变频供水设备
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变频供水设备范文第1篇
近年来，随着各类技术的快速发展，变频调速系统作为一种先进的技术手段得以发展起来，有效的满足了人们在调速方面的需求。在当前的供水系统中，变频技术也得以广泛的应用，有效的实现了供水系统的自动化，而且变频技术在供水设备上进行应用，不仅具有较好的经济性，而且有效的提升了系统运行的稳定性。由于变频器越来越趋向于小型化，所以在供水设备上应用不需要占有多大的面积，而且在操控过程中能够有效的实现节水节电的目标，由于其诸多的优点，所以在当前供水设备中得以广泛的应用。
1 普通的变频供水设备
在当前供水系统中，应用最为广泛的应属循环软启动类型的变频供水设备，其组成较为简单，由水泵、仪表、变频柜及各种管路构成，在这种供水系统中，其水泵数量不宜超过四台，以三台为最佳。当利用三台水泵进行日常供水时，则首先由一台水泵进行供水，当其无法满足供水要求时，则变频柜则会将运行的水泵转为工频运行，然后开启第二台水泵，而当二台水泵运行仍无法供水量要求时，则会启动第三台水泵，而当用水量减小时，则会依照启动的顺序，依次将水泵停止，当只有一台水泵运行时，则会使其恢复恒压。而在实际运行过程中，为了避免水泵出现超负荷运行的情况，往往会对水泵运行时间进行设定，而这个时间并不具有确定性，会根据实际的需求来进行调整，从而确保系统运行的稳定性，而且有效的避免水泵超负荷运行情况的发生，确保了设备使用寿命的延长。另外利用变频器在供水设备上应用，还可以有效的实现节能的目的，而在变频器实现节能的关键部位则取决于双恒压的接口，这是实现节能的特殊结构，所以可以说双恒压供水功能是实现节能的关键和基础，通常应用于用水流量变换不大的区域，在林区具有较好的适用性，而且通常会采用循环水系统。
2 带小流量泵的循环软启动变频供水设备
当变频供水系统在小流量或零流量的情况下，比如在夜间用水低谷时，系统内的用水量很小，此时水泵在低流量下运行，会造成水泵效率大大降低，不能达到节能的目的，水泵功率越大用电越多。这就涉及供水系统在小流量或零流量时的节电问题，一般可以采取四种方案：（1）变频主泵+工频辅泵；（2）变频主泵+工频辅泵+气压罐；（3）变频主泵+气压罐；（4）变频主泵+变频辅泵+气压罐。
从节能、投资角度看第4种方案更为适宜，该方案即在原变频主泵基础上，再配备1-2台小泵专用在夜间或平时小流量时变频供水，一般选择小泵流量为3-6m3/h，居民区户数越多，流量可适当选择大些。小泵功率一般为1.5-3kW，小泵的扬程按主泵扬程或略低于主泵扬程即可。变频柜采用PLC控制，程序采用模块化设计。平时系统运行于主泵循环软启动变频供水模式，系统用水量减小时，主泵频率逐渐降低，当频率低于小流量频率时，PID调节器发出低频切换信号，延时后，系统自动进入小泵变频供水模式。当用水量增大，小泵流量不能满足系统需要时，PID调节器发出满频信号，延时后，系统自动返回主泵循环软启动变频供水模式。为达到更好的节能效果，系统也可实现双恒压供水功能。
3 全流量高效变频供水设备
对比较大的林区用水，若单配主泵机组和小流量泵，因小泵流量QL和主泵流量QM差别较大，当流量调节范围在QL-1/3Qm时，水泵的运行效率仍很低，导致水泵运行不经济，浪费电能。并且流量在大于或接近QL时还会出现频繁的换泵操作。
为实现在全流量范围内水泵始终能高效率运行，这就有必要再增加一种中流量水泵。特殊情况下还可增加2种中流量水泵。这样整体水泵流量选择呈阶梯状，从而使得设备在任何流量段运行时均处于水泵的高效率段，更加节能。
4 深水井变频供水设备
目前在深水井供水设备上应用变频调速技术来进行控制也较为普遍，在深水井潜水泵上应用变频调速技术，有效的节约了成本，不需要建水塔就可以满足供水的要求，设备不需要占有多大的土地，建设周期较短，水质不会产生二次污染，水泵在启动和停车时都采用软启动和软停车，有效的降低了故障发生率，确保了设备使用寿命的延长。但在深水井潜水泵上应用变频供水设备对于需要夜间供水的系统还会存在小流量费电的问题。深水井潜水泵通常情况下功率都较大，这样在夜间运行时，水泵处于低效率运行状态，耗电量增加，这样日积月累下来，电能存在着严重的浪费情况。
5 生活消防合用变频供水设备
在目前建筑设计时，为了确保消防安全的需求，则规定多层建设消防纷呈可以与生产和生活给水管道合用，但对于高层，则需要将室内消防给水管道与生产和生活用水管道分开，分别独立进行管道的设置。目前在高层建筑中，一些小高层建筑也越来越多，对于12层以下的小高层，其供水压力不大，所以对于这类小高层可以在规定上适当放宽，在确保选择合适管材的基础上，同时还要采取科学有效的水防管路防倒流措施，利用变频技术，也可以将消防用水管道与生产和生活用水管道进行合用。
生活消防合用变频供水设备有以下优点：
（1）当生活和消防供水设备合用时，水泵可以处于轮换运行状态下，有效的避免了消防水泵长期不用而出现锈死的情况，有效的提升了供水设备的利用率。
（2）而且生活消防供水设备合用时，只需要设置一套供水设备即可，有效的降低了成本，而且易于实现对设备的管理和维护。
（3）在合用的情况下，有效的提升供水设备的自动化水平，确保了供水设备运行的可靠性，而且不会发生水质二次污染的情况。
（4）水泵软启动软停车，无冲击和超压危害。系统可按循环软启动变频设备或带小流量泵的循环软启动变频供水设备选型，主泵流量按生活、消防两者最大的来选择，并留有1台备用泵，扬程一般按消防设计压力选择。
6 结束语
变频技术在供水设备上的应用，有效的提高了供水设备自动化的水平，使水质得到改善，实现了节能的目标。但在实际供水设备方案确定时，还需要综合多方面的因素进行综合考虑，在确保供水可靠性的基础上，使变频技术的节能潜力得到更好的发挥出来。
参考文献
[1]蒙联光.变频调速“无负压”供水技术的应用[J].中国科技信息，2010（14）.
变频供水设备范文第2篇
【关键词】变频器；变频技术；自动化水厂；水厂供水；应用
日常生活中常提到的实时供水量，其实就是指水资源的实际使用量，它会随着外部使用环境的变化而变化。有时候，当人们需要大量的水资源来辅助生产或进行其他操作时，实时供水量在短时间内发生的巨大变化，会打破供水水压原先所保持的稳定状态。在这个时候，如果水厂的供水管理工作出现的问题，那么就极有可能发生供水故障，对人们的生产、生活用水产生影响。为了避免类似于这样的供水故障发生，相关研究人员研发探究出了变频技术，并在其技术之上制作生产出能够有效提高供水效率和质量的电力控制装置，即变频器。
1.变频器
1.1变频器的概念
变频器，指一种电力设备控制装置，它的定义是：一种可以对电源电压进行调整，对电流频率进行改变的电气设备。变频器是科学发展下，变频技术与电子技术的结合产物。过去的变频器在使用时多被包含在电动发电机等电气设备中，并不能独立进行作业，而伴随着科学技术的发展以及半导体电子设备的出现，今天的变频器在使用时已经可以完全脱离各种电气设备，单独进行使用。目前，变频器被广泛应用于工业设备和家用电气设备中。
1.2变频器的应用特点
变频器的应用范围比较广泛，当其应用于工业设备或电气设备中时，可以起到良好的节电节能作用。供水行业使用变频器的目的是为了避免和解决供水故障，从而达到提高水厂供水质量水平的目的。总的来说，变频器的应用特点主要有：其对电能的耗损率极低，且还可以将某些因用量变化而浪费的电能储存与节约下来，在节约电能的同时，也提高了电能的利用率；由于其具有调整电源电压，改变电流频率方式的功能，因此在应用时它可以有效提高水厂的供水效率，并且可以根据用水季节的不同而自动调整电流频率，实现平衡管网供水水压的功能；此外，变频器的使用还可在一定程度上降低供水系统中设备的损耗率，减少机械运作期间的噪音，在满足了水厂生产工艺要求的基础上，还可有效改善生产车间的劳动环境。
2.水厂供水变频调速系统的原理
水厂供水变频调速系统主要通过为水泵电动机提供频率可变的供电电源，进而实现水泵电动机的无极调速，最终依照预先设定的参数实现管网水压自动化地连续变化。该系统装配有管网水压传感设备，水厂工作人员能够根据实际需求情况，利用PLC（可编程逻辑控制器）对压力值进行预先设定；同时，管网水压力传感器可以将压力值反馈信号传输至PLC，PLC借助于PID控制程序计算之后发出转速控制信号指令传输给变频器。PLC通过转速控制信号控制水泵转速，因而PLC是整个水厂供水变频调速系统的控制中枢。
纵观我国目前的自动化水厂生产情况，通常情况下，为了维持供水的可靠性和提高供水服务质量，自动化水厂都会在生产车间设置两台水泵，这两台水泵均由变频恒压设备控制，并在两台水泵中分别配置一台变频器或变频设备，两台水泵中，其中一台水泵用于工作，另一台则用作备用。当水厂需要为用户提供水源时，用于工作的，且配装有变频设备的那台水泵便会首先运作起来，当其工作到一定时间后，如果管网中的供水水压持续上升，且达到了预定值时，PLC将会对水泵中的变频设备发出指令，使其利用自身功能降低电源的输出频率，从而达到让水泵保持低速运转的目的。如果水厂的供水量持续减少，那么PLC将下达关闭备用水泵的指令；另外一种情况，如果管网的供水水压持续降低，降至了规定的最低压力时，PLC将对变频器下达提高电源输出频率的指令，从而使水泵处于高速运转的状态，这时候，如果供水量持续增加，将会开启备用水泵，以满足水厂的供水需求。
3.变频技术与变频器在水厂供水中的应用
交流电动机变频调速技术尤其是计算机控制技术的成熟使得PLC和变频调速结合得更加紧密，能够为水厂发挥的积极作用更加明显。水厂供水变频调速系统具有操作简单、高可靠性、高抗干扰性、供水压力恒定以及节能高效的优势；同时，借助于对该系统的更深入应用，水厂可以实现无人值守；另外，该系统可以实现多台水泵的软启动以及软停车，将传统操作方式容易导致的管网水锤效应降到最低；借助于网络通信技术，能够实现对水泵机房的远程数据维护和远程控制，拓展变频器的操作灵活性并提高其工作可靠性。
3.1 PLC控制系统的优化与改善
供水变频调速系统主要包括现场控制层、控制主干层以及管理层三个部分。若系统采用DCS（分布式控制系统）结构，实现难度比较低。DCS的控制模式采用“分散控制、集中管理”的多级控制模式，功能虽然分散，但是系统的可靠性得到了提高，水厂的控制主干层通讯利用以太网进行。另外，现代化管理的发展趋势也应该是水厂当前需要考虑的重要问题：水厂的管理网络应该包括中心控制室的计算机系统，另外，为了能够实现数据共享，水厂采集的各种数据都被输入到管理网络系统的服务器当中；生产数据和管理数据均被存放于同一个数据库当中，并能够对水厂的实际运行情况进行实时监视；另外服务器采用双硬盘配置，提高了数据安全性；客户端和服务器采用100Mb网卡，提高信息的传输速度。
3.2变频技术与变频器可在水厂供水中的应用
变频技术与变频器具有非常高的节电率，其节能降耗效果显著，不仅能够节省水厂冗余设计所导致的资源浪费，而且还因为功率因数和调速精度高等获得更加良好的运行效益。变频技术可在减低设备与物料的损耗、降低机械噪声和损耗的同时，也能够有效提高供水的质量与数量，满足生产工艺的动态要求。
4.结束语
随着我国城镇化进程的加快，城市人口的聚集密度逐渐增大，其生活用水与生产用水的需求量也随之不断增大，这便对城市供水提出的新要求和新挑战。在这样的宏观背景之下，如果自动化水厂的供水设备与生产工艺还停留在原先的水平之上，那么必然会造成能源的大量浪费，不利用我国节能减排工作的开展。因此，为了满足水厂的生产工艺要求，势必要采用和推广变频调速技术，利用变频器的节能功能推动我国供水技术的不断进步与发展。 [科]
【参考文献】
[1]汪光焘.城市供水行业2000 年技术进步发展规划，1993.
[2]宛如意.大功率水泵变频调速系统廵用技术分析.城镇供水，1997，（4）.
变频供水设备范文第3篇
关键词： 变频供水 节能消防变频
1 前言
近几年来，随着微机应用技术在我国的发展，变频调速恒压供水装置在一些大型的宾馆、写字楼、综合楼等建筑中开始应用。这种装置，有着突出的节能特点，与同容量的普通水泵相比，日常运行的电费要少得多，且运行可靠，设备简单，占地少。这些优点，对于小区给水来说也是颇有吸引力的。以下结合我们多年来的实践经验，对几种变频供水设备的应用及其控制方法进行介绍，并分析探讨变频供水设备的优化完善，供同行及用户在设计，改造，选型时参考。
2普通循环软启动变频供水设备
该类型设备在实际应用中较多，系统由水泵机组，循环软启动变频柜、压力仪表、管路系统等构成。变频柜由变频调速器，PLC，多功能PCS-PID调节仪，低压电器等构成。系统一般选择同型号水泵2~3台，以3台泵为例，系统的工作情况如下：
平时1台泵变频供水，当1台泵供水不足时，先开的泵倒为工频运行，变频柜再软启动第2台泵，若流量还不够，第2台泵倒为工频运行，变频柜再软启动第3台泵。若用水量减少，按启泵顺序依次停止工频泵，直到最后1台泵变频恒压供水。
另外系统具有定时换泵功能，若某台泵连续运行超过24h变频柜可自动停止该泵切换到下一台泵继续变频运行。换泵时间由程序设定，可按要求随时调整。这样可均衡各泵的运行时间，延长整体泵组的寿命。为达到更好的节能目的，多功能PCS-PID调节仪设有双恒压接口，系统可实现双恒压供水功能。
该系统一般适用于规模较小的多层住宅小区(如300户以内)或其它小规模用水系统，水泵功率一般不超过7．5 kW。另外也适用于小流量用水时间很短或用水量变化不大的其它场合．如循环水系统。
3 带小流量泵的循环软启动变频供水设备
当变频供水系统在小流量或零流量的情况下，比如在夜间用水低谷时，系统内的用水量很小，此时水泵在低流量下运行，会造成水泵效率大大降低，不能达到节能的目的，水泵功率越大用电越多。例如对300～1 000户的多层住宅小区或600户左右的小高层住宅楼群(12层以内)的生活用水系统，生活主泵功率一般在15 kW 左右，系统的零流量频率一般25～35 Hz，故在夜间小流量时，采用主泵变频供水效率较低。这就涉及供水系统在小流量或零流量时的节电问题，一般可以采取4种方案：①变频主泵+工频辅泵；②变频主泵+工频辅泵+气压罐；③ 变频主泵+气压罐；④变频主泵+变频辅泵。从节能、投资角度看第4种方案更为适宜，该方案即在原变频主泵基础上，再配备1～2台小泵专用在夜间或平时小流量时变频供水，一般选择小泵流量为3～6 m3／h，居民区户数越多，流量可适当选择大些。小泵功率一般为1．5～3 kW。小泵的扬程按主泵扬程或略低于主泵扬程即可。
变频柜采用PLC控制，程序采用模块化设计，系统控制流程见图1.平时系统运行于主泵循环软启动变频供水模式，系统用水量减小时，主泵频率逐渐降低，当频率低于小流量频率时，PCS-PID调节器发出低频切换信号，延时2min，系统自动进入小泵变频供水模式。当用水量增大，小泵流量不能满足系统需要时，PCS-PID调节器发出满频信号，延时5min，系统自动返回主泵循环软启动变频供水模式。为达到更好的节能效果，系统也可实现双恒压供水功能。
以某单位住宅小区变频供水系统为例，生活主泵配QDG30-20×3立式多级泵2台，单台Q=30m3/h，H=60m，N=11kW，小泵配QDL4.8-8×6立式多级泵1台，Q=4.8m3/h，H=48m，N=1.5kW。在用水非高峰时，主泵运行小流量频率平均为30Hz，电流为6.5A，采用小泵时小流量频率平均为35Hz，电流为2.5A，按每天小流量运行时间15h计算，每年可节电3800kW・hc
4全流量高效变频供水设备
对比较大的生活小区和高层建筑的生活用水，若单配主泵机组和小流量泵，因小泵流量QL和主泵流量QM差别较大，当流量调节范围在QL～1/3QM时，水泵的运行效率仍很低，导致水泵运行不经济，浪费电能。并且流量在大于或接近QL时还会出现频繁的换泵操作。为实现在全流量范围内水泵始终能高效率运行，这就有必要再增加一种中流量水泵，流量可选为1/3QM～1/2QM.特殊情况下还增加2种中流量水泵。这样整体水泵流量选择呈阶梯状，从而使得设备在任何流量段运行时均处于水泵的高效率段，更加节能。
5 深水并变频供水设备
目前深水井潜水泵采用变频调速控制的也非常广泛，主要是因为不需再建水塔，设备占地小，建设周期短，水质无二次污染，水泵软启动软停车。故障率低，大修周期延长，寿命提高。但对夜间也要求供水的系统(一般居民生活用水都有要求)，仍存在夜间小流量“费电”问题。一般潜水泵功率较大，小流量频率fL一般在28Hz以上，如30kW的潜水泵，小流量频率按30Hz计算，每天夜间近6h内约有50kW・h电能“浪费”，一年就是18000kW・h！这还未计入白天小流量时的用电。
为解决小流量耗电问题，还增配1台Φ600～1200的囊式气压罐，一般气压罐可直接安装在泵房。根据气压罐的调节容量合理设置小流量频率fL。变频柜控制核心仍为PLC和多功能PCS-PID调节仪，当系统用水量变小，运行频率降至小流量频率fL时，系统进入小流量变频稳压状态，同时PLC自动计算潜水泵启动次数，若小时启动次数D≥12次，系统则回到潜水泵变频恒压供水状态。
6 生活消防合用变频供水设备
对多层建筑，《建筑设计防火规范>GBJ16―87第8．1．2条规定“消防给水宜与生产、生活绐水管道合用”。但对高层建筑，《高层民用建筑设计防火规范)GB50045―95第7．4．1条规定“室内消防给水系统应与生活、生产给水系统分开独立设置”。而12层以内小高层建筑(特别是住宅楼群)，生活消防压力差别不大．若管材选用适当或消防管路采取防倒流措施，在采用变频设备及电源可靠条件下，建议高规适当放宽要求应允许生活消防合用供水设备。同时有以下优点：
(1)生活消防泵组定时轮换运行．不会因消防泵长期不用或管理不善而使水泵锈死，机组时刻处在工作状态。
(2)生活泵组和消防泵组合用，基本节省一套消防泵组，且便于设备管理和维护。
(3)设备自动化程度高．供水稳定可靠，且水质无二次污染。
(4)水泵软启动软停车．无冲击和超压危害。
系统可按循环软启动变频设备或带小流量泵的循环软启动变频供水设备选型，主泵流量按生活、消防两者最大的来选择．并留有1台备用泵．扬程一般按消防设计压力选择。另外还应注意的有以下几点：
(1)应设消防接口，如有消防报警系统应设24 VDC无源启停接口．如为消防按钮开关控制，宜留交流200 V有源接口。
(2)直有消防时确保消防用水的技术措施，如在生活总管上安装电磁阀，消防时关闭生活用水。
(3)应设水位接口，消防低水位报警，并关闭生活用水。
(4)应有双恒压功能，即平时低恒压生活供水，消防时自动转入高恒压消防供水。
(5)消防时应限制退泵操作．以防止压力不稳。
7变频供水设备的优化及探讨
7.1计算机远程管理GPRS无线抄表系统
变频供水系统设计配套有计算机远程抄表功能，设在泵房现场的采集系统将水箱、水池液位、管网压力、供水流量及用电量的实时数据通过无线数据终端传送到监控管理中心计算机，分别以组态动画和报表形式直观显示出来；并自动统计日、月、年累计供水量、用电量及每吨水耗电量；
7.2计算机远程管理GPRS无线水质安全监测系统（PH值、浑浊度）
系统设计配套浊度（NTU）在线监测设备，对水源浊度和PH值数据进行实时监测，如因水箱、水池污染或市政水源浊度和PH值预超出标准要求时，现场设备及监控中心计算机立即报警。此时，由计算机程序自动远程遥控或提醒值班人员在合适的时间内点击鼠标执行水箱清洗程序(饮用水浊度值应
7.3智能无线RTU终端柜（服务器）
7.3.1支持双频GSM/GPRS
7.3.2透明数据传输与协议转换：内嵌完整的TCP/IP协议栈，提供RS-232/485接口，提供透明传输；
7.3.3支持数据中心动态域名或IP地址访问；
7.3.4数据终端支持永远在线、空闲下线、空闲掉电三种工作方式；
7.3.5支持短信和打电话唤醒功能；
7.3.6支持断线自动重连功能；
7.3.7支持本地和远程图形界面配置与维护；
7.3.8带有电源、连接状态、运行情况指示灯；
7.3.9多重软硬件可靠设计，看门狗技术使设备安全运行；
7.4变频供水系统GPRS无线远程计算机管理调度中心
7.4.1系统设计配套的GPRS无线远程计算机管理调度中心，预设在“风情港・世纪广场”物业办公室。实现对系统运行全面监测，真正做到机房无人值守，便能掌握整个系统工作状态，并可进行计算机操作远程维护；
7.4.2设有系统监控专用计算机，数据报表打印机。在计算机上以逼真直观的动态画面，显示系统运行状况，如水质数据、供水流量 、压力、水箱液位、泵组启停状态、电压、电流、电量、变频频率、故障报警等信息。使贵方物业管理部门能更早、更快的了解设备运行状态，得到及时维护保养和维修服务，更加强调了饮水安全卫生及和设备运行安全稳定性。
8 结语
变频供水设备范文第4篇
关键词：双变频；恒压供水；PLC
中图分类号：U664 文献标识码： A
前 言：变频恒压供水设备作为一种新型的节能供水设备，在城市自来水管网中得到广泛的推广运用。本文主要根据变频恒压供水设备的特点，分析选择恒压变频的供水方案，以及双变频恒压供水在自来水厂的具体运用。
一、变频恒压供水设备的特点
1.不会产生负压：该设备与自来水主管网直接连接取水时，加压运行不会造成自来水主管网产生负压。
2.设置压力：通过调节许可压力控制阀能够设置自来水主管网许可吸水压力。
3.可借压：当设备超过许可吸水压力和流量时，可以在主管网的压力基础上增压。
4.变频恒压：设备实时通过压力传感器检测出口压力，再将实测值和设定值进行对照，反馈到控制系统，控制系统发出电机及水泵投入台套数和变频器输出频率信号，以追踪用水曲线来实现恒压。
5.超静音：考虑到噪声对人的危害，采用专用静音变频器，运用成熟的消音设计手段，故系统能超静音运行。
6.停电不停水：当供电线路因故障停电时，控制系统通过预设定的触发状态等手段能够实现停电不停水，也就是说，停电时系统会自动切换为自来水压力供水。
7.自动化程度高：系统能实现全自动控制，具有手动或自动切换、主泵和副泵定时轮换、压力调节、高电压保护、低电压保护、恒压保护、漏相保护、过载保护、过热保护、缺水保护、漏水检测补偿、不用水停车、瞬间跳闸保护等功能。
二、水厂需求分析
自来水厂设计有4台供水泵，分别为55kw（2台）、30kw（2台），其中配备有30kw及55kw变频器各一台。虽然配备了变频器，可是在启用本控制系统之前，原控制基本都是以工频控制，以及人工控制的，不能实现全自动变频恒压供水。尤其是在用水低峰时，造成电能地浪费，并且由于不能降低压力，也将对供水管网造成一定的冲击。为了完善供水系统地供水质量，减少系统能量的消耗，实现恒压供水，必须对原供水的控制方式上进行改造，促使供水泵的控制由工频控制转变为变频控制。
三、恒压变频供水方案选择
现阶段，恒压变频供水技术已发展得较为成熟，一般恒压变频供水系统主要是利用一拖一或者是一拖多地方式进行控制，经过对自来水厂的现场考察统计得出：采用传统地一拖一或者一拖多的控制方式，并不能完全实现恒压供水的节能目的。所以必须根据自来水厂的具体情况，选择一种既能满足恒压供水，又能实现最大节能地最优控制方案。
水厂原有地几台水泵的运行具体情况比较：在同等供水流量的需求下，若是只开启一台55kw的水泵，其电流的消耗要比开启两台30kw水泵的电流消耗总和还大，可是若只开启一台55kw水泵，管网的供水压力比开启两台30kw水泵时要低。在单台30kw泵满足不了供水需要时，若是只启用55kw泵实行变频控制来达到稳定管网压力的需要，此时经实际监测与对比，其节能效果不如启用一台30kw工频同时再启用一台30kw变频时效果好。根据以上情况，本文提出了一种基于plc的双变频恒压供水系统，既满足了恒压供水的需要，又最大程度地实现节能的目的。
四、双变频恒压供水具体方案实现
1、系统结构及主要设备选型
系统结构简图如图1所示，系统主要由变频器、plc及监控电脑等组成，55kw变频器（1台）与 1台55kw泵相连，30kw变频器（1台）与1台30kw泵相连，分别实现变频控制；另外一台55kw及30kw泵由低压控制柜直接控制实现工频运行。plc作为中心控制器，配有数字量输入、输出模块及模拟量输入、输出模块。低压控制回路的各按钮、中间继电器辅助节点及交流接触器相应辅助触点等开关量信号接入数字量输入模块，实现各状态信号的采集；各交流接触器的线圈及变频器的输入控制端子接入数字量输出模块，实现各泵的启停控制；管网出口压力变送器、蓄水池水位传感器、出口流量计等信号接入模拟量输入模块，实现各模拟量信号的实时采集。控制电脑作为上位监控中心，直接与plc相连。其中变频器选用三垦系列水泵专用变频器；plc选用西门子的s7-200系列；控制电脑选用研华工控机。
2、为了实现变频恒压供水，同时实现最大程度的节能降耗，本系统控制方案选择遵循以下原则：
（1）恒压供水的原则
恒压供水作为控制设备的首要原则，系统必须实现在不同时段不同用水情况下的管网出水口压力恒定，满足城市居民生活用水需要。系统采用实时监测出水口压力并将其压力反馈给plc控制器，plc根据用户设定压力，通过智能pid控制运算输出控制命令控制变频器及各工频泵的运行，从而实现自动恒压供水。
（2）高效节能的原则
双变频恒压供水系统控制规划以高效节能降耗为重要指导，根据前面所述水厂具体实际，采取只要两台30kw小泵能够满足供水需求，就不启用一台1#55kw大泵的总体控制思路。
（3）全自动化运行的原则
系统只要输入出口压力设定值，其余操作全部由系统自动来完成，不需人工操作。
（4）均衡运行，延长设备使用寿命原则
变频供水设备范文第5篇
关键词：叠压 自动控制 供水 PLC 变频
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2010)011-007-02
1 概述
随着经济社会的不断发展，居民住宅中高层建筑所占的比例也越来越大。受城市供水管网压力所限，居民供水中采用二次加压供水的用户也越来越多。传统的二次加压供水方式是将管网中的自来水储存到水池或水箱，然后再通过加压设备把水供给用户。这种供水方式需定期对供水设施进行清洗，且需进行二次消毒处理。一旦管理不善极易造成水质污染，影响安全供水。为克服以上缺点，目前传统的二次供水方式已逐渐被一种新型的供水方式一叠压供水(又称无负压供水)所取代。这种供水方式由一套叠压供水设备来实现。该设备由水泵机组、稳流补偿器、防倒流装置、控制柜、阀门、管路等组成，采用全封闭的结构，直接与供水管网连接，充分利用管网余压，节能效果显著，同时彻底杜绝了生活用水的二次污染问题，因此是一种真正意义的节能、环保型设备，具有极广泛的应用前景。
2 控制方案
叠压供水从功能上讲仍属变频恒压供水。其运行方式必须满足无人值守、连续、安全、可靠的要求。为此，一套性能稳定、调节灵活的自控系统必不可少。目前，针对恒压供水的自控方案主要有两种：(1)采用多功能专用变频器；(2)PLC+变频器方式。其中第一种方式集成了变频器和PLC的功能，具备一拖多、循环变频功能。由于它是一体化的控制设备，所以它还具有安装方便、投资省、抗干扰能力强等优点。但它也存在功能不够灵活、适应性不强的缺点。后一种方案以其功能强、适应范围广等优点仍居变频自控的主导地位。笔者开发的这款自控系统即采用此方案。
2.1 主电路
主电路采用一台变频器分别控制2-4台水泵(根据实际需要可选)，水泵均为双主回路(变频、工频)的驱动方式。由于变频器的价格比其它电气设备相对较高，对于叠压供水系统一般都配置多台水泵。从节约投资的角度考虑，本案采用“一拖多”的控制方式。
2.2 控制系统
控制系统由压力变送器、PLC、触摸屏组成。压力变送器用来测量进水和出水压力。PLC根据供水管压力、变频器的输出频率来控制水泵的投入和退出。变频器的输出频率则由PLC经过PID运算后的DA输出来控制。
PLC和触摸屏完成整个系统逻辑控制和人机交互。
3 自控系统的硬件配置
控制系统的硬件主要包括PLC、变频器、触摸屏、压力变送器等组成。
3.1 PLC
西门子$7-200系列小型PLC以其紧凑的结构、灵活的配置、低廉的成本以及功能强大的指令集成为各种小型控制任务理想的解决方案。控制系统共包括开关量输出9个，开关量输入7个，模拟量输入2个，模拟量输出1个。
根据PLC控制系统所需点数，参照西门子$7-200系列PLC的选型目录及市场价格，选用主机型号为CPU224 XP，该型号PLC集成了14路数字量输入、lO路数字量输出、2路模拟量输入、1路模拟量输出。完全满足本产品的需要。
3.2 变频器
本系统中的另一关键设备是变频器。恒压供水是使用变频器的调速功能通过调节水泵的转速来实现。为节省投资，一般只配备一台变频器，其中一台泵用变频器驱动，其它泵仍然用工频电源驱动。综合品牌、价格、质量等因素，本系统选用ABB公司的ACS510-01变频器。ACS510系列变频器作为高品质的变频调速设备广泛应用于工业控制领域，特别适合于风机、水泵传动。它内置丰富的应用宏，典型应用就包含了恒压供水等。
3.3 触摸屏
为方便调试及操作控制，本系统的人机界面(HMI)采用西门子的MP277-8TOUCH型触摸屏。MP277是一款基于图形操作界面的终端设备，利用它可以对机器和设备完成各种控制和监视任务。MP277还具有开发简便、调试时间短、存储空间大、性能高等特点。因此极适合于本系统的控制要求。
4 软件设计及功能
本系统软件设计包括PLC软件设计和触摸屏软件设计。
4.1 PLC软件设计
(1)开发平台
本系统采用西门子$7-200 PLC，开发平台为STEP 7-Micro／WIN编程软件。STEP7-Micro／WIN是运行于微软视窗操作系统下的可视化的集成开发环境。它为用户开发、编辑、和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境。
(2)软件功能
PLC的软件设计是本系统的核心，它的功能概括起来就是根据系统设定的供水压力自动控制工频运行水泵的台数，并根据PID算法自动调节变频器的输出频率，进而通过调整变频运行的水泵的转速来减少压力偏差，以达到保持压力恒定的目的。具体过程是：1)加泵：系统初始上电，延时自动启动一台泵变频运行。若压力在规定时间内没有达到给定值，且变频器的输出频率又达到了上限频率，则将当前变频泵变为工频运行，同时按先停先开的原则，将另一台待用泵投入变频运行，以此类推，直到所有泵都投入运行。2)减泵：系统在运行过程中，若压力持续高于给定压力一定时间，且变频器的输出频率低于下限频率，则自动停止一台最先运行的工频泵。以此类推，直到只剩下一台变频泵在运行。3)换泵：若在一定周期内，系统没有加泵或减泵，为避免某台泵长期运行，则自动执行换泵程序，即先停一台最先投入运行的泵，再开一台待用泵。本系统除完成以上加泵、减泵、换泵功能外，还具有欠压、过压保护、低水位保护，变频器故障保护及告警等功能。
4.2 触摸屏软件设计
(1)开发平台
MP277系列触摸屏是西门子公司人机界面的升级换代产品。它采用更加先进的内部处理器和更大的内部存储器，增加了PROFINET以太网和USB接口，使用WinCC Flexible作为组态编程软件。该软件功能强大、界面更加人性化，显著提高了编程人员的工作效率。目前的最新版本是WinCCFlexible2008，本系统就是采用该版本开发的。
(2)软件功能
依赖于WinCC Flexible组态软件的支持，人机界面软件的开发难度己大大降低。WinCC Flexible作为西门子新一代操作面板开发平台，具备了数据输入、存储、处理、分析和输出等基本功能，并为用户提供了丰富的数据表现形式，如动画、曲线、图表等。在充分了解使用部门的需求后，结合实际情况，进行了软件开发工作，并在实际应用中，根据应户的意见，不断地对系统进行更新和维护，大大提高了该系统的实用性。具体实现的功能有：
1)输入输出：使用动画和图表实时显示水泵的运行状态和参数。通过图形化的按钮、开关、文本框等实现对设备的各种操作及参数输入。
2)动态曲线：实时显示进水和出水压力曲线。方便用户查看系统的控制性能。
3)故障报警：对系统能对各种故障如低水位、欠压、超压、变频器故障及时发出报警信号，并能记录报警发生的种类及时间，方便用户查找故障原因。
4)系统管理：高效的口令验证及权限设定，使系统具有较高的安全性。
