频率 由５ ０ Ｈｚ ￣ 停至 ０ Ｈｚ ， ３ 号 泵变 频启动 ， 泵的切 换过程 同上 。 具体泵 的切 换过 程 与上述 相 同 。 同样 ， 若３ 台泵 （ １ 号、 ２ 号 和３ 号） 运行 时 ， ３ 号泵 变频运 行降到０ Ｈｚ ， 此 时水压 仍 处于上 限值 ， 则延 时一 段 时间后 使 １ 号泵 停止 ， 变 频器 频率 从Ｏ Ｈｚ 迅速上 升 ， 若 此后水压 仍 处于上 限值 ， 则 延 时一段 时间后 使 号泵停 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 ， 有效 防止 了高层短 时间缺水 的现象 发生 ， 同时提 高 了供 水质量 。 泵的投 切将遵循 “ 先 投先切 先切 先投 ” 的切换 控制方 式 即水 泵在切 换时 ， Ｐ Ｌ Ｃ 根据 其运 行状 况 ， 将其 自动 排列 至运 行队列 或待 运行 队列 中 ， 在 下次切 换 时， Ｐ Ｌ Ｃ 将根 据其 排列 顺序 ， 自动 投切 水泵 。 当 水泵 出现 故障 时 ， Ｐ Ｌ ｃ自动 将 其 从切 换 队列 中退 出， 以便维修 人 员对其 进行维 修 ， 而系 统仍在 全 自动控制 方式 下运 行 ， 实 现变 频恒 压变 流量 供水 。 五． 系统 选 型 Ｐ Ｌ Ｃ 系统 该 系统 采用 的是 三菱 可编 程序 控制 器Ｆ Ｘ ２ Ｎ一６ ４ ＭＲ型号 ， Ｉ ／Ｏ 点数为６ ４ 点， Ｐ Ｌ Ｃ 编程采用手持编程器编程。 可进行离线编程和在线编程调试， 提供 了程序 录入 、 编辑 、 打 印和监控 等手段 。 该 系统采用开 关量 的输入 ／ 输 出来
变颤节电原理 变频调 速技术 ， 它 是一种 以改变 电机频率 和改变 电压 来达到 电机调速 目的 的技术 。 １ 水 泵 的节 电原理 就 是用 调速 控制 代 替节流 阀 控制 流量 ， 这 是 一个 节Ｐ Ｉ Ｄ 调 节参数 值 ， 并通 过Ｐ Ｌ Ｃ 计算何 时 需切换 泵的 操作完 成
工 业技 术
Ｃ ｈｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖｉ ｅ ｗ
●Ｉ
变频 调 速 节 电技 术 在恒 压 给 水 控 制 系统 中 的实 现
崔 艳丽
（ 北 营 公司 储 运 中心 辽宁 本溪 １ １ ７ ０ ０ ０ ） ［ 摘 要］ 在 居 民生活 区 、 企 业生 产供 水 系统 等其 它需 恒压 控 制领 域 ，由于系 统负 载 随着生 产和 生活 的 需求 而发 生不 规律 变化 ， 传 统的 给水 系统通 常 是通 过 调 节节 流阀 门改变 挡 板阻力 的 方式来 保 证管 网压力 稳定 。 这 种 调压 方式对 泵 的输 出功率 影 响较小 ， 也就 是 说系统 负载 大小 变化 对 电机 的输 出功率 影响 不大 。 变 频 调 速是 通过 改变 电机 频率 和 电压 来 实现 管 网系统 的压力 稳 定 ， 在 系统 运行 过程 中 ， 由于水泵 的轴 输 出功率 与其转 速 的三次 方成 正 比， 当水 泵 降速运行 期 间其节 电 效 果非 常 突出 因此变 频调 速 和可 编程控 制 器组成 的恒压 给 水系统 因其优 良的节 电性 能 ， 较高 的可靠 性 能和 自动 化水 平得 到广 泛使用 。 ［ 关键 词］ 变 频调 速 ， 给水控 制 ， 节 电应用 中图分 类号 ： Ｔ Ｍ 文献标 识码 ： Ａ 文耄编 号 ： １ ０ ０ ９ － ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ２ ６ — ０ ０ ０ ３ — ０ ｌ
系统控制， 系统参数在实际运行中调整。 此外该系统还具有手动／自动操作， 故 障报警 ， 运 行状态 ， 电流 ， 电压 、 频率状态 显示缺 水保 护等功 能。 特 别是备用 水泵
功能 ， 充 分保 证 了水泵 的及 时维 修和 系 统的正 常供 水 。 四． 工作过 程 １运 行方 式该 系统 有手 动和 自动 两种运 行方 式
的有效 途径
在用 节流 阀控 制额定 流 量Ｑ １ ＝１ ０ ０ ％输出时 ， 则 轴功 率Ｎ】 与 面积ＡＨ１ Ｏ Ｑ１ 成正比， 若流 量 减半 Ｑ ２ ＝ ５ Ｏ ％输出 时 。 则轴 功 率Ｎ２ 与面 积Ｂ Ｈ２ Ｏ Ｑ ２ 成正比， 它 比Ｎｌ 减少不 多 ， 这是 因为 需要节 流 阀阻力 增大水 压所 致 。 如果 采用调 速控 制 同 样 流量 减半 输出 时 ， 转数Ｉ ￣ Ｉ ｎ ｌ 降 至ｎ ２ ， 按 电机参 数 比例定律 画 出ｎ ２ 时的特 性 曲 线， Ｃ 点 为新 的工矿 点 ， 这时轴 功率 Ｎ ２ 与面积 Ｃ Ｈ３ Ｏ Ｑ ２ 成正 比 ， 在满 足同样 流量 Ｑ ２ 情 况下 ， 轴 功能 降低 很 多 ． 节省 的功 率耗 损 △Ｎ与面积 Ｂ Ｈ２ Ｈ３ Ｃ 成正比， 可 见 节 电效 果十 分显 著 。
（ Ｉ ） 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 号 ～３ 号泵 的启 停 。 该 方式 主要供 检 修及变 频器 故 障时用 。 （ ２ ） 自动运行 合 上 自动 开 关后 ， １ 号泵 通 电 ， 变 频器 输 出频 率 从０ Ｈｚ 开 始上 升， 同时 内置Ｐ Ｉ Ｄ 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 ， 如压 力 不够 ， 则频率 上升 到５ ０ Ｈｚ ， １ 号泵 由变频 切 换为工 频 ， 经 过 段 时间延 时后如压 力达 不到设定 值 ， 启２ ｇ － 变频 ， 变频 器逐渐 上升频率 至给 定 压力 ， 加泵 依次类推 ， 如 用水量 减小 ， 从先启 的泵开始 停机 ， 同时 根据 内￣： Ｐ Ｉ Ｄ 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 自动停机 ； 待 电源 恢复正常 后 ， 系 统恢复 运行 ， 然后按 自动运行方式进行启动ｌ 号泵变频， 直至在给定水压值上稳定运 行。 系统能 自动完成对多台泵软启动 、 停止、 循环变频的全部过程。 ２ 故 障处 理 （ 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 。 系统 自动停 机时， 此 时可切 换至 手动 方式 保证 系统 不 间断供 水 。 （ ２ ） 水泵检修要求 系统 在正常供水状态下 ， 在 一段时间 内使某一 台水泵停运 ， 系统设有水泵强制断电功能， 可随意备用某一台水泵， 同时不影响系统正常运行。 泵 组 的切换 情况 ： 开始 时 ， １ 号泵 变频启 动 ， 转速 从Ｏ 开 始 随频率上 升 ， 如变 频器 频率到 达５ ０ Ｈｚ 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 号泵 切换 至工 频运 行 ， 同时 变频器 频率 由５ Ｏ Ｈｚ 滑停至 ０ Ｈｚ ， ２ 号 泵变 频启动 ， 如水压 仍 不满足 ， 则依 次启动， 号泵 ， 泵 的切换 过程 同上 。 若开 始 时 ｌ 号泵 备 用 ， 则直 接启 ２ 号 变频 ， 转速 从 ０ 开 始 随频 率 上升 ， 如变 频 器频 率 到达 ５ ０ Ｈｚ 而此 时水压 还在 下 限值 ， 延时一 段 时间后 ， ２ 号泵 切换 至工频运 行 ， 同时 变 频器 频率 由５ ０ Ｈｚ ￣ 停至 ０ Ｈｚ ， ３ 号 泵变 频启动 ， 泵的切 换过程 同上 。 具体泵 的切 换过 程 与上述 相 同 。 同样 ， 若３ 台泵 （ １ 号、 ２ 号 和３ 号） 运行 时 ， ３ 号泵 变频运 行降到０ Ｈｚ ， 此 时水压 仍 处于上 限值 ， 则延 时一 段 时间后 使 １ 号泵 停止 ， 变 频器 频率 从Ｏ Ｈｚ 迅速上 升 ， 若 此后水压 仍 处于上 限值 ， 则 延 时一段 时间后 使 号泵停 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 ， 有效 防止 了高层短 时间缺水 的现象 发生 ， 同时提 高 了供 水质量 。 泵的投 切将遵循 “ 先 投先切 先切 先投 ” 的切换 控制方 式 即水 泵在切 换时 ， Ｐ Ｌ Ｃ 根据 其运 行状 况 ， 将其 自动 排列 至运 行队列 或待 运行 队列 中 ， 在 下次切 换 时， Ｐ Ｌ Ｃ 将根 据其 排列 顺序 ， 自动 投切 水泵 。 当 水泵 出现 故障 时 ， Ｐ Ｌ ｃ自动 将 其 从切 换 队列 中退 出， 以便维修 人 员对其 进行维 修 ， 而系 统仍在 全 自动控制 方式 下运 行 ， 实 现变 频恒 压变 流量 供水 。 五． 系统 选 型 Ｐ Ｌ Ｃ 系统 该 系统 采用 的是 三菱 可编 程序 控制 器Ｆ Ｘ ２ Ｎ一６ ４ ＭＲ型号 ， Ｉ ／Ｏ 点数为６ ４ 点， Ｐ Ｌ Ｃ 编程采用手持编程器编程。 可进行离线编程和在线编程调试， 提供 了程序 录入 、 编辑 、 打 印和监控 等手段 。 该 系统采用开 关量 的输入 ／ 输 出来
变颤节电原理 变频调 速技术 ， 它 是一种 以改变 电机频率 和改变 电压 来达到 电机调速 目的 的技术 。 １ 水 泵 的节 电原理 就 是用 调速 控制 代 替节流 阀 控制 流量 ， 这 是 一个 节Ｐ Ｉ Ｄ 调 节参数 值 ， 并通 过Ｐ Ｌ Ｃ 计算何 时 需切换 泵的 操作完 成
工 业技 术
Ｃ ｈｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖｉ ｅ ｗ
●Ｉ
变频 调 速 节 电技 术 在恒 压 给 水 控 制 系统 中 的实 现
崔 艳丽
（ 北 营 公司 储 运 中心 辽宁 本溪 １ １ ７ ０ ０ ０ ） ［ 摘 要］ 在 居 民生活 区 、 企 业生 产供 水 系统 等其 它需 恒压 控 制领 域 ，由于系 统负 载 随着生 产和 生活 的 需求 而发 生不 规律 变化 ， 传 统的 给水 系统通 常 是通 过 调 节节 流阀 门改变 挡 板阻力 的 方式来 保 证管 网压力 稳定 。 这 种 调压 方式对 泵 的输 出功率 影 响较小 ， 也就 是 说系统 负载 大小 变化 对 电机 的输 出功率 影响 不大 。 变 频 调 速是 通过 改变 电机 频率 和 电压 来 实现 管 网系统 的压力 稳 定 ， 在 系统 运行 过程 中 ， 由于水泵 的轴 输 出功率 与其转 速 的三次 方成 正 比， 当水 泵 降速运行 期 间其节 电 效 果非 常 突出 因此变 频调 速 和可 编程控 制 器组成 的恒压 给 水系统 因其优 良的节 电性 能 ， 较高 的可靠 性 能和 自动 化水 平得 到广 泛使用 。 ［ 关键 词］ 变 频调 速 ， 给水控 制 ， 节 电应用 中图分 类号 ： Ｔ Ｍ 文献标 识码 ： Ａ 文耄编 号 ： １ ０ ０ ９ － ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ２ ６ — ０ ０ ０ ３ — ０ ｌ
系统控制， 系统参数在实际运行中调整。 此外该系统还具有手动／自动操作， 故 障报警 ， 运 行状态 ， 电流 ， 电压 、 频率状态 显示缺 水保 护等功 能。 特 别是备用 水泵
功能 ， 充 分保 证 了水泵 的及 时维 修和 系 统的正 常供 水 。 四． 工作过 程 １运 行方 式该 系统 有手 动和 自动 两种运 行方 式
的有效 途径
在用 节流 阀控 制额定 流 量Ｑ １ ＝１ ０ ０ ％输出时 ， 则 轴功 率Ｎ】 与 面积ＡＨ１ Ｏ Ｑ１ 成正比， 若流 量 减半 Ｑ ２ ＝ ５ Ｏ ％输出 时 。 则轴 功 率Ｎ２ 与面 积Ｂ Ｈ２ Ｏ Ｑ ２ 成正比， 它 比Ｎｌ 减少不 多 ， 这是 因为 需要节 流 阀阻力 增大水 压所 致 。 如果 采用调 速控 制 同 样 流量 减半 输出 时 ， 转数Ｉ ￣ Ｉ ｎ ｌ 降 至ｎ ２ ， 按 电机参 数 比例定律 画 出ｎ ２ 时的特 性 曲 线， Ｃ 点 为新 的工矿 点 ， 这时轴 功率 Ｎ ２ 与面积 Ｃ Ｈ３ Ｏ Ｑ ２ 成正 比 ， 在满 足同样 流量 Ｑ ２ 情 况下 ， 轴 功能 降低 很 多 ． 节省 的功 率耗 损 △Ｎ与面积 Ｂ Ｈ２ Ｈ３ Ｃ 成正比， 可 见 节 电效 果十 分显 著 。