長沙沁銘設備有限公司

在居民生活用水、工業用水、各類自來水廠、油田、油庫、鍋爐定壓供熱和恒壓補水噴淋及消防等供水系統中，采用傳統的水塔、高位水箱、氣壓增壓等設備，不但占地面積和設備投資大，維護困難，且不能滿足高層建筑、工業、消防等高水壓、大流量的快速供水需求。另一方面，由于供水量的隨機性，采用傳統方法難以保證供水的實時性，且水泵的選取往往是按最大供水量來確定，而高峰用水時間較短，這樣水泵在很長一段時間內有較大余量，不僅水泵效率低，供水壓力不穩，而且造成大量電力浪費。這里介紹一種由可編程控制器控制的變頻恒壓供水系統，它既能解決人工操作的繁雜勞動和精神壓力，又能節約能源。 

1、系統介紹

                變頻恒壓供水控制系統由PLC控制器、觸摸屏顯示器、變頻調速器、壓力變送器、水位變送器、交流接觸器等其它電控設備以及3臺水泵（水泵數量可以根據需要設置）和一臺小流量泵等構成，如圖1所示。在供水系統總出水管上安裝壓力變送器檢測出水壓力，在蓄水池安裝液位變送器，PLC具有模擬量輸入檢測模塊，檢測壓力變送器和液位變送器輸出的4-20mA信號，將檢測的壓力信號與設定的壓力信號經過PID運算后，通過控制變頻器的輸出頻率來調整電動機的轉速，保持供水壓力的恒定，這樣就構成了以設定壓力為基準的壓力閉環系統 自動檢測水池水位信號與設定的水位低限比較，輸出水位低報警信號或直接停機。觸摸屏顯示器可以顯示電源電壓、電流、變頻器輸出頻率、實際供水壓力和設定供水壓力和各泵的工作狀態等信息 可以通過觸摸屏在線修改設定供水壓力和控制水泵的運行。該系統還設有多種保護功能，尤其是強電邏輯硬件互鎖功能，從而保證正常供水，且可以做到無人值守。

系統圖

結構圖

控制圖

2.2.1啟動程序

　　選擇自動運行方式先開始啟動運行時，首先檢測水池水位，若水池水位符合設定水位要求，1#泵變頻交流接觸器吸合，電機與變頻器連通，變頻器輸出頻率從0Hz開始上升，此時壓力變送器檢測壓力信號反饋PLC，由PLC經PID運算后控制變頻器的頻率輸出 如壓力不夠，則頻率上升至50Hz，延時一定時間后，將1#泵切換為工頻，2#泵變頻交流接觸器吸合，變頻啟動2#水泵，頻率逐漸上升，直至出水壓力達到設定壓力，依次類推增加水泵。

　　2.2.2水泵切換程序

　　如用水量減小，出水壓力超過其設定壓力，則PLC控制變頻器降低輸出頻率，減少出水量來穩定出水壓力。若變頻器輸出頻率低于某一設定值（水泵出水頻率，一般為25Hz），而出水壓力仍高于設定壓力值時，PLC開始計時，若在一定時間內，出水壓力降低到設定壓力，PLC放棄計時，繼續變頻調速運行 若在一定時間內出水壓力仍高于設定壓力，根據先投先停的原則，PLC將停止正在運行的水泵中運行時間最長的工頻泵，直至出水壓力達到設定值。

　　2.2.3啟動小流量泵

　　對于居民生活供水或其它用水時段性較強的供水系統，可設置一臺小流量水泵。例如在晚上12點到凌晨5點，居民生活用水很少，一臺30kW的水泵為了維持供水壓力也需要長時間工作在25Hz左右，電動機不僅要消耗十幾個千瓦的電能，同時還要長期工作在低頻狀態，大大影響電動機的壽命。若系統中設置一臺5KW左右的小流量水泵，為了維持出水壓力，由小流量水泵變頻工作，不僅電動機工作在較高頻率，而且消耗的電能也很小。在小流量水泵的選擇上，其功率一般是主水泵功率的1/4到1/6，揚程和主泵相同。

　　2.2.4  水池水位檢測

　　在自動供水的過程中，PLC實時檢測水池水位，若水位低于設定的報警水位時，蜂鳴器發出缺水報警信號 若水位低于設定的停機水位時，停止全部水泵工作，防止水泵干抽，并發出停機報警信號 若水池水位高于設定的水池上限水位時，自動關斷水池給水管電動閥門。

　　2.2.5  自動啟動

　　有時電源會突然斷電，若無人值班，恢復供電后若系統無法啟動會造成斷水，為此本系統設置了通電后自動變頻啟動方式。在電源恢復后，PLC會發出指令，蜂鳴器發出警告，然后按自動運行方式變頻啟動1#泵，直到穩定地運行在給定水壓值。

　　2.2.6  消防報警  當出現消防報警信號時，系統立即按照消防壓力運行。

　　2.2.7  故障處理

　　變頻故障從冗余設計原則考慮，在變頻器發生故障時也要不間斷供水。當變頻器突然發生故障，蜂鳴器報警，PLC發指令使全部水泵停機，然后1#泵工頻運行（若水泵功率大于37KW，則需要采用降壓啟動或其它啟動方式），經一定延時后根據壓力變化情況再使2#泵工頻運行。此時，PLC切換泵則根據實際水壓的變化在工頻泵間切換。當出現水池無水停機、電動機欠壓、過壓、錯相、電機故障等情況時，均能由蜂鳴器發出警報聲。條件許可時可以添加MODEM模塊，在變頻器、電動機發生故障時能通過遠程通信口撥叫值班人員電話，通知有關人員前來維修。所有故障解決、恢復正常后，自啟動前也要發出報警信號。

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