变频恒压供水系统的构成及原理

变频恒压供水系统的构成及原理
一、变频恒压供水系统的构成及原理
变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置PID调节器运算后，调节输出频率，实现管网的恒压供水。

变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知PLC进行变频泵逻辑切换。

为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出口阀门。

系统工作原理间图如下所示。

假设整个系统由四台水泵，一台变频器，一台PLC 和一个压力变送器及若干辅助部件构成。

各部分功能如下：安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成1—5伏的电信号；变频调速器用于调节水泵转速以调节流量；PLC用于逻辑切换。

此外，上述系统还配备了外围辅助电路，以保障自动控制系统出现故障时可通过人工调节方式维持系统运行，保证连续生产。

二、设备选型说明
变频恒压供水系统主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成。

变频控制柜由断路器、变频器、接触器、中间继电器、PLC等组成。

1. 供水系统选用原则
（1）蓄水池容量应大于每小时最大供水量。

（2）水泵扬程应大于实际供水高度。

（3）水泵流量总和应大于实际最大供水量。

（4）变频控制柜选型：
用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数，然后对控制柜进行选型。

2. 变频器
根据工艺要求，建议配用ABB ACS600系列变频器。

ACS 600系列变频器是ABB 公司采用直接转矩控制（DTC）技术，结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器。

它具有很宽的功率范围，优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力，较高的可靠性和较小的体积。

主要技术数据：
功率范围：2.2-3000kW
电源电压：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；
电源频率：48-63Hz
控制连接：2个可编程的模拟输入（AI）；1个可编程的模拟输出（AO）；5个可编程的数字输入（DI）；2个可编程的数字输出（DO）。

连续负载能力：150% In，每10分钟允许1分钟
串行通讯能力：标准的RS—485接口可使变频器方便地与计算机连接。

保护特性：过流保护、I2t、过压保护、欠压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通讯故障保护、AI信号丢失保护等。

外型结构紧凑，安装方便。

产品经过多种电气安全规范认证，符合GE、UL及质量认证体系ISO9001和ISO4001等。

变频器独特的直接转矩控制（DTC）功能是目前最佳的电机控制方式，它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制，无需速度反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。

ACS600变频器内置PID、PFC、预磁通等八种应用宏，只需选择需要的应用宏，相应的所有参数都自动设置，输入输出端子也将自动配置，这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间，减少出错。

3. 可编程序控制器
PLC建议采用西门子S7-200型。

SIMATIC S7-200 可编程序控制器是模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用；大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务，各种单独的模块之泛组合以用于扩展；简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计；当控制任务增加时，可以自由扩展；大范围的集成功能使得它的功能非常强劲。

多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。

当任务规模扩大，可随时使用附加模块对PLC进行扩展。

三.应用范围
1. 该系统既可用于生产、生活用水，亦可用于热水供应，恒压喷淋等系统。

a. 可广泛用于工业企业、生活、生产供水系统及企业自备并改造工程，自来水厂、生活小区及消防供水系统。

b. 可用于各种场合的恒压、变压、冷却水和循环供水系统。

c. 可用于污水泵站、污水处理及污水提升系统。

d. 可用于农业排灌、园林喷淋、水景和音乐喷泉系统。

e. 可用于宾馆、大型公共建筑供水及消防系统。

2. 技术指标
a．最大供水高度：200米
b．最大流量：1000立方米/小时
c．压力波动：≤0.25兆帕
d．水泵电机功率：0.75KW-280KW
参考资料：
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消防控制柜概述
2009年09月05日星期六 21:12
消防控制柜概述
消防泵专用控制柜是按照国家消防标准GBJ16—87《建筑设计防火规范》及
GB50045-95《高层民用建筑设计防水规范》设计和生产，专用于高低层工业、民用建筑消防、喷淋、水幕、雨淋、消防管网稳压、增压等给水泵的控制，可满足用户对各种不同消防泵的控制。

消防泵控制柜手动、自动控制方式，手动时由面板操作按钮控制水泵启停（仅供试泵用）；自动时由以下几种方式中的任何一种即可控制水泵启停：①消防中心DC24V启动（电源由消防中心提供），②各消防栓箱按钮开关启动，③消防中心按钮控制水泵启停，④喷淋管网压力开关启停水泵，⑤电接点压力表低压启动水泵（应用稳压系统）等。

引至消防栓按钮、信号灯及引至消防中心遥控的控制电源为AC24V·100VA。

控制柜设有泵开、泵停、泵故障等无源接点反馈消防中心。

具备当主用泵故障时，备用泵自动延时投入的功能。

除此之外，控制柜可以根据用户需要，增加双电源自动切换功能，定期自动巡检等功能，大功率消防主泵可以采用软起动方式缓减水泵起动时对电网及管网的冲击。

消防控制柜性能特点
① 符合国家及行业消防规范；
② 可接受多种消防信号，方便可靠地与消防中心联网控制；
③ 消防管网维持常压，保证火灾初期灭火的消防用水，可减少火灾造成的损失与危害；
④ 可按用户需要实现不同的消防控制方式；
⑤ 设置手动—自动控制功能，可保证设备安全连续运行；
⑥ 选用国际知名品牌及国内名牌低压电器、合理简洁的电路、先进可靠的控制程序，确保系统性能优良、控制灵活、抗干扰能力强、工作可靠；
⑦ 可配置触摸操作式人机界面产品，可设变频调速稳压控制防止超压，大功率水泵可采用变频器或智能软起动器实现平滑软起动。

消防控制柜订货说明
① 控制柜附带文件为了使用说明书、合格证、电气原理图各一份，其余物品不在提供范围之内；
② 订购标准产品时，需准确标出型号，在此之前，请详细阅读本说明书；
③ 可接受用户对功能和配置的选择，但订购时务心注明，否则一律按标准产品制造；
④ 本公司对产品拥有设计改进权，更改时恕不另行通知。

消防控制柜应用说明
根据《建规》与《高规》，消防泵控制柜需具有自动、手动和远距离启泵三种启泵方式，远距离启泵包括消防控制中心启泵以及消火箱按钮启泵。

消防给水系统设置备用消防水泵，控制柜应具有主用泵故障时，备用泵自动投入功能。

消防气压给水设备是以CA30-92及国家消防设计规范不依据而设计和生产的新型固定灭火装置。

消防气压给水设备可在无水灾发生保证管网所需的消防压力，并能充分发挥设备在水灾初期的灭火能力，将火灾损失减小到最小的程度。

消防稳压设备属于消防气压给水设备的一种。

消防稳压设备在无火灾发生时保证管网所需的消防压力，并由稳压罐贮存一定的消防水量（30秒或10分钟），火灾初期消防水泵还没有正常出水时，由稳压罐供给消防灭火用水，使火灾及时得到控制。

GB5004-95《高层民用建筑设计防火规范》规定：临时高压消防给水系统高位水箱的设置高度不能满足建筑最不利点静水压力要求时，应设增压设施，增压设施应符合下列规定：
1、增压水泵的出水量，对消防火栓系统不应大于5L/S；对自动喷水灭火系统不应大于1L/S。

2、气压罐的调节水容量对消防火栓系统不应大于300L；对自动喷水灭火系统不应小于150L；对消火栓与自动喷水灭火系统合用的不应小于450L。

为了节省设备的设资，某些建筑允许采用生活、消防共用水给水设备。

平常设备给生活管网供水，同时消防管网也保持一定压力，火灾发生时，控制系统得到起动信号，立即关上生活管网电磁阀，切断生活管网的供水，全部水量仅供消防使用，以免生活用水影响消防的正常供水。

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自动控制柜产品概述
2008年12月09日星期二 14:16
自动控制柜产品概述
BYK系列电气控制柜是我公司充分吸收国内外水泵控制的先进经验，经过多年的生产和应用，不断完美和优化后，精心设计制作而成的。

该产品具有过载、短路、缺相保护以及泵体漏水、电机超温及漏电等多种功能齐全的状态显示，还具有单泵及多泵控制工作模式，多种主要、备泵切换方式及各类起动方式。

可广泛适用于农业生产及各类建筑的给水、排水、消防、喷淋管网增压及暖通空调、冷水热水循环等多种场合的自动控制。

随着社会朱断发展，为顺应市场需求，成峰公司在吸收国内外先进技术的基础上，合理选用国内外名牌电器元件，开发出具有二十一世纪水准的高科技产品-人机界面控制柜。

该产品除了具有普通电气控制柜优点外，还具有管理方便、准确度更高、控制方面故障率更少等优点。

我公司通过多次的实验，现已在上海焊条厂投入使用，取得了可喜的成绩。

BYK系列电气控制柜质量优良、外型美观耐用、安装操用方便，是各类水泵、风机安全可靠的伴侣。

自动控制柜产品的特点
1．用途广泛。

对于各种场合，如生活给水、消防喷淋增压、空调冷却循环、工业控制用泵、污水排放等都有相应的型号规格。

控制电机功率范围：0.18~280KW。

2．品质优。

精选国际、国内名牌电器元件及优质标准柜体，精心设计，精工制作。

3．功能齐全。

从一控一至一控四，主、备泵任意选择组合，多种启动方式，各类控制类型，故障篡夺劝切换，还可以为您专门设计。

4．服务满意。

随时提供售前咨询并及时提供售后服务，使您绝无后顾之忧。

自动控制柜型号意义
控制水泵台数特征字：
1、单控
2、一控二
3、一控三
4、一控四
I、一用一备 II、二用一备 III、三用一备 IIII、二用二备
起动方式特征字：
不注明为直接起动； Y：Y-△降压起动；Z：自藕降压起动；R：软起动。

控制类型特征字：
不注明为液位控制； P：压力控制； S：时间控制；L：潜污泵专用；X：消防专用。

主、备泵切换方式特征字：
不注明普通型，即开机前手动选择主、备泵，主用泵发生故障停机时，备用泵自动起动投入运行。

AS：定时自动切换/手动切换； AC交替自动切换/手动切换。

电机功率特征字：
数字代表所控单台水泵电机功率，单位为KW。

自动控制柜功能原理及用途（多种控制的工作模式）
一控二：控制1号、2号二台水泵。

1号、2号二台泵同时运行，在起动时，1
号泵起动工作后，通过时间继电器自动起2号泵。

一控三：控制台1号、2号、3号三台水泵。

工作模式同上。

一用一备：控制1号、2号二台水泵。

可工作于"1号主2号备"或"2号主1号备"二种方式。

二用一备：控制1号、2号、3号三台水泵。

可工作于"1号、2号主3号备"或"2号、3号主1号备"或"1号、3号主2号备"三种方式。

三用一备：控制1号、2号、3号、4号四台水泵。

可工作于"1号、2号、3号主4号备"或"2号、3号、4号主1号备"或"1号、3号、4号主2号备"或"1号、2号、4号主3号备"四种方式。

以上几种模式，均同时设有手动功能，在手动状态下，各泵可单独工作。

多泵控制的主、备泵切换方式：
未注明为普通型，开机前用手动开关选择主用泵和备用泵，主用泵故障后，备用泵自动投入，一般主、备泵控制均采用此方式。

AS：定时自动切换/手动切换
适用于主、备泵需要定时交替使用场合，使长期连续工作时间均分于主、备泵。

常规切换时间为8~12小时选择型。

当不需要定时自动切换时，可用开关转换为手动切换方式来选择主、备泵。

本型具有备用泵自投功能。

AC：交替自动切换/手动切换
选用主、备泵需要轮流交替工作场合。

每启动一次，主、备泵交换一次，在不需要交替时，也可用开关转为手动切换方式来选择主、备泵。

本型具有备泵自投功能。

控制类型说明：
未注明为液体控制。

使用本型配备意大利技术生产的高性能Key浮球开关，能可靠实现液位高低的变化，自动控制给排水泵的开停机。

也可根据用户要求合理配用OMRON等其它液位控制器。

P型：压力控制型。

用外接电接式压力表或压力控制器，可实现接管网压力的变化自动开泵、关泵。

大型大量应用于生活给水及消防增压系统。

由于本箱也同时适用于Key浮球开关控制水泵以及用限位开关按钮遥控等各种方式进行控制，所以是一种"万能接口"的电动机控制箱，应用范围极广。

S型：时间控制型。

本控制箱没有时间设定按钮和显示器，用户可根据定时需要控制水泵的开启和关闭。

适用于各种定时式有规律的间歇式工作方式的控制。

X型：消防专用型。

本型按国家消防中心设计，消防喷淋泵的启动可由①机箱面板手动；②各消防栓按钮或压力开关启动；③消防中心DG24V启动，并有输出消防中心的泵停开的信号接点作批示用。

L型：潜水式排污泵专用型。

根据潜水泵的特点大型除主回路短路、短相、过载保护以外还具有泵体漏水保护和电机超温保护及漏电保护功能。

起动方式的确定：
一般电机功率为15KW以下的水泵采用直接起动。

Z：15KW以上的排污泵，一般采用自藕降压起动，消防、喷淋泵亦可选用此方式起动。

Y：其余型号15KW以上的水泵若无特殊要求，一般采用Y-△降压启动方式启动。

R：若希望进一步降低起动时对电源及电机的冲击，延长机械寿命，完全消防水锤现象和噪音，并达到节能的目的，可采用软起动方式。

本公司BYK控制柜配用进口优质软起动器性能优越、可靠性高。

·关于软起动
自动控制柜控制原理
软起动控制装置利用先进的微处理控制大功率晶闸管组件，实现交流感应电动机的软件起动、软停止和节电等功能。

软起动指装置输出电压按一规律上升，使被控制电动机电压由零升到全电压，转速相应的由零平滑加速到额定转速的过程。

软停止指装置输出电压按一定要求下降，使被控制电动机电压由全电压降到零，转速相应地由额定转速平滑减速到零的过程。

节电运行指电动机轻载运行时，依据负载情况自动调整装置的输出电压提高电动机的功率因数，以达支节电的目的。

软起动可使水泵起动、停止力矩曲线逼近泵力矩特性曲线，最大限度的消除了泵及系统的电气、机械的起动冲击，使起动极为可靠。

软起动的性能、特性
1、斜坡电压起动、恒流软起动可选
限制起动期间的压降，并降低电流峰值。

限制起动转矩以保护传动机械。

平稳加速、减速或制动，保护设备和人员。

对传动机械的机械保护，可清除转矩浪涌并降低冲击电流。

2、各起动参数可方便调节
起动电流、电压、时间可按负载不同灵活调节，取得最小的电流冲击。

3、延长电机、水泵的寿命
软起动对电机提供了平滑、渐进的起动过程，降低了设备的振动和噪音。

消除了起动时的冲击电流。

降低电机损耗。

4、高效节能
电机轻载时软起器能减小端电压，提高电机功率因数，达到轻载节能。

5、软停车功能
软停车功能可避免水泵遭"水锤"效应。

6、操作简单、运行稳定、可靠
自动化的控制在系统调试运行正常后即可投入安全连续运行，无需维护。

7、完善的保护功能
具有过流、过压、过载、缺相、短路、过热等多种保护。

8、通过串行口能和计算机连接，实现计算机联网直接监控。

·关于智能控制
微机智能控制是我公司技术人员，为顺应市场要求，在变频调速控制柜的基础上开发成功的。

采用PLC可编程序控制器，对泵组及其它设备进行人机界面，辅以计算机技术进行智能控制。

具有自动、手动、远距离操作、计算机联控等功能。

控制方法先进、电气性能可靠、连网方便，并大幅度降低运营成本，节能效果更明显，是一种质优价廉的新型现代化智能控制产品。

产品性能和特性
采用PLC可编程序控制器，对电机泵及相关设备进行自动化空中楼阁，可以进行消防泵定期自动巡检、解决消防泵咬死问题、变频切泵、消除水锤效应、报警及消防控制中心联控
等诸多功能。

该产品主要是利用三菱PLC专用的监控软件，通过RS-232/RS-485、无线连接器省却了总线的麻烦与计算机联网，操作人员只需在控制中心操作计算机便可获知室外泵组及其它设备的工况及各种技术参数，可以根据实时需要自动做出修正控制，使机房无人值班成为可能，从而达到人机界面的目的。