文档介绍：多泵自动循环切换恒压供水变频调速系统
摘要:随着社会经济的迅速发展,水对人民生活与工业生产的影响日益加强,人们对供水的质量和安全可靠性的要求不断提高。而用户用水的多少是经常变动的,因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上,即用水多而供水少,则压力低;用水少而供水多,则压力大。保持供水压力的恒定,可使供水和用水之间保持平衡,本系统采用变频调速方式自动调节水泵电机转速或加、减泵。改变以往“先启后停”方式,自动完成泵组软启动及无冲击切换,使水压平稳过渡。变频器故障时系统仍可运行,保证不间断供水。系统断电恢复后可自启动。采用硬件/软件备用及钟控功能,使各泵进行轮休,延长了设备的机械使用寿命。
关键词: 水泵;节能;变频器;PLC;压力传感器
引言
一般规定城市管网的水压只保证6层以下楼房的用水,其余上部各层均须提升水压才能满足用水要求。传统的方法是水塔、高位水箱或气压罐式增压设备,其设备一次投资费用高,并且必须由水泵高于实际用水高度的压力来提升水量,其结果往往增大了水泵的轴功率和能量损耗,在使用这些传统的供水方式,还容易造成水的二次污染。
根据工业生产、生活、农业节水灌溉工程等用水的要求,应用供水专用变频器,可快速装配成恒压供水系统。它集变频调速技术、PLC技术等为一体,可组成完整的闭环自动控制系统。
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传统的供水方式:
水箱/水塔供水——重力供水。这种方式供水压力比例恒定,且有储水,但它是由位置高度形成的压力来供水的,为此需建造水塔或将水箱置于建筑物屋顶上,由此对屋顶形成很大的负重,同时增加了结构面积和投资周期,也不美观。
气压供水。这种供水方式不在屋顶设置水箱或水塔,而是在地下室或空旷处加压将水送到管网中。优点是灵活性大,建设快,少受污染,不碍美观,且可通过改变压力来满足不断增长的供水需求。缺点是需建压力罐,其体积和投资大,还需设置空气压缩机充气,消耗电能大,运行费用高。
恒压供水变频调速系统:
此系统由电机泵组加变频调速系统组成,其控制框图如下图所示。由变频器向电机供电,由电机拖动水泵,通过压力传感器把在出口水压检测点测得的压力(反映用水量大小)反馈信号与压力给定信号经比较送入调节器,再将调节器的输出信号作为变频器的频率给定信号,由此来根据用水需求量自动调节供水量的大小。
水塔管道
电机泵组
交流接触器
PLC
压力传感器
变频器
图1-1
恒压供水变频调速系统的主要优点是:
占地面积小,投入成本并不高,而运行效率很高。
配置灵活,功能齐全,安全可靠,自动化程度高。
运行合理。由于一天内平均转速下降,轴上的平均扭矩和磨损减小,因此水泵的寿命大大提高。
变频调速能对水泵实现软起动和软停车,由此可消除水锤效应,减少对管网的冲击。
操作简便,省时省力。
系统介绍
变频恒压供水系统原理,它主要是由PLC、变频器、压力传感器、动力控制线路以及3台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。
本系统采用三台同容量的水泵供水,为了减少投入,仅用一台变频器。具体的控制要求是:
用水量少时开泵台数少,用水量多时开泵台数多。
用水量少时由变频器驱动一套电机泵组,且根据用水量自动调节泵速,另两套电机泵组停车。
当此泵速达到最高仍不能满足用水需求时,则起动第二套电机泵组并由变频器供电,而第一套自动切换由工频电网直接供电。
两套电机泵组供水时,若第二套泵速最低时仍大于用水需求,则自动切除第一套泵组;若第二套泵速最高时仍小于用水需求,则自动起动第三套电机泵组并由变频器供电,而第二套自动切换由工频电网直接供电,第一套仍由工频电网直接供电。
三套电机泵组供水时,若第三套泵速最低时仍大于用水需求,则自动切除第一套泵组,第二套仍由工频电网直接供电。
这两套电机泵组供水时,若第三套泵速最高时仍小于用水需求,则自动起动第一套电机泵组并由变频器供电,而第三套自动切换由工频电网直接供电,第二套仍由工频电网直接供电(三套供水时用水量减小就自动切除第二套);若第三套泵速最低时仍大于用水需求,则自动切除第二套泵组,仅剩第一套由变频器供电。
之后如此周而复始,由于在三台泵之间实现自动循环切换,因此各台泵的平均使用寿命得到提高。
根据题意得各水泵的状态转移,图2-1
1#工
2#工
3#变
1#变
1#工
2#变
高频上限输出高频上限输出
低频下限输出
低频下限输出
1#变
2#工
3#工
2#工
3#变
2#变
高频上限输出高频下限输出
低频上限输出
低频上限输出
1#工
2#变
3#工
1#变
3#工
3#变
高频下限输出高频下限输出
低频上限