摘 要：恒压供水在城市自来水管网系统、住宅小区生活消防用水系统、楼宇中央空调冷却循环水系统等众多领域中均有应用。恒压供水是指用户端在任何时候，不管用水量的大小总能保持管网中水压的基本恒定。在恒压供水系统中可根据压力给定的理想值信号及管网水压的反馈信号进行比较，变频器根据比较结果调节水泵的转速，达到控制管网水压的目的。
1 引 言 在用水高峰期，水的供给量低于需求量时，会出现水压降低供不应求的现象，而在用水低峰期，水的供给量高于需求量，会出现水压升高供过于求的情况，此时会造成能源的浪费，同时有可能导致水管爆破和用水设备的损坏。小区供水系统就是防止这些情况发生。在恒压供水技术出现以前，出现过许多供水方式。一台恒速泵直接供水系统，恒速泵+水塔的供水系统，射流泵+水箱的供水系统，恒速泵+气压罐供水方式，现在小区都采用变频调速供水方式。
2 恒压供水技术和优点
2.1 工作原理
图1 供水系统方案图
如图1所示，变频调速供水控制系统采用专用供水控制器控制变频调速器，通过安装在管网上的远传压力表，把水压转换成电信号，通过接口输入控制器内置的PID控制器上，用以改变水泵转速。当用户用水量增大，管网压力低于设定压力时，变频调速器的输出频率将增大，水泵转速提高，供水量加大。当达到设定压力时，水泵恒速运转，使管网压力稳定在设定值上。反之当用户用水量少，管网压力高于设定压力时，变频调速器的输出频率将降
低，水泵转速下降，供水量减少，使管网压力稳定在设定压力，这样反复循环就达到了恒压变量供水的目的。
2.2 泵节能理论
由自来水管网或其它水源提供的水进入蓄水池经加压水泵进入用户管网管路。通过压力传感器按提供网的压力信号，传送给控制系统的PID，经PID运算后输出信号控制变频器的输出频率，从而控制水泵的转速进而保持供水管道的压力基本恒定。用户用水量大时，管网管路压力下降变频器频率就升高，水泵转速加快，反之频率下降，水泵减速运行，从而维持恒压供水。当用水量大于一台水泵的最 大供水量时，通过PLC自动切换电路工作再投入一台水泵，根据最多用水量的大小可投入数台水泵。在供水系统中，控制对象是水泵，控制目标是保持管网水压恒定，控制方法是压力信号的反馈闭环控制。
2.3 恒压供水的优点
以变频器为核心结合PLC组成的控制系统具有高可靠性、强抗干扰能力、组合灵活、编程简单、维修方便和低成本等诸多特点。
3 电气控制系统设计与实现
3.1、系统控制组成
图2 系统原理图
从原理框图，我们可以看出变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、以及报警装置等部分组成。
（1）执行机构是有一组水泵组成。
（2）信号检测包括自来水出水水压信号和报警信号：
1水压信号：它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。
2报警信号：它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常。该信号为开关量信号。
（3）控制系统 包括供水控制器（PLC系统）、变频器和电控设备三个部分。
1供水控制器：直接对系统中的工矿、压力、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构（即水泵）进行控制。
2变频器：它是对水泵进行转速控制的单元。变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。
3电控设备：它是有一组继电器、转换开关等电气元件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手\自动切换等。
3．2 硬件设计
（1）主电路图
图3 控制系统的主电路
热继电器（FR）是利用电流的热效应原理工作的保护电路，它在电路中用作电动机的过载保护。
熔断器（FU）是电路中的一种简单的短路保护装置。使用中，由于电流超过允许值产生的热量使串接于主电路中的熔体熔化而切断电路，防止电气设备短路和严重过载。
（2）控制电路图
如图4所示： 以FX2N-32MR为主控制器，变频器选用FR-A540，触摸屏采用台达触摸屏，配合控制系统硬件，在实验柜上模拟进行。完成变频恒压控制系统的设计与调试及触摸屏控制页面的设计。
变频器恒压供水
发布评论