浅谈恒压供水系统

浅谈恒压供水系统

摘要：随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，人口的增多，以及人们生活水平的不断提高，对城市供水的数量、质量、稳定性提出来越来越高的要求。无人值守泵站的全自动变频恒压供水也日趋普遍，本系统主要介绍有三台机泵组成的泵站变频调控系统，实现变频、恒压、无级调速。

关键词：富士FRN55P11S-4CX变频器；施耐德PLC；恒压供水

1 变频器恒压供水调速系统的理论模型

源水由净水厂过滤、净化等工序处理完成后，送入泵站净水池，经水泵加压输出到用户管网。加压泵站的管线输出口装有压力传感器，用来检测管线出口压力，并将压力信号传输给变频器内部的PID运算器，变频器内部PID运算器将此信号与原设定值进行比对后，输出控制信号，控制变频器频率，从而改变加压水泵转速，进而达到稳定管网水压的目的。

利用PLC和变频器来实现恒压供水的自动控制，现场压力信号的采集由压力传感器完成。整个系统可由电脑利用工控组态软件进行实时监控。

变频恒压供水系统中，水泵是控制对象；保持管网恒

定水压是控制目标；压力信号的闭环反馈是控制的方法。文章所讨论的供水系统由3台水泵机组、1台PLC和2台变频器组成。水泵可变供电回路由工频回路和变频回路组成。通过变频器内置PLC控制器将各个水泵按照设定的顺序，有序的投入或者停止运行，使整个供水回路处于最佳的配置状态。

2 控制单元

2.1 供水压力的闭环调节

加压泵站管线的出口压力通过压力传感器采集并传输给变频器，再经变频器内部的A/D转换模块，将采集的模拟量转换成可用来计算的数字量，变频器内部的PID控制模块，将此数字量与预先设定的压力值进行比较，比较后的数据处理结果，以改变变频器频率的方式输出。用户用水量增大时，管线压力极具下降，就会出现一台变频器不够用的情况，这就需要有一台或者多台变频器工频运行，一台变频运行，由PLC配合控制各个交流接触器，切换各电机运行状态，维持管网压力稳定。

2.2 保护环节

在日常工作当中，要对控制电路当中的电压、电流进行实时监测，由PLC判断并作出保护动作。

（1）电网过电压保护。

（2）电机过电流或过热保护。

（3）变频器内部故障动作。

3 供水自动控制系统总体方案解说

（1）系统的运行方式分为手动、自动两种，他们由一个转换开关控制操作。PLC对此转换开关的状态进行实时监测。手动时，由工人通过对面板上的按钮和开关，进行水泵的启停操作；自动时，PLC先控制一台变频器启动，与此同时，管线出口的压力传感器将压力信号反馈给变频器，并与设定压力进行比较，经过变频器内部PID运算，调节变频器输出频率。

（2）用户用水量高峰时期，用水量加大，管线压力下降，变频器输出频率已为设定最大频率而管线出口压力扔达不到压力设定值时，PLC将当前工作的变频泵切换到工频工作，另一台水泵变频工作。实现一台工频一台变频的双泵供水。用水需求减小时，变频器的输出频率下降，当下降到频率下限，压力仍为设定值时，PLC切除变频泵，原工频水泵变频运行，以控制管网压力与给定压力保持一致，维持恒压供水。

4 主要电路

（1）运行时，KM0闭合，M1变频运行。

（2）当变频器频率提升到了设定最大值时，输出一个频率上限信号，给控制PLC，控制PLC控制KM0断开，KM1闭合，将M1改为工频运行，同时，闭合KM3，使M3变频启

动。

（3）如果变频器运行到频率下限，输出一个频率下限信号给PLC，PLC控制KM1、KM3断开，KM0闭合，只剩1号变频工作。

5 控制电路

PLC的Q2～Q6五个输出信号口分别分配给M1、M3工频、变频工作，M2变频工作；Q0、Q1控制两台变频器的启停；I4～I7分别检测两个变频器的极限频率；I1作为紧急停车按钮，控制整个系统全线停车；I3检测变频器手动/自动工作方式；I11、I12分别检测压力传感器的上下限信号。

F1变频器的U、V、W输出端经一个接触器后，接M1泵电机，F2变频器的U、V、W输出端链接M3泵电机，M1、M3泵电机再分别经过两个交流接触器并联到工频电源上，这四个接触器由PLC控制，对变频器进行工频、变频切换工作。

6 结束语

文章以有三台水泵机组的无人值守泵站为基础，全面阐述了一套由多台水泵机组、变频器、远传压力表、可编程控制器等主要设备组成的全自动恒压变频供水系统，变频恒压供水能够克服传统供水效率低、手动、人为参与等缺点，有节能高效、稳定、自动化程度高、维护方便的特点。

参考文献

[1]王建，徐洪亮.富士变频器入门与典型应用[M].中

国电力出版社，2008.

[2]曾繁玲.施耐德PLC、变频器入门与应用实训[M].中国电力出版社，2011.