變頻供水設備
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變頻供水設備范文第1篇
近年來，隨著各類技術的快速發展，變頻調速系統作為一種先進的技術手段得以發展起來，有效的滿足了人們在調速方面的需求。在當前的供水系統中，變頻技術也得以廣泛的應用，有效的實現了供水系統的自動化，而且變頻技術在供水設備上進行應用，不僅具有較好的經濟性，而且有效的提升了系統運行的穩定性。由于變頻器越來越趨向于小型化，所以在供水設備上應用不需要占有多大的面積，而且在操控過程中能夠有效的實現節水節電的目標，由于其諸多的優點，所以在當前供水設備中得以廣泛的應用。
1 普通的變頻供水設備
在當前供水系統中，應用最為廣泛的應屬循環軟啟動類型的變頻供水設備，其組成較為簡單，由水泵、儀表、變頻柜及各種管路構成，在這種供水系統中，其水泵數量不宜超過四臺，以三臺為最佳。當利用三臺水泵進行日常供水時，則首先由一臺水泵進行供水，當其無法滿足供水要求時，則變頻柜則會將運行的水泵轉為工頻運行，然后開啟第二臺水泵，而當二臺水泵運行仍無法供水量要求時，則會啟動第三臺水泵，而當用水量減小時，則會依照啟動的順序，依次將水泵停止，當只有一臺水泵運行時，則會使其恢復恒壓。而在實際運行過程中，為了避免水泵出現超負荷運行的情況，往往會對水泵運行時間進行設定，而這個時間并不具有確定性，會根據實際的需求來進行調整，從而確保系統運行的穩定性，而且有效的避免水泵超負荷運行情況的發生，確保了設備使用壽命的延長。另外利用變頻器在供水設備上應用，還可以有效的實現節能的目的，而在變頻器實現節能的關鍵部位則取決于雙恒壓的接口，這是實現節能的特殊結構，所以可以說雙恒壓供水功能是實現節能的關鍵和基礎，通常應用于用水流量變換不大的區域，在林區具有較好的適用性，而且通常會采用循環水系統。
2 帶小流量泵的循環軟啟動變頻供水設備
當變頻供水系統在小流量或零流量的情況下，比如在夜間用水低谷時，系統內的用水量很小，此時水泵在低流量下運行，會造成水泵效率大大降低，不能達到節能的目的，水泵功率越大用電越多。這就涉及供水系統在小流量或零流量時的節電問題，一般可以采取四種方案：（1）變頻主泵+工頻輔泵；（2）變頻主泵+工頻輔泵+氣壓罐；（3）變頻主泵+氣壓罐；（4）變頻主泵+變頻輔泵+氣壓罐。
從節能、投資角度看第4種方案更為適宜，該方案即在原變頻主泵基礎上，再配備1-2臺小泵專用在夜間或平時小流量時變頻供水，一般選擇小泵流量為3-6m3/h，居民區戶數越多，流量可適當選擇大些。小泵功率一般為1.5-3kW，小泵的揚程按主泵揚程或略低于主泵揚程即可。變頻柜采用PLC控制，程序采用模塊化設計。平時系統運行于主泵循環軟啟動變頻供水模式，系統用水量減小時，主泵頻率逐漸降低，當頻率低于小流量頻率時，PID調節器發出低頻切換信號，延時后，系統自動進入小泵變頻供水模式。當用水量增大，小泵流量不能滿足系統需要時，PID調節器發出滿頻信號，延時后，系統自動返回主泵循環軟啟動變頻供水模式。為達到更好的節能效果，系統也可實現雙恒壓供水功能。
3 全流量高效變頻供水設備
對比較大的林區用水，若單配主泵機組和小流量泵，因小泵流量QL和主泵流量QM差別較大，當流量調節范圍在QL-1/3Qm時，水泵的運行效率仍很低，導致水泵運行不經濟，浪費電能。并且流量在大于或接近QL時還會出現頻繁的換泵操作。
為實現在全流量范圍內水泵始終能高效率運行，這就有必要再增加一種中流量水泵。特殊情況下還可增加2種中流量水泵。這樣整體水泵流量選擇呈階梯狀，從而使得設備在任何流量段運行時均處于水泵的高效率段，更加節能。
4 深水井變頻供水設備
目前在深水井供水設備上應用變頻調速技術來進行控制也較為普遍，在深水井潛水泵上應用變頻調速技術，有效的節約了成本，不需要建水塔就可以滿足供水的要求，設備不需要占有多大的土地，建設周期較短，水質不會產生二次污染，水泵在啟動和停車時都采用軟啟動和軟停車，有效的降低了故障發生率，確保了設備使用壽命的延長。但在深水井潛水泵上應用變頻供水設備對于需要夜間供水的系統還會存在小流量費電的問題。深水井潛水泵通常情況下功率都較大，這樣在夜間運行時，水泵處于低效率運行狀態，耗電量增加，這樣日積月累下來，電能存在著嚴重的浪費情況。
5 生活消防合用變頻供水設備
在目前建筑設計時，為了確保消防安全的需求，則規定多層建設消防紛呈可以與生產和生活給水管道合用，但對于高層，則需要將室內消防給水管道與生產和生活用水管道分開，分別獨立進行管道的設置。目前在高層建筑中，一些小高層建筑也越來越多，對于12層以下的小高層，其供水壓力不大，所以對于這類小高層可以在規定上適當放寬，在確保選擇合適管材的基礎上，同時還要采取科學有效的水防管路防倒流措施，利用變頻技術，也可以將消防用水管道與生產和生活用水管道進行合用。
生活消防合用變頻供水設備有以下優點：
（1）當生活和消防供水設備合用時，水泵可以處于輪換運行狀態下，有效的避免了消防水泵長期不用而出現銹死的情況，有效的提升了供水設備的利用率。
（2）而且生活消防供水設備合用時，只需要設置一套供水設備即可，有效的降低了成本，而且易于實現對設備的管理和維護。
（3）在合用的情況下，有效的提升供水設備的自動化水平，確保了供水設備運行的可靠性，而且不會發生水質二次污染的情況。
（4）水泵軟啟動軟停車，無沖擊和超壓危害。系統可按循環軟啟動變頻設備或帶小流量泵的循環軟啟動變頻供水設備選型，主泵流量按生活、消防兩者最大的來選擇，并留有1臺備用泵，揚程一般按消防設計壓力選擇。
6 結束語
變頻技術在供水設備上的應用，有效的提高了供水設備自動化的水平，使水質得到改善，實現了節能的目標。但在實際供水設備方案確定時，還需要綜合多方面的因素進行綜合考慮，在確保供水可靠性的基礎上，使變頻技術的節能潛力得到更好的發揮出來。
參考文獻
[1]蒙聯光.變頻調速“無負壓”供水技術的應用[J].中國科技信息，2010（14）.
變頻供水設備范文第2篇
【關鍵詞】變頻器；變頻技術；自動化水廠；水廠供水；應用
日常生活中常提到的實時供水量，其實就是指水資源的實際使用量，它會隨著外部使用環境的變化而變化。有時候，當人們需要大量的水資源來輔助生產或進行其他操作時，實時供水量在短時間內發生的巨大變化，會打破供水水壓原先所保持的穩定狀態。在這個時候，如果水廠的供水管理工作出現的問題，那么就極有可能發生供水故障，對人們的生產、生活用水產生影響。為了避免類似于這樣的供水故障發生，相關研究人員研發探究出了變頻技術，并在其技術之上制作生產出能夠有效提高供水效率和質量的電力控制裝置，即變頻器。
1.變頻器
1.1變頻器的概念
變頻器，指一種電力設備控制裝置，它的定義是：一種可以對電源電壓進行調整，對電流頻率進行改變的電氣設備。變頻器是科學發展下，變頻技術與電子技術的結合產物。過去的變頻器在使用時多被包含在電動發電機等電氣設備中，并不能獨立進行作業，而伴隨著科學技術的發展以及半導體電子設備的出現，今天的變頻器在使用時已經可以完全脫離各種電氣設備，單獨進行使用。目前，變頻器被廣泛應用于工業設備和家用電氣設備中。
1.2變頻器的應用特點
變頻器的應用范圍比較廣泛，當其應用于工業設備或電氣設備中時，可以起到良好的節電節能作用。供水行業使用變頻器的目的是為了避免和解決供水故障，從而達到提高水廠供水質量水平的目的?？偟膩碚f，變頻器的應用特點主要有：其對電能的耗損率極低，且還可以將某些因用量變化而浪費的電能儲存與節約下來，在節約電能的同時，也提高了電能的利用率；由于其具有調整電源電壓，改變電流頻率方式的功能，因此在應用時它可以有效提高水廠的供水效率，并且可以根據用水季節的不同而自動調整電流頻率，實現平衡管網供水水壓的功能；此外，變頻器的使用還可在一定程度上降低供水系統中設備的損耗率，減少機械運作期間的噪音，在滿足了水廠生產工藝要求的基礎上，還可有效改善生產車間的勞動環境。
2.水廠供水變頻調速系統的原理
水廠供水變頻調速系統主要通過為水泵電動機提供頻率可變的供電電源，進而實現水泵電動機的無極調速，最終依照預先設定的參數實現管網水壓自動化地連續變化。該系統裝配有管網水壓傳感設備，水廠工作人員能夠根據實際需求情況，利用PLC（可編程邏輯控制器）對壓力值進行預先設定；同時，管網水壓力傳感器可以將壓力值反饋信號傳輸至PLC，PLC借助于PID控制程序計算之后發出轉速控制信號指令傳輸給變頻器。PLC通過轉速控制信號控制水泵轉速，因而PLC是整個水廠供水變頻調速系統的控制中樞。
縱觀我國目前的自動化水廠生產情況，通常情況下，為了維持供水的可靠性和提高供水服務質量，自動化水廠都會在生產車間設置兩臺水泵，這兩臺水泵均由變頻恒壓設備控制，并在兩臺水泵中分別配置一臺變頻器或變頻設備，兩臺水泵中，其中一臺水泵用于工作，另一臺則用作備用。當水廠需要為用戶提供水源時，用于工作的，且配裝有變頻設備的那臺水泵便會首先運作起來，當其工作到一定時間后，如果管網中的供水水壓持續上升，且達到了預定值時，PLC將會對水泵中的變頻設備發出指令，使其利用自身功能降低電源的輸出頻率，從而達到讓水泵保持低速運轉的目的。如果水廠的供水量持續減少，那么PLC將下達關閉備用水泵的指令；另外一種情況，如果管網的供水水壓持續降低，降至了規定的最低壓力時，PLC將對變頻器下達提高電源輸出頻率的指令，從而使水泵處于高速運轉的狀態，這時候，如果供水量持續增加，將會開啟備用水泵，以滿足水廠的供水需求。
3.變頻技術與變頻器在水廠供水中的應用
交流電動機變頻調速技術尤其是計算機控制技術的成熟使得PLC和變頻調速結合得更加緊密，能夠為水廠發揮的積極作用更加明顯。水廠供水變頻調速系統具有操作簡單、高可靠性、高抗干擾性、供水壓力恒定以及節能高效的優勢；同時，借助于對該系統的更深入應用，水廠可以實現無人值守；另外，該系統可以實現多臺水泵的軟啟動以及軟停車，將傳統操作方式容易導致的管網水錘效應降到最低；借助于網絡通信技術，能夠實現對水泵機房的遠程數據維護和遠程控制，拓展變頻器的操作靈活性并提高其工作可靠性。
3.1 PLC控制系統的優化與改善
供水變頻調速系統主要包括現場控制層、控制主干層以及管理層三個部分。若系統采用DCS（分布式控制系統）結構，實現難度比較低。DCS的控制模式采用“分散控制、集中管理”的多級控制模式，功能雖然分散，但是系統的可靠性得到了提高，水廠的控制主干層通訊利用以太網進行。另外，現代化管理的發展趨勢也應該是水廠當前需要考慮的重要問題：水廠的管理網絡應該包括中心控制室的計算機系統，另外，為了能夠實現數據共享，水廠采集的各種數據都被輸入到管理網絡系統的服務器當中；生產數據和管理數據均被存放于同一個數據庫當中，并能夠對水廠的實際運行情況進行實時監視；另外服務器采用雙硬盤配置，提高了數據安全性；客戶端和服務器采用100Mb網卡，提高信息的傳輸速度。
3.2變頻技術與變頻器可在水廠供水中的應用
變頻技術與變頻器具有非常高的節電率，其節能降耗效果顯著，不僅能夠節省水廠冗余設計所導致的資源浪費，而且還因為功率因數和調速精度高等獲得更加良好的運行效益。變頻技術可在減低設備與物料的損耗、降低機械噪聲和損耗的同時，也能夠有效提高供水的質量與數量，滿足生產工藝的動態要求。
4.結束語
隨著我國城鎮化進程的加快，城市人口的聚集密度逐漸增大，其生活用水與生產用水的需求量也隨之不斷增大，這便對城市供水提出的新要求和新挑戰。在這樣的宏觀背景之下，如果自動化水廠的供水設備與生產工藝還停留在原先的水平之上，那么必然會造成能源的大量浪費，不利用我國節能減排工作的開展。因此，為了滿足水廠的生產工藝要求，勢必要采用和推廣變頻調速技術，利用變頻器的節能功能推動我國供水技術的不斷進步與發展。 [科]
【參考文獻】
[1]汪光燾.城市供水行業2000 年技術進步發展規劃，1993.
[2]宛如意.大功率水泵變頻調速系統廵用技術分析.城鎮供水，1997，（4）.
變頻供水設備范文第3篇
關鍵詞： 變頻供水 節能消防變頻
1 前言
近幾年來，隨著微機應用技術在我國的發展，變頻調速恒壓供水裝置在一些大型的賓館、寫字樓、綜合樓等建筑中開始應用。這種裝置，有著突出的節能特點，與同容量的普通水泵相比，日常運行的電費要少得多，且運行可靠，設備簡單，占地少。這些優點，對于小區給水來說也是頗有吸引力的。以下結合我們多年來的實踐經驗，對幾種變頻供水設備的應用及其控制方法進行介紹，并分析探討變頻供水設備的優化完善，供同行及用戶在設計，改造，選型時參考。
2普通循環軟啟動變頻供水設備
該類型設備在實際應用中較多，系統由水泵機組，循環軟啟動變頻柜、壓力儀表、管路系統等構成。變頻柜由變頻調速器，PLC，多功能PCS-PID調節儀，低壓電器等構成。系統一般選擇同型號水泵2~3臺，以3臺泵為例，系統的工作情況如下：
平時1臺泵變頻供水，當1臺泵供水不足時，先開的泵倒為工頻運行，變頻柜再軟啟動第2臺泵，若流量還不夠，第2臺泵倒為工頻運行，變頻柜再軟啟動第3臺泵。若用水量減少，按啟泵順序依次停止工頻泵，直到最后1臺泵變頻恒壓供水。
另外系統具有定時換泵功能，若某臺泵連續運行超過24h變頻柜可自動停止該泵切換到下一臺泵繼續變頻運行。換泵時間由程序設定，可按要求隨時調整。這樣可均衡各泵的運行時間，延長整體泵組的壽命。為達到更好的節能目的，多功能PCS-PID調節儀設有雙恒壓接口，系統可實現雙恒壓供水功能。
該系統一般適用于規模較小的多層住宅小區(如300戶以內)或其它小規模用水系統，水泵功率一般不超過7．5 kW。另外也適用于小流量用水時間很短或用水量變化不大的其它場合．如循環水系統。
3 帶小流量泵的循環軟啟動變頻供水設備
當變頻供水系統在小流量或零流量的情況下，比如在夜間用水低谷時，系統內的用水量很小，此時水泵在低流量下運行，會造成水泵效率大大降低，不能達到節能的目的，水泵功率越大用電越多。例如對300～1 000戶的多層住宅小區或600戶左右的小高層住宅樓群(12層以內)的生活用水系統，生活主泵功率一般在15 kW 左右，系統的零流量頻率一般25～35 Hz，故在夜間小流量時，采用主泵變頻供水效率較低。這就涉及供水系統在小流量或零流量時的節電問題，一般可以采取4種方案：①變頻主泵+工頻輔泵；②變頻主泵+工頻輔泵+氣壓罐；③ 變頻主泵+氣壓罐；④變頻主泵+變頻輔泵。從節能、投資角度看第4種方案更為適宜，該方案即在原變頻主泵基礎上，再配備1～2臺小泵專用在夜間或平時小流量時變頻供水，一般選擇小泵流量為3～6 m3／h，居民區戶數越多，流量可適當選擇大些。小泵功率一般為1．5～3 kW。小泵的揚程按主泵揚程或略低于主泵揚程即可。
變頻柜采用PLC控制，程序采用模塊化設計，系統控制流程見圖1.平時系統運行于主泵循環軟啟動變頻供水模式，系統用水量減小時，主泵頻率逐漸降低，當頻率低于小流量頻率時，PCS-PID調節器發出低頻切換信號，延時2min，系統自動進入小泵變頻供水模式。當用水量增大，小泵流量不能滿足系統需要時，PCS-PID調節器發出滿頻信號，延時5min，系統自動返回主泵循環軟啟動變頻供水模式。為達到更好的節能效果，系統也可實現雙恒壓供水功能。
以某單位住宅小區變頻供水系統為例，生活主泵配QDG30-20×3立式多級泵2臺，單臺Q=30m3/h，H=60m，N=11kW，小泵配QDL4.8-8×6立式多級泵1臺，Q=4.8m3/h，H=48m，N=1.5kW。在用水非高峰時，主泵運行小流量頻率平均為30Hz，電流為6.5A，采用小泵時小流量頻率平均為35Hz，電流為2.5A，按每天小流量運行時間15h計算，每年可節電3800kW?hc
4全流量高效變頻供水設備
對比較大的生活小區和高層建筑的生活用水，若單配主泵機組和小流量泵，因小泵流量QL和主泵流量QM差別較大，當流量調節范圍在QL～1/3QM時，水泵的運行效率仍很低，導致水泵運行不經濟，浪費電能。并且流量在大于或接近QL時還會出現頻繁的換泵操作。為實現在全流量范圍內水泵始終能高效率運行，這就有必要再增加一種中流量水泵，流量可選為1/3QM～1/2QM.特殊情況下還增加2種中流量水泵。這樣整體水泵流量選擇呈階梯狀，從而使得設備在任何流量段運行時均處于水泵的高效率段，更加節能。
5 深水并變頻供水設備
目前深水井潛水泵采用變頻調速控制的也非常廣泛，主要是因為不需再建水塔，設備占地小，建設周期短，水質無二次污染，水泵軟啟動軟停車。故障率低，大修周期延長，壽命提高。但對夜間也要求供水的系統(一般居民生活用水都有要求)，仍存在夜間小流量“費電”問題。一般潛水泵功率較大，小流量頻率fL一般在28Hz以上，如30kW的潛水泵，小流量頻率按30Hz計算，每天夜間近6h內約有50kW?h電能“浪費”，一年就是18000kW?h！這還未計入白天小流量時的用電。
為解決小流量耗電問題，還增配1臺Φ600～1200的囊式氣壓罐，一般氣壓罐可直接安裝在泵房。根據氣壓罐的調節容量合理設置小流量頻率fL。變頻柜控制核心仍為PLC和多功能PCS-PID調節儀，當系統用水量變小，運行頻率降至小流量頻率fL時，系統進入小流量變頻穩壓狀態，同時PLC自動計算潛水泵啟動次數，若小時啟動次數D≥12次，系統則回到潛水泵變頻恒壓供水狀態。
6 生活消防合用變頻供水設備
對多層建筑，《建筑設計防火規范>GBJ16―87第8．1．2條規定“消防給水宜與生產、生活紿水管道合用”。但對高層建筑，《高層民用建筑設計防火規范)GB50045―95第7．4．1條規定“室內消防給水系統應與生活、生產給水系統分開獨立設置”。而12層以內小高層建筑(特別是住宅樓群)，生活消防壓力差別不大．若管材選用適當或消防管路采取防倒流措施，在采用變頻設備及電源可靠條件下，建議高規適當放寬要求應允許生活消防合用供水設備。同時有以下優點：
(1)生活消防泵組定時輪換運行．不會因消防泵長期不用或管理不善而使水泵銹死，機組時刻處在工作狀態。
(2)生活泵組和消防泵組合用，基本節省一套消防泵組，且便于設備管理和維護。
(3)設備自動化程度高．供水穩定可靠，且水質無二次污染。
(4)水泵軟啟動軟停車．無沖擊和超壓危害。
系統可按循環軟啟動變頻設備或帶小流量泵的循環軟啟動變頻供水設備選型，主泵流量按生活、消防兩者最大的來選擇．并留有1臺備用泵．揚程一般按消防設計壓力選擇。另外還應注意的有以下幾點：
(1)應設消防接口，如有消防報警系統應設24 VDC無源啟停接口．如為消防按鈕開關控制，宜留交流200 V有源接口。
(2)直有消防時確保消防用水的技術措施，如在生活總管上安裝電磁閥，消防時關閉生活用水。
(3)應設水位接口，消防低水位報警，并關閉生活用水。
(4)應有雙恒壓功能，即平時低恒壓生活供水，消防時自動轉入高恒壓消防供水。
(5)消防時應限制退泵操作．以防止壓力不穩。
7變頻供水設備的優化及探討
7.1計算機遠程管理GPRS無線抄表系統
變頻供水系統設計配套有計算機遠程抄表功能，設在泵房現場的采集系統將水箱、水池液位、管網壓力、供水流量及用電量的實時數據通過無線數據終端傳送到監控管理中心計算機，分別以組態動畫和報表形式直觀顯示出來；并自動統計日、月、年累計供水量、用電量及每噸水耗電量；
7.2計算機遠程管理GPRS無線水質安全監測系統（PH值、渾濁度）
系統設計配套濁度（NTU）在線監測設備，對水源濁度和PH值數據進行實時監測，如因水箱、水池污染或市政水源濁度和PH值預超出標準要求時，現場設備及監控中心計算機立即報警。此時，由計算機程序自動遠程遙控或提醒值班人員在合適的時間內點擊鼠標執行水箱清洗程序(飲用水濁度值應
7.3智能無線RTU終端柜（服務器）
7.3.1支持雙頻GSM/GPRS
7.3.2透明數據傳輸與協議轉換：內嵌完整的TCP/IP協議棧，提供RS-232/485接口，提供透明傳輸；
7.3.3支持數據中心動態域名或IP地址訪問；
7.3.4數據終端支持永遠在線、空閑下線、空閑掉電三種工作方式；
7.3.5支持短信和打電話喚醒功能；
7.3.6支持斷線自動重連功能；
7.3.7支持本地和遠程圖形界面配置與維護；
7.3.8帶有電源、連接狀態、運行情況指示燈；
7.3.9多重軟硬件可靠設計，看門狗技術使設備安全運行；
7.4變頻供水系統GPRS無線遠程計算機管理調度中心
7.4.1系統設計配套的GPRS無線遠程計算機管理調度中心，預設在“風情港?世紀廣場”物業辦公室。實現對系統運行全面監測，真正做到機房無人值守，便能掌握整個系統工作狀態，并可進行計算機操作遠程維護；
7.4.2設有系統監控專用計算機，數據報表打印機。在計算機上以逼真直觀的動態畫面，顯示系統運行狀況，如水質數據、供水流量 、壓力、水箱液位、泵組啟停狀態、電壓、電流、電量、變頻頻率、故障報警等信息。使貴方物業管理部門能更早、更快的了解設備運行狀態，得到及時維護保養和維修服務，更加強調了飲水安全衛生及和設備運行安全穩定性。
8 結語
變頻供水設備范文第4篇
關鍵詞：雙變頻；恒壓供水；PLC
中圖分類號：U664 文獻標識碼： A
前 言：變頻恒壓供水設備作為一種新型的節能供水設備，在城市自來水管網中得到廣泛的推廣運用。本文主要根據變頻恒壓供水設備的特點，分析選擇恒壓變頻的供水方案，以及雙變頻恒壓供水在自來水廠的具體運用。
一、變頻恒壓供水設備的特點
1.不會產生負壓：該設備與自來水主管網直接連接取水時，加壓運行不會造成自來水主管網產生負壓。
2.設置壓力：通過調節許可壓力控制閥能夠設置自來水主管網許可吸水壓力。
3.可借壓：當設備超過許可吸水壓力和流量時，可以在主管網的壓力基礎上增壓。
4.變頻恒壓：設備實時通過壓力傳感器檢測出口壓力，再將實測值和設定值進行對照，反饋到控制系統，控制系統發出電機及水泵投入臺套數和變頻器輸出頻率信號，以追蹤用水曲線來實現恒壓。
5.超靜音：考慮到噪聲對人的危害，采用專用靜音變頻器，運用成熟的消音設計手段，故系統能超靜音運行。
6.停電不停水：當供電線路因故障停電時，控制系統通過預設定的觸發狀態等手段能夠實現停電不停水，也就是說，停電時系統會自動切換為自來水壓力供水。
7.自動化程度高：系統能實現全自動控制，具有手動或自動切換、主泵和副泵定時輪換、壓力調節、高電壓保護、低電壓保護、恒壓保護、漏相保護、過載保護、過熱保護、缺水保護、漏水檢測補償、不用水停車、瞬間跳閘保護等功能。
二、水廠需求分析
自來水廠設計有4臺供水泵，分別為55kw（2臺）、30kw（2臺），其中配備有30kw及55kw變頻器各一臺。雖然配備了變頻器，可是在啟用本控制系統之前，原控制基本都是以工頻控制，以及人工控制的，不能實現全自動變頻恒壓供水。尤其是在用水低峰時，造成電能地浪費，并且由于不能降低壓力，也將對供水管網造成一定的沖擊。為了完善供水系統地供水質量，減少系統能量的消耗，實現恒壓供水，必須對原供水的控制方式上進行改造，促使供水泵的控制由工頻控制轉變為變頻控制。
三、恒壓變頻供水方案選擇
現階段，恒壓變頻供水技術已發展得較為成熟，一般恒壓變頻供水系統主要是利用一拖一或者是一拖多地方式進行控制，經過對自來水廠的現場考察統計得出：采用傳統地一拖一或者一拖多的控制方式，并不能完全實現恒壓供水的節能目的。所以必須根據自來水廠的具體情況，選擇一種既能滿足恒壓供水，又能實現最大節能地最優控制方案。
水廠原有地幾臺水泵的運行具體情況比較：在同等供水流量的需求下，若是只開啟一臺55kw的水泵，其電流的消耗要比開啟兩臺30kw水泵的電流消耗總和還大，可是若只開啟一臺55kw水泵，管網的供水壓力比開啟兩臺30kw水泵時要低。在單臺30kw泵滿足不了供水需要時，若是只啟用55kw泵實行變頻控制來達到穩定管網壓力的需要，此時經實際監測與對比，其節能效果不如啟用一臺30kw工頻同時再啟用一臺30kw變頻時效果好。根據以上情況，本文提出了一種基于plc的雙變頻恒壓供水系統，既滿足了恒壓供水的需要，又最大程度地實現節能的目的。
四、雙變頻恒壓供水具體方案實現
1、系統結構及主要設備選型
系統結構簡圖如圖1所示，系統主要由變頻器、plc及監控電腦等組成，55kw變頻器（1臺）與 1臺55kw泵相連，30kw變頻器（1臺）與1臺30kw泵相連，分別實現變頻控制；另外一臺55kw及30kw泵由低壓控制柜直接控制實現工頻運行。plc作為中心控制器，配有數字量輸入、輸出模塊及模擬量輸入、輸出模塊。低壓控制回路的各按鈕、中間繼電器輔助節點及交流接觸器相應輔助觸點等開關量信號接入數字量輸入模塊，實現各狀態信號的采集；各交流接觸器的線圈及變頻器的輸入控制端子接入數字量輸出模塊，實現各泵的啟?？刂?；管網出口壓力變送器、蓄水池水位傳感器、出口流量計等信號接入模擬量輸入模塊，實現各模擬量信號的實時采集。控制電腦作為上位監控中心，直接與plc相連。其中變頻器選用三墾系列水泵專用變頻器；plc選用西門子的s7-200系列；控制電腦選用研華工控機。
2、為了實現變頻恒壓供水，同時實現最大程度的節能降耗，本系統控制方案選擇遵循以下原則：
（1）恒壓供水的原則
恒壓供水作為控制設備的首要原則，系統必須實現在不同時段不同用水情況下的管網出水口壓力恒定，滿足城市居民生活用水需要。系統采用實時監測出水口壓力并將其壓力反饋給plc控制器，plc根據用戶設定壓力，通過智能pid控制運算輸出控制命令控制變頻器及各工頻泵的運行，從而實現自動恒壓供水。
（2）高效節能的原則
雙變頻恒壓供水系統控制規劃以高效節能降耗為重要指導，根據前面所述水廠具體實際，采取只要兩臺30kw小泵能夠滿足供水需求，就不啟用一臺1#55kw大泵的總體控制思路。
（3）全自動化運行的原則
系統只要輸入出口壓力設定值，其余操作全部由系統自動來完成，不需人工操作。
（4）均衡運行，延長設備使用壽命原則
變頻供水設備范文第5篇
關鍵詞：疊壓 自動控制 供水 PLC 變頻
中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973(2010)011-007-02
1 概述
隨著經濟社會的不斷發展，居民住宅中高層建筑所占的比例也越來越大。受城市供水管網壓力所限，居民供水中采用二次加壓供水的用戶也越來越多。傳統的二次加壓供水方式是將管網中的自來水儲存到水池或水箱，然后再通過加壓設備把水供給用戶。這種供水方式需定期對供水設施進行清洗，且需進行二次消毒處理。一旦管理不善極易造成水質污染，影響安全供水。為克服以上缺點，目前傳統的二次供水方式已逐漸被一種新型的供水方式一疊壓供水(又稱無負壓供水)所取代。這種供水方式由一套疊壓供水設備來實現。該設備由水泵機組、穩流補償器、防倒流裝置、控制柜、閥門、管路等組成，采用全封閉的結構，直接與供水管網連接，充分利用管網余壓，節能效果顯著，同時徹底杜絕了生活用水的二次污染問題，因此是一種真正意義的節能、環保型設備，具有極廣泛的應用前景。
2 控制方案
疊壓供水從功能上講仍屬變頻恒壓供水。其運行方式必須滿足無人值守、連續、安全、可靠的要求。為此，一套性能穩定、調節靈活的自控系統必不可少。目前，針對恒壓供水的自控方案主要有兩種：(1)采用多功能專用變頻器；(2)PLC+變頻器方式。其中第一種方式集成了變頻器和PLC的功能，具備一拖多、循環變頻功能。由于它是一體化的控制設備，所以它還具有安裝方便、投資省、抗干擾能力強等優點。但它也存在功能不夠靈活、適應性不強的缺點。后一種方案以其功能強、適應范圍廣等優點仍居變頻自控的主導地位。筆者開發的這款自控系統即采用此方案。
2.1 主電路
主電路采用一臺變頻器分別控制2-4臺水泵(根據實際需要可選)，水泵均為雙主回路(變頻、工頻)的驅動方式。由于變頻器的價格比其它電氣設備相對較高，對于疊壓供水系統一般都配置多臺水泵。從節約投資的角度考慮，本案采用“一拖多”的控制方式。
2.2 控制系統
控制系統由壓力變送器、PLC、觸摸屏組成。壓力變送器用來測量進水和出水壓力。PLC根據供水管壓力、變頻器的輸出頻率來控制水泵的投入和退出。變頻器的輸出頻率則由PLC經過PID運算后的DA輸出來控制。
PLC和觸摸屏完成整個系統邏輯控制和人機交互。
3 自控系統的硬件配置
控制系統的硬件主要包括PLC、變頻器、觸摸屏、壓力變送器等組成。
3.1 PLC
西門子$7-200系列小型PLC以其緊湊的結構、靈活的配置、低廉的成本以及功能強大的指令集成為各種小型控制任務理想的解決方案。控制系統共包括開關量輸出9個，開關量輸入7個，模擬量輸入2個，模擬量輸出1個。
根據PLC控制系統所需點數，參照西門子$7-200系列PLC的選型目錄及市場價格，選用主機型號為CPU224 XP，該型號PLC集成了14路數字量輸入、lO路數字量輸出、2路模擬量輸入、1路模擬量輸出。完全滿足本產品的需要。
3.2 變頻器
本系統中的另一關鍵設備是變頻器。恒壓供水是使用變頻器的調速功能通過調節水泵的轉速來實現。為節省投資，一般只配備一臺變頻器，其中一臺泵用變頻器驅動，其它泵仍然用工頻電源驅動。綜合品牌、價格、質量等因素，本系統選用ABB公司的ACS510-01變頻器。ACS510系列變頻器作為高品質的變頻調速設備廣泛應用于工業控制領域，特別適合于風機、水泵傳動。它內置豐富的應用宏，典型應用就包含了恒壓供水等。
3.3 觸摸屏
為方便調試及操作控制，本系統的人機界面(HMI)采用西門子的MP277-8TOUCH型觸摸屏。MP277是一款基于圖形操作界面的終端設備，利用它可以對機器和設備完成各種控制和監視任務。MP277還具有開發簡便、調試時間短、存儲空間大、性能高等特點。因此極適合于本系統的控制要求。
4 軟件設計及功能
本系統軟件設計包括PLC軟件設計和觸摸屏軟件設計。
4.1 PLC軟件設計
(1)開發平臺
本系統采用西門子$7-200 PLC，開發平臺為STEP 7-Micro／WIN編程軟件。STEP7-Micro／WIN是運行于微軟視窗操作系統下的可視化的集成開發環境。它為用戶開發、編輯、和監控自己的應用程序提供了良好的編程環境。
(2)軟件功能
PLC的軟件設計是本系統的核心，它的功能概括起來就是根據系統設定的供水壓力自動控制工頻運行水泵的臺數，并根據PID算法自動調節變頻器的輸出頻率，進而通過調整變頻運行的水泵的轉速來減少壓力偏差，以達到保持壓力恒定的目的。具體過程是：1)加泵：系統初始上電，延時自動啟動一臺泵變頻運行。若壓力在規定時間內沒有達到給定值，且變頻器的輸出頻率又達到了上限頻率，則將當前變頻泵變為工頻運行，同時按先停先開的原則，將另一臺待用泵投入變頻運行，以此類推，直到所有泵都投入運行。2)減泵：系統在運行過程中，若壓力持續高于給定壓力一定時間，且變頻器的輸出頻率低于下限頻率，則自動停止一臺最先運行的工頻泵。以此類推，直到只剩下一臺變頻泵在運行。3)換泵：若在一定周期內，系統沒有加泵或減泵，為避免某臺泵長期運行，則自動執行換泵程序，即先停一臺最先投入運行的泵，再開一臺待用泵。本系統除完成以上加泵、減泵、換泵功能外，還具有欠壓、過壓保護、低水位保護，變頻器故障保護及告警等功能。
4.2 觸摸屏軟件設計
(1)開發平臺
MP277系列觸摸屏是西門子公司人機界面的升級換代產品。它采用更加先進的內部處理器和更大的內部存儲器，增加了PROFINET以太網和USB接口，使用WinCC Flexible作為組態編程軟件。該軟件功能強大、界面更加人性化，顯著提高了編程人員的工作效率。目前的最新版本是WinCCFlexible2008，本系統就是采用該版本開發的。
(2)軟件功能
依賴于WinCC Flexible組態軟件的支持，人機界面軟件的開發難度己大大降低。WinCC Flexible作為西門子新一代操作面板開發平臺，具備了數據輸入、存儲、處理、分析和輸出等基本功能，并為用戶提供了豐富的數據表現形式，如動畫、曲線、圖表等。在充分了解使用部門的需求后，結合實際情況，進行了軟件開發工作，并在實際應用中，根據應戶的意見，不斷地對系統進行更新和維護，大大提高了該系統的實用性。具體實現的功能有：
1)輸入輸出：使用動畫和圖表實時顯示水泵的運行狀態和參數。通過圖形化的按鈕、開關、文本框等實現對設備的各種操作及參數輸入。
2)動態曲線：實時顯示進水和出水壓力曲線。方便用戶查看系統的控制性能。
3)故障報警：對系統能對各種故障如低水位、欠壓、超壓、變頻器故障及時發出報警信號，并能記錄報警發生的種類及時間，方便用戶查找故障原因。
4)系統管理：高效的口令驗證及權限設定，使系統具有較高的安全性。
