恒压供水及远传压力表工作原理分析
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(控)介质的急剧脉动应对仪表正常工作无明显影响。 ➢ 6.温度影响：使用温度偏离20±5℃时，其温度附加误差不大于
0.4%/10℃。
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☆电阻式远传压力表工作原理
➢ 电阻式远传压力表YTZ-150(图)工作原理
➢ 仪表由一个弹簧管压力表和一个滑线电阻式传感器组成，当被测压 力变化时，弹簧管端产生位移，一方面通过传动系统使指针在度盘 上指示相应压力，另一方面带动电刷在电阻上滑行，使被测压力值 的变化转换为电阻值的变化，并传至二次仪表上指示相应的压力。
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☆电阻式远传压力表工作原理
➢ 电阻式远传压力表YTZ-150(图) 接线方法：打开压力表右侧的接线盒， 可以看到标有 2、3、1 的三个接线端子，分别将三个端子接到对应的变频器 控制板的 V+、AI、0V 上面，并在 变频器控制板 0V 端子处串联一个 400 欧姆 2 瓦的电阻（由于改型号 远传压力表只能接收不大于 6 伏的 电压供电，而我们的变频器提供的 是 10 伏电源，所以在应串联一个 分压电阻在电路中）。
➢ (4)报警装置 作为一个控制系统，报警是必不可少的重
要组成部分。由于本系统能适用于不同的供水 领域，所以为了保证系统安全、可靠、平稳的 运行，防止因电机过载、变频器报警、电网过 大波动、供水水源中断、出水超压、泵站内溢 水等等造成的故障，因此系统必须要对各种报 警量进行监测，由PLC判断报警类别，进行显 示和保护动作控制，以免造成不必要的损失
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☆远传压力表的选型
➢ 电阻式远传压力表的选型： ➢ 首先是量程和精度，然后是输入输出类型，量程和精度是根据工艺
决定的，就是你需要测量的对象是什么，对测量的物理量（压力） 有什么要求。而输入输出类型是根据系统来定的。比如用变频器的 模拟输入来采样这个信号，那么表的输出类型必须和变频器相匹配， 而表的输入类型则根据系统的低压电源等级和驱动能力来选，比如 说很多变频器有DC10V电源或者DC24V，那么可以用上，但是还要 注意，变频器这个电源的驱动能力。打个比分，有个宽电压输入的 传感器，输入是DC 7～35V，输出是4～20ma电流，用变频器 DC10V，5ma电源显然不能驱动，当传感器输出快10ma的时候变频 器的电源电压肯定往下掉的厉害了，不过如果有DC24V，100ma电 源，那就是可以用的，但是要串电阻分压。
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
➢ 主电路图
➢ 电机有两种工作模式即：在工频电下运行和在变频电下运行。 KM1、 KM3、 KM5 分别为电动机M1 、M2 、M3 工频运行时接通 电源的控制接触器，KM0、 KM2 、KM4 分别为电动机M1、M2、 M3 变频运行时接通电源的控制接触器。
➢ 发送器起始电阻值：3~20Ω ➢ 发送器满度电阻值：340~400Ω
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☆电阻式远传压力表工作原理
➢ 电阻式远传压力表YTZ-150(图)工作原理 ➢ 电阻远传压力表由一个弹簧管压力表和一个滑线电阻式发送器等所
组成.电阻远传压力表机械部分的作用与一般弹簧管压力表相同。由 于电阻发送器系统设置在齿轮传动机构上，因此,当齿轮传动机构中 的扇形齿轮轴产生偏转时，电阻发送器的转臂（电刷）也相应地得 以偏转，由于 电刷在电阻器上滑行，使得被测压力值的变化变换为 电阻值的变化，而传至二次仪表上，指示出一 相应的读数值。同时， 一次仪表也指示出相应的压力值。
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
➢ 工作原理：供水系统投入运行。将手动、自动开关打到自动上，系 统进入全自动运行状态，PLC中程序首先起动变频器。根据压力设 定值(根据管网压力要求设定)与压力实际值(来自于压力传感器)的偏 差进行PID调节，并输出频率给定信号给变频器。变频器根据频率 给定信号及预先设定好的加速时间控制水泵的转速以保证水压保持 在压力设定值的上、下限范围之内，实现恒压控制。同时变频器在 运行频率到达上限，会将频率到达信号送给PLC，PLC则根据管网 压力的上、下限信号和变频器的运行频率是否到达上限的信号，由 程序判断是否要起动第2台泵(或第3台泵)。当变频器运行频率达到 频率上限值，并保持一段时间，则PLC会将当前变频运行泵切换为 工频运行，并迅速起动下1台泵变频运行。此时PID会继续通过由远 传压力表送来的检测信号进行分析、计算、判断，进一步控制变频 器的运行频率，使管压保持在压力设定值的上、下限偏差范围之内。
(2)信号检测 在系统控制过程中，需要检测的信号包括自来水出水水压信号和报警信号: ①水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈
信号。
②报警信号:它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有 异常。该信号为开关量信号。
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
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☆远传压力表的选型
➢ 电阻式远传压力表的选型： ➢ 1.用变频器10V供电时,选用的表是否0-6V还是0-10V.
0-6V需接5V电源也可10V供电时串250欧电阻或7805稳压块变为5V； 0-10V的表不用处理.当然也有0-6V的表直接用10V供电,虽然暂时没问
题,但会使表的寿命影响. (大部分是0-6V, 0-350欧的表) ➢ 2.给变频器0-10V电压输入时,先串250欧电阻在接电阻远传压力表.具
体阻值可以用万用表测定后选用,有偏差没关系,只要不超的太远,可 以通过变频器来设定修正. ➢ 3.给变频器0-20mA电流输入时,先接压力表并且压力表输出信号的 那一根线上串250欧电阻. ➢ 4.通过7805稳压块稳压块时,可直接.
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☆远传压力表的选型
➢ 电阻式远传压力表的选型： ➢ 5.也可通过变送器变为4-20mA,或选用有0-400欧输入4-20mA输出的
☆ 2．单片微机电路控制方式
这类控制电路优于逻辑电路，但在应付不同管网、不同供水情 况时，调试较麻烦；追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也 不方便。电路的可靠性和抗干扰能力都不太好。
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变频供水系统方案选择
☆ 3．带PID回路调节器或可编程序控制器(PLC)的控制方式
该方式变频器的作用是为电机提供可变频率的电源。实现电机的无级调速，从而 使管网水压连续变化。传感器的任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足 用户需要的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控后，经可编程 控制器内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。还有一种办法是 将压力设定信号和压力反馈信号送入PID(可编逻辑器件)回路调节器，由PID回路调节 器在调节器内部进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号。
由于变频器的转速控制信号是由可编程控制器或PID回路调节器给出的，所以对可 编程控制器来讲。既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口。由于带模拟量输 入，输出接口的可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备的成本。若采用 带有模拟量输入，数字量输出的可编程控制器，则要在可编程控制器的数字量输出口 端另接一块PWM调制板，将可编程控制器输出的数字量信号转变为模拟量。这样，可 编程控制器的成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备的可靠性。 如果采用一个开关量输入，输出的可编程控制器和一个PID回路调节器，其成本也和 带模拟量输入，输出的可编程控制器差不多。所以，在变频调速恒压给水控制设备中， PID控制信号的产生和输出就成为降低给水设备成本的一个关键环节。
➢ ②变频器:它是对水泵进行转速控制的单元。变频器跟踪供水控制 器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速 控制。
➢ ③电控设备:它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元 件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动 切换等。
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
➢ (3)控制系统：供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水 控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。
➢ ①供水控制器:它是整个变频恒压供水控制系统的核心。供水控制 器直接对系统中的工况、压力、报警信号进行采集，对来自人机 接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执 行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵) 进行控制。
统中检测管路压力的压力传感器，一般采用电阻式传感器(反馈0～5V电
压信号)或压力变送器(反馈4～20mA电流)；变频器是供水系统的核心，
通过改变电机的频率实现电机的无极调速、无波动稳压的效果和各项功
能。
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
➢ 从原理框图，我们可以看出变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检 测、控制系统、人机界面、以及报警装置等部分组成。
变频恒压供水及远传压力表工作原理分析
变频恒压供水系统
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变频恒压供水系统及远传压力表工作原理分析
1
变频供水系统方案选择
2 变频恒压供水系统及工作原理
3 电阻式远传压力表工作原理
4
电阻式远传压力表的选型
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变频供水系统方案选择
☆ 1．逻辑电子电路控制方式
这类控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节， 往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频状态的方式。因 此，控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵 起动时有冲击、抗干扰能力较弱，但其成本较低。
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谢谢
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数显仪(该造价比变送器和压力传感器要低,同时在控制柜上可以显 示压力值,且可以设定报警参数.) ➢ 6.压力传感器(包括两线制4-20mA远传压力表),用于精度较高的场合, 但价格高且需24V电源,有的变频器无24V电源的. ➢ 7.若选用电阻远传压力表,请选用防震的(内有油做阻尼液).(300-400 元),否则易坏. ➢ 8.一般恒压控制选用电阻远传压力表就足够.
(1)执行机构：执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，3 个水泵分为二种类型:
➢ 调速泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水 量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。
➢ 恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定。它们用于在用水量增大而调 速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
供水系统方案图
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
➢
系统原理图
➢
整个系统由三台水泵，一台变频调速器，一台PLC和一个压力传感
器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以
供维修和调节水量之用，三台泵协调工作以满足供水需要；变频供水系
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变频供水系统方案选择
☆ 4．新型变频调速供水设备
针对传统的变频调速供水设备的不足之处，国内外不少生 产厂家近年来纷纷推出了一系列新型产品。这些产品将PID调 节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内，形成了 带有各种应用的新型变频器。由于PID运算在变频器内部，这 就省去了对可编程控制器存贮容量的要求和对PID算法的编程， 而且PID参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本， 而且大大提高了生产效率。由于变频器内部自带的PID调节器 采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。同时， 为了保证水压反馈信号值的准确、不失值，可对该信号设置滤 波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统的调试非 常简单、方便。
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☆电阻式远传压力表工作原理
➢ 电阻式远传压力表YTZ-150(图)工作原理
➢ 主要技术指标 ➢ 1.精确度等级：1.0 ， 1.6 ➢ 2.发送器起始电阻值：3～20Ω ➢ 3.发送器满度电阻值：340～400Ω ➢ 4.发送器接线端①②外加电压不大于6V ➢ 5.使用环境条件：-40～60℃，相对温度不大于85%，且震动和被测
0.4%/10℃。
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☆电阻式远传压力表工作原理
➢ 电阻式远传压力表YTZ-150(图)工作原理
➢ 仪表由一个弹簧管压力表和一个滑线电阻式传感器组成，当被测压 力变化时，弹簧管端产生位移，一方面通过传动系统使指针在度盘 上指示相应压力，另一方面带动电刷在电阻上滑行，使被测压力值 的变化转换为电阻值的变化，并传至二次仪表上指示相应的压力。
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☆电阻式远传压力表工作原理
➢ 电阻式远传压力表YTZ-150(图) 接线方法：打开压力表右侧的接线盒， 可以看到标有 2、3、1 的三个接线端子，分别将三个端子接到对应的变频器 控制板的 V+、AI、0V 上面，并在 变频器控制板 0V 端子处串联一个 400 欧姆 2 瓦的电阻（由于改型号 远传压力表只能接收不大于 6 伏的 电压供电，而我们的变频器提供的 是 10 伏电源，所以在应串联一个 分压电阻在电路中）。
➢ (4)报警装置 作为一个控制系统，报警是必不可少的重
要组成部分。由于本系统能适用于不同的供水 领域，所以为了保证系统安全、可靠、平稳的 运行，防止因电机过载、变频器报警、电网过 大波动、供水水源中断、出水超压、泵站内溢 水等等造成的故障，因此系统必须要对各种报 警量进行监测，由PLC判断报警类别，进行显 示和保护动作控制，以免造成不必要的损失
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☆远传压力表的选型
➢ 电阻式远传压力表的选型： ➢ 首先是量程和精度，然后是输入输出类型，量程和精度是根据工艺
决定的，就是你需要测量的对象是什么，对测量的物理量（压力） 有什么要求。而输入输出类型是根据系统来定的。比如用变频器的 模拟输入来采样这个信号，那么表的输出类型必须和变频器相匹配， 而表的输入类型则根据系统的低压电源等级和驱动能力来选，比如 说很多变频器有DC10V电源或者DC24V，那么可以用上，但是还要 注意，变频器这个电源的驱动能力。打个比分，有个宽电压输入的 传感器，输入是DC 7～35V，输出是4～20ma电流，用变频器 DC10V，5ma电源显然不能驱动，当传感器输出快10ma的时候变频 器的电源电压肯定往下掉的厉害了，不过如果有DC24V，100ma电 源，那就是可以用的，但是要串电阻分压。
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
➢ 主电路图
➢ 电机有两种工作模式即：在工频电下运行和在变频电下运行。 KM1、 KM3、 KM5 分别为电动机M1 、M2 、M3 工频运行时接通 电源的控制接触器，KM0、 KM2 、KM4 分别为电动机M1、M2、 M3 变频运行时接通电源的控制接触器。
➢ 发送器起始电阻值：3~20Ω ➢ 发送器满度电阻值：340~400Ω
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☆电阻式远传压力表工作原理
➢ 电阻式远传压力表YTZ-150(图)工作原理 ➢ 电阻远传压力表由一个弹簧管压力表和一个滑线电阻式发送器等所
组成.电阻远传压力表机械部分的作用与一般弹簧管压力表相同。由 于电阻发送器系统设置在齿轮传动机构上，因此,当齿轮传动机构中 的扇形齿轮轴产生偏转时，电阻发送器的转臂（电刷）也相应地得 以偏转，由于 电刷在电阻器上滑行，使得被测压力值的变化变换为 电阻值的变化，而传至二次仪表上，指示出一 相应的读数值。同时， 一次仪表也指示出相应的压力值。
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
➢ 工作原理：供水系统投入运行。将手动、自动开关打到自动上，系 统进入全自动运行状态，PLC中程序首先起动变频器。根据压力设 定值(根据管网压力要求设定)与压力实际值(来自于压力传感器)的偏 差进行PID调节，并输出频率给定信号给变频器。变频器根据频率 给定信号及预先设定好的加速时间控制水泵的转速以保证水压保持 在压力设定值的上、下限范围之内，实现恒压控制。同时变频器在 运行频率到达上限，会将频率到达信号送给PLC，PLC则根据管网 压力的上、下限信号和变频器的运行频率是否到达上限的信号，由 程序判断是否要起动第2台泵(或第3台泵)。当变频器运行频率达到 频率上限值，并保持一段时间，则PLC会将当前变频运行泵切换为 工频运行，并迅速起动下1台泵变频运行。此时PID会继续通过由远 传压力表送来的检测信号进行分析、计算、判断，进一步控制变频 器的运行频率，使管压保持在压力设定值的上、下限偏差范围之内。
(2)信号检测 在系统控制过程中，需要检测的信号包括自来水出水水压信号和报警信号: ①水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈
信号。
②报警信号:它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有 异常。该信号为开关量信号。
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☆远传压力表的选型
➢ 电阻式远传压力表的选型： ➢ 1.用变频器10V供电时,选用的表是否0-6V还是0-10V.
0-6V需接5V电源也可10V供电时串250欧电阻或7805稳压块变为5V； 0-10V的表不用处理.当然也有0-6V的表直接用10V供电,虽然暂时没问
题,但会使表的寿命影响. (大部分是0-6V, 0-350欧的表) ➢ 2.给变频器0-10V电压输入时,先串250欧电阻在接电阻远传压力表.具
体阻值可以用万用表测定后选用,有偏差没关系,只要不超的太远,可 以通过变频器来设定修正. ➢ 3.给变频器0-20mA电流输入时,先接压力表并且压力表输出信号的 那一根线上串250欧电阻. ➢ 4.通过7805稳压块稳压块时,可直接.
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☆远传压力表的选型
➢ 电阻式远传压力表的选型： ➢ 5.也可通过变送器变为4-20mA,或选用有0-400欧输入4-20mA输出的
☆ 2．单片微机电路控制方式
这类控制电路优于逻辑电路，但在应付不同管网、不同供水情 况时，调试较麻烦；追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也 不方便。电路的可靠性和抗干扰能力都不太好。
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变频供水系统方案选择
☆ 3．带PID回路调节器或可编程序控制器(PLC)的控制方式
该方式变频器的作用是为电机提供可变频率的电源。实现电机的无级调速，从而 使管网水压连续变化。传感器的任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足 用户需要的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控后，经可编程 控制器内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。还有一种办法是 将压力设定信号和压力反馈信号送入PID(可编逻辑器件)回路调节器，由PID回路调节 器在调节器内部进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号。
由于变频器的转速控制信号是由可编程控制器或PID回路调节器给出的，所以对可 编程控制器来讲。既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口。由于带模拟量输 入，输出接口的可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备的成本。若采用 带有模拟量输入，数字量输出的可编程控制器，则要在可编程控制器的数字量输出口 端另接一块PWM调制板，将可编程控制器输出的数字量信号转变为模拟量。这样，可 编程控制器的成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备的可靠性。 如果采用一个开关量输入，输出的可编程控制器和一个PID回路调节器，其成本也和 带模拟量输入，输出的可编程控制器差不多。所以，在变频调速恒压给水控制设备中， PID控制信号的产生和输出就成为降低给水设备成本的一个关键环节。
➢ ②变频器:它是对水泵进行转速控制的单元。变频器跟踪供水控制 器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速 控制。
➢ ③电控设备:它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元 件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动 切换等。
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
➢ (3)控制系统：供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水 控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。
➢ ①供水控制器:它是整个变频恒压供水控制系统的核心。供水控制 器直接对系统中的工况、压力、报警信号进行采集，对来自人机 接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执 行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵) 进行控制。
统中检测管路压力的压力传感器，一般采用电阻式传感器(反馈0～5V电
压信号)或压力变送器(反馈4～20mA电流)；变频器是供水系统的核心，
通过改变电机的频率实现电机的无极调速、无波动稳压的效果和各项功
能。
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
➢ 从原理框图，我们可以看出变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检 测、控制系统、人机界面、以及报警装置等部分组成。
变频恒压供水及远传压力表工作原理分析
变频恒压供水系统
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变频恒压供水系统及远传压力表工作原理分析
1
变频供水系统方案选择
2 变频恒压供水系统及工作原理
3 电阻式远传压力表工作原理
4
电阻式远传压力表的选型
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☆ 1．逻辑电子电路控制方式
这类控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节， 往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频状态的方式。因 此，控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵 起动时有冲击、抗干扰能力较弱，但其成本较低。
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数显仪(该造价比变送器和压力传感器要低,同时在控制柜上可以显 示压力值,且可以设定报警参数.) ➢ 6.压力传感器(包括两线制4-20mA远传压力表),用于精度较高的场合, 但价格高且需24V电源,有的变频器无24V电源的. ➢ 7.若选用电阻远传压力表,请选用防震的(内有油做阻尼液).(300-400 元),否则易坏. ➢ 8.一般恒压控制选用电阻远传压力表就足够.
(1)执行机构：执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，3 个水泵分为二种类型:
➢ 调速泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水 量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。
➢ 恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定。它们用于在用水量增大而调 速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
供水系统方案图
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☆变频恒压供水系统构成及工作原理
➢
系统原理图
➢
整个系统由三台水泵，一台变频调速器，一台PLC和一个压力传感
器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以
供维修和调节水量之用，三台泵协调工作以满足供水需要；变频供水系
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变频供水系统方案选择
☆ 4．新型变频调速供水设备
针对传统的变频调速供水设备的不足之处，国内外不少生 产厂家近年来纷纷推出了一系列新型产品。这些产品将PID调 节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内，形成了 带有各种应用的新型变频器。由于PID运算在变频器内部，这 就省去了对可编程控制器存贮容量的要求和对PID算法的编程， 而且PID参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本， 而且大大提高了生产效率。由于变频器内部自带的PID调节器 采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。同时， 为了保证水压反馈信号值的准确、不失值，可对该信号设置滤 波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统的调试非 常简单、方便。
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☆电阻式远传压力表工作原理
➢ 电阻式远传压力表YTZ-150(图)工作原理
➢ 主要技术指标 ➢ 1.精确度等级：1.0 ， 1.6 ➢ 2.发送器起始电阻值：3～20Ω ➢ 3.发送器满度电阻值：340～400Ω ➢ 4.发送器接线端①②外加电压不大于6V ➢ 5.使用环境条件：-40～60℃，相对温度不大于85%，且震动和被测