变频供水系统范文
时间：2023-03-01 20:14:14
变频供水系统范文第1篇
关键词：变频供水系统；重力供水系统；变频泵；工频泵
Abstract: at present exceptionally rapid urbanization process, under the environment of all kinds of office buildings and public design flow is very large, and for the choices of building water supply and drainage system is also vary, which adopts the frequency conversion system on water supply, water supply and the pros and cons of gravity water supply discussion also has often been put forward. This article will through some engineering examples to explore the characteristics of frequency conversion water supply system and gravity water supply system.
Keywords: variable frequency water supply system; Gravity water supply system; Variable frequency pump; Pump power frequency
中图分类号：TV674文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言
本报告以沈阳嘉里香格里拉项目为参考，对比项目中分别采用重力供水与变频供水两种供水系统的优劣，从而达到分析研究变频泵与恒速泵工作原理的目的。根据嘉里提供的设计手册，该项目最终采用了重力供水系统，但是变频泵与恒速泵仍各具特点，有待通过对比进行深入的研究。
正文
重力供水系统
重力供水系统简介
重力供水系统使用恒速泵供水，通过恒速泵将底层水箱中的水源抽至高层水箱后，依靠高水位中水体自身重力向各配水点供水。由于水位基本不发生变化，因此重力供水的出水水压比较稳定，不会因为外网中水压的变化而出现波动。恒速泵通过设置在高位水箱中的水位控制器调节启停，当水箱中水位低于设计水位时，恒速泵启动，向高位水箱输水。
恒速泵工作原理
恒速泵通过泵本身的电机，将水流以恒定速度引出，相对变速泵而言，恒速泵的工作原理简单，不易出现故障，工作稳定性也更强。
变频供水系统
变频供水系统简介
变频供水系统采用变频泵供水，通过变频泵将底层水箱中的水源直接输送至各配水点，无需设置高位水箱。由于变频泵可根据出水水压的变化改变出水量，故也能达到调节水压恒压出水的效果，且相对重力供水而言，无需设置高位水箱，使整个供水系统的设计更为简洁。
变频泵工作原理
变频泵通过设置在出水端的水压测试装置，感应出水压力的变化，并调节水泵转速来达到稳压的作用。该泵与恒速泵最大的区别在于增加了出水感应装置以及能够改变泵转速的变频器，以下着重介绍变频器的组成与工作原理。
如前所述，泵的速度控制涉及一个变频器。因此，有必要深入了解变频器，了解它是如何运作，并最后讨论使用这种设备的相关注意事项。
变频器的元件：
理论上，所有变频器均由相同的功能块组成，其基本功能就是将电源电压转变为具有另一个频率和振幅的新交流电压。变频器首先把输入电压整流，然后将能量储存于由一个电容器组成的中间电路。接着，直流电压被转化为具有另一个频率和振幅的新交流电压。由于变频器中中间电路的存在，电源电压的频率对输出频率以及电机速度没有直接影响。由于整流器可以处理50Hz和60Hz的频率，因此电源频率可以是其中任意一种。此外，输入频率将不影响输出频率，因为这是由电压/频率模块所决定的，而电压/频率模块又是由换流器决定的。
如下图所示，变频器还由其它三个元件组成：一个EMC滤波器、一个控制电路和一个换流器。
EMC滤波器
EMC滤波器并不是变频器的主要功能部分，因此理论上，它不是变频器的一部分。然而，为了满足一些地方规范的要求，该滤波器是需要的。EMC确保了变频器不会向电源发出无法接受的高噪声信号。与此同时，滤波器确保了由其它设备产生的噪声信号不会进入变频器的电子设备中，引起损坏或干扰。
控制电路
控制电路块有两个功能：它控制着变频器，并与此同时，维护着变频器与周围设备之间的整个通信。
换流器
来自变频器的输出电压并不像标注电源电压一样是正弦式的。供应给电机的电压由许多矩形波脉冲组成。这些脉冲的平均值形成一所期望的频率和振幅的正弦电压。所形成的切换频率可从几个kHz至20kHz，具体取决于波段。为了避免电机绕组内产生噪音，变频器的切换频率最好在可听度的范围以上。
变频供水系统与重力供水系统的比较
根据沈阳嘉里香格里拉项目的各项参考信息，对比采用变频供水与重力供水两种供水两种系统，可得出以下几个方面的异同：
经济性：
变频——采用5组变频泵，共13台；底层设生活水池，5F、19F设转输泵及转输水箱，无需设置屋顶水箱。
重力——采用3组恒速泵，1组变频加压泵，共11台；底层设生活水池，19F设重力供水水箱，顶层设重力供水水箱及加压水泵。
节能性：
在出水水压经常变化的情况下，变频泵比公频泵具有一定的节能作用。但针对两种系统中，供水方式的不同，节能性比较缺乏依据。
安全性：
变频——与公频泵相比，含有变频器等调速设备，且根据用水需求需频繁启动，故障几率较高；出现停水或停电问题时，系统内无水箱存水，将立即处于供水瘫痪状态。
重力——仅由泵进行恒速供水，无变频器等装置，供水出现故障的几率相对较低；在出现停水或停电状况时，各区仍能够依靠重力水箱中的储水进行短暂供水。
稳定性：
变频——采用恒压变频泵，能够保证出水水压的稳定，但根据水量变化，需要一定的调节时间。
重力——重力供水采用储水水箱，依靠重力供水，出水水压稳定，且无需调节过程，在出水稳定性上更具优势。
水质：
变频——由变频泵直接从底层水箱抽水，无中间层及高层储水水箱。但在5F、19F设有转输水箱，对水质仍有一定程度的影响。
重力——由公频泵供水，设置中间层及屋顶重力储水水箱，水质影响较大。
变频泵与恒速泵的比较
变频泵与恒速泵在工作原理上的差别主要是泵的转速是否能够发生相应变化。在同一项目中，使用变频泵或恒速泵，其对比范畴主要为使用寿命、使用周期及使用费用。而费用方面又主要包括：初始费用，安装及试车费用，能耗费用，运行费用，环保费用，保养及维修费用，故障时间费用，退役及处理费用。一个泵系统的寿命周期费用是在系统寿命期内上述提及的所有要素的总合。
上表为一个工业应用需要一台新的供水泵，并考虑两个解决方案：
一台恒速多极离心泵
一台变速多极离心泵
通过计算显示，与恒速泵相比，变速泵节省40%的能耗。然而，变速泵的初始费用是恒速泵的两倍。但是，即便如此，10年后，第一个解决方案的总费用比恒速泵解决方案的低25%。
结论
针对沈阳嘉里香格里拉项目，因对于供水稳定的要求很高，故而最终采用了重力供水系统。但是，针对不同的项目，重力供水系统与变频供水系统仍有其各自的优缺点，不能一概而论，需根据实际情况，进行对比取舍后方能确定。与此同时，透过具体项目，也能看出不同系统中，泵的种类所发挥的作用。在不同的系统中，如何选取泵的类型，也需要进行全面对比后，根据具体条件来确定。
参考文献：
[1] 《泵与泵站》中国建筑工业出版社；第5版（2007年12月1日）
[2] 《建筑给排水设计手册》中国建筑工业出版社；第2版（2008年10月1日）
变频供水系统范文第2篇
关键词：变频器；恒压供水；plc；pid
引言
恒压供水的基本思路是：采用电机调速装置控制水泵组调速运行，并自动调整水泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节能的目的。系统任意设定供水压力值，其与反馈总管的实际压力值通过pid 调节后控制调速装置，以调节水泵机组的运行速度，从而调节系统的供水压力。该系统采用变频器和plc进行联合控制。变频器采用pid恒定控制，它采集外部信号作为反馈信号。plc对水泵的运行模式、机组的选择及机组的起动停止等进行控制。以上控制信号都为plc的输入信号。
一、变频恒压供水系统的现状
长期以来传统的区域、楼宇供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。在这种供水系统中加压泵通常是用最不利用水点的水压要求来确定相应的扬程设计，然后泵组根据流量变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。由于小区用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题。
从目前的供水行业调查结果表明，变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电率很高，几年能将因设计冗余和用量变化而浪费的电能全部节省下来，又由于其具有调速精度高，功率因数高等特点，使用它可以提高出水质量，并降低物料和设备的损耗，同时也能减少机械磨损和噪声，改善车间劳动条件，满足生产工艺要求。因此将 plc 及变频器应用于供水系统，可满足城市供水系统对可靠性、稳定性、经济节能性的要求
变频器可以优化电机运行，所以也能够起到增效节能的作用。根据全球著名变频器生产企业abb的测算，单单该集团全球范围内已经生产并且安装的变频器每年就能够节省1150亿千瓦时电力，相应减少9,700万吨二氧化碳排放，这已经超过芬兰一年的二氧化碳排放量。
变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置pid调节器运算后，调节输出频率，实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知plc进行变频泵逻辑切换。为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出口阀门。
二、pid控制
根据反馈控制原理，我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，现代控制和pid相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用pid控制来保持静态精度。这通过plc加智能仪表可实现该算法，同时对plc的编程来实现泵的工频与变频之间的切换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。
为维持供水网的压力不变，在管网上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，为提高响应速度，不易直接采用pid调节器进行控制，而采用plc参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。
三、plc的特点及应用
可编程控制器（plc）是以微处理器为核心的工业控制装置。它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等特点，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普通应用，越来越多的工厂设备采用plc、变频器、人机界面等自动化器件来控制，使设备自动化程度越来越高。
1．plc技术特点
可编程序控制器是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机，其出现后就受到普遍重视，发展也十分迅速，在工业自动控制系统中占有了极其重要的地位，最重要的原因是它与现有的各种控制方式相比较，具有如下独一无二的特点：
（1）可靠性高
（2）控制程序可变，具有很好的柔性
（3）编程方法简单易学
（4）功能强，性能价格比高
（5）体积小，重量轻，能耗低
2．plc 的应用
由于可编程控制器的上述特点，使其在国民经济的各个领域都得到了广泛的应用，应用范围不断扩大，主要有以下几个方面。
（1）开关量逻辑控制
（2）运动控制
（3）过程控制
（4）数据处理
（5）通信联网
四、变频恒压供水系统的设计
1.恒压供水系统电气控制图：
图1 恒压供水系统电气控制图
三台水泵由变频器直接驱动, 进行恒压控制, 变频器的起动、停止分为手动和plc自动控制。
2.变频调速恒压供水系统软件设计
为方便编程和调试,系统控制器plc采用模块化编程, 主要由手动运行模块、自动运行模块和故障诊断与报警模块三个部分构成。
3.变频器参数设定
变频器参数和pid参数设定按照使用说明和经验整定。五.结束语
采用plc作为控制器,硬件结构简单,成本低,系统实现水泵电机无级调速,依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。变频恒压供水系统是目前最先进，合理的节能供水系统，与传统的水塔、高位水箱、气压罐等供水方式比较，不论是投资、运行的经济性、还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有很大优势。
参考文献：
[1] 吴小军等，电气控制与可编程序控制器应用[m]北京 中国建材工业出版社，2004
[2] siemens simatics7-200可变程序控制机器[m]北京西门子(中国)有限公司自动化部，2002
变频供水系统范文第3篇
关键词：变频技术；变频调速；供水系统；改造
Abstract: The traditional domestic water supply system to start and stop relying on manual control, resulting in a tremendous waste of resources; frequency control water supply system transformation, greatly improving the stability of the water supply system and reducing energy consumption. Of great significance to the revitalization of the old industrial base, the construction of energy-saving and environment-friendly society.Keywords: inverter technology; frequency control; water supply system; transformation
中图分类号：TM344.6文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
概述
变频调速恒压供水系统是采用单片机技术、交流变频技术和电机泵组相结合的新型供水系统。它可以直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置，为局部加压供水开辟了新的途径。变频调速供水系统可随时根据管网用水情况调节水泵转速，改变供水量，因水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省40%。与可编程控制器结合使用，可实现循环变频，电机软启动，具有欠压保护、过压保护、短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了设备的使用寿命。系统适用范围广，占地面积小，操作方便，已成为二十一世纪供水设备领域发展的必然趋势。
现状
某公司现有生产生活水泵三台，将地下水抽至高位水箱，其控制方法为人工控制起停，相应的水泵电机采用直接起动满载运行的方案。与之相配套的水泵电动机为Y180L-4 型 电机功率7.5Kw，额定电流为15 A；电压380V、频率50Hz、转速1486r/min。运行方式是恒转速运行。
这样的控制方式不但操作人员的劳动强度较大而且由于电机总是处于满载运行状态造成了大量能源的浪费，同时由于电机起动的冲击较大使机械设备使用寿命降低。
改造的可行性 上述方法存在明显的缺陷：水泵起停频繁，设备冲击较大易损坏，需专人监控。因此，对生产生活用水系统实施技术改造，降低能源消耗和设备磨损、减轻工人劳动强度，提高生产生活的效率已成大势所趋。
变频调速技术是电力电子技术和微电子技术相结合的产物，以其优异的调速特性和显著的节能效果，在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。当今，变频调速已成为交流电动机转速调节的最佳方法。可靠性高、又可降低能量消耗，使这一问题获得圆满的解决。
改造方案
变频器我们选择了日立公司生产的L100型变频调速器，该变频调速器可靠性高，供电电源允许波动范围宽（380V±10%，50~60Hz±5%），抗干扰能力强，控制精度高。
控制器选择的是北京兰利东方科技有限公司生产的CPS-21B恒压供水控制器，该控制器适用于最多有3台主泵和一台附属泵的供水系统。其内部控制逻辑及控制算法均采用先进的现代控制理论进行设计，PID参数免调试，精度高，系统响应速度快，稳定性好。
1.系统的结构设计
（1）水池：系统设地面(地下)水池，水池的容量应根据厂区生产生活用水量要求确定，应满足生产生活用水的正常需要。为尽大限度的减少造价，充分利用水池容量。
（2）压力传感器：设于水泵出水口管网中，将管网中水的压力信号转变为电信号，传送至变频控制柜中智能恒压供水控制器的输入端。
（3）水泵：水泵是整个系统的动力部分，主要用途是增压供水。泵的选型及数量要以管网在最不利情况(流量最大、扬程最大)为主要依据，为保持泵的经济运行，应尽量使泵在高效区间运行。利用可编程控制器和变频调速技术，可将现有水泵统筹安排，将诸多水泵并联，根据管网压力变化，依照设定程序，按先开先停的原则顺序启停，全部实现变频软启动，循环运行。由于所有水泵均匀使用，避免了以往备用泵因长期闲置而锈蚀的现象，水泵出现故障也能够及时发现，及时处理，从而确保水泵处于最佳性能状态。
（4）变频控制柜：是整个系统的指挥中枢。它是由变频器、恒压给水控制器以及电器元件构成的电路系统，它接收外界各种信息，及时处理，发出指令，控制整套系统自动化、智能化运转。
2.变频生产生活恒压供水系统的工作流程
向生活管网供水时，首先1#泵由变频器供电工作，水泵电机转速随着调节器输出给变频器控制信号的变化而改变，以保持管网力压的稳定。用水量大时，变频器输出频率升高，用水量小时，频率降低。当频率上升到50HZ（即水泵全速运转时）仍不能满足供水需要时，则PLC自动将1#泵切换到工频运行，1#泵由电网供电全速运行，2#泵由变频器供电投入运行，如果2#泵电机达到满转速时仍不能满足供水要求，则PLC自动将A2切换到工频运行，3#泵由变频器供电投入运行，依此规律逐个投入运行。所有水泵电机从静止到旋转工作都由变频器来启动，实现带载软启动，避免了启动冲击电流和启动给水泵电机带来的机械冲击。
当1#～3#泵都处于工频全速运行方式，3#处于变频运行工作方式时，如此时用水量减小，变频器输出频率下降，当频率到达下限后，供水量仍大于用水量，则系统自动将1#泵停止运行，同样，1#泵停机后，如此时供水量还大于用水量，则系统自动将2#泵停止运行，依此类推。如此时用水量又大于供水量，则系统自动将3#泵投入电网工频运行，1#泵由变频器供电运行……如此系统实现了循环带载软启动、循环停机的工作方式，保证了管网压力稳定。
四、 运行效果
该项目于2011年6月24日调试完毕正式投入运行。设定供水管网压力为0.3Mpa.随着实际用水量的变化，变频器输出频率（即电机转速）也随之改变，一般在35―40HZ之间，管网压力始终能够稳定在0.3MPa，系统稳定可靠，操作方便，效果非常显著。
电机启动平稳、运行安全可靠
由于变频器具有软启动功能，因此水泵电机机启动平稳，安全可靠，避免了技术改造前电机启动时电气设备、电机的冲击，减少了噪音污染，降低了上述设备的损耗和维护工作量，延长了设备的使用寿命。
由于变频器有过压、欠压、过流、过载、缺相、短路、过热等保护功能，对电机及相关设备具有保护作用，避免了以往因线路故障后供电交流故障而损坏电机设备的现象。
2．操作方便，提高运行效率，节约能源
由于利用变频调速技术控制供水管网压力，取代了落后的高位水箱 ，工人操作方便，只需通过在控制盘上就可实现。
改造前，通常每二周即须检修一次。改造后，一年来，已累计运行9000小时从未检修，因此可节约大量的电力能源（平均约节约46%）以及维修费用。由此可见，经济效益十分显著。
变频供水系统范文第4篇
关键词：变频；恒压供水；模糊PID控制
水资源和电能在我们的日常生活和工作中起着至关重要的作用，虽然我们国家资源丰富，但资源的浪费和污染也非常严重，所以做好节能减排的工作是非常迫切的。为了能够满足城市高效节能的供水要求，应该对从前的供水系统进行优化，把从前传统的供水系统转变成恒压变频供水系统，提高供水系统的自动化控制程度，增强中小城市供水系统的性能，科学合理的降低供水能耗、实现高效供水。
在以前的供水系统中传统的PID控制方式已经取得了较好的控制效果，而本文通过传统PID控制方式与模糊控制方法相结合，来探索一种更好的控制策略，提升恒压供水系统的供水性能。这种新的供水控制策略可以使得供水节能效果更显著，操作更加简单，调节时间大大的缩短，提升恒压供水的稳定性、安全性，为人民的生产生活做好保障。这种供水系统的应用范围非常广，既可以用于中小城市的市政供水又可以用于化工和其他工业用水中。
目前，恒压变频供水方式是新型的供水方式，它可以灵活的控制水泵的转速来改变供水管网的水流量，当用水流量较大时，系统的各台水泵逐渐启动，并利用变频/工频切换来实现供水管网的水压恒定，以保证用户正常用水；而夜间用水量减少时，恒压变频供水系统将根据用水情况逐渐减少工作的水泵数量，并通过工频切换为变频的方式实现管网水压的恒定，保证供水流量一直跟随用水流量的变化而变化。
供水的目的是为了满足用户的用水需求，而用水流量和供水流量是影响供水管网压力的最直接原因。当系统的供水量小于用水量时，管网水压下降；当供水量等于用水量时，管网水压恒定；当供水量大于用水量时，管网水压上升。由此可见，供水管网的压力是反映供求之间矛盾的关键。因此，可将供水管网的水压作为检测量，由系统根据管网水压的变化改变水泵机组的频率，进而调节供水量，实现供水流量和用水流量之间的动态平衡，使恒压变频供水系统稳定地工作在管网水压的设定值。
变频技术简单地说就是把直流电变换为电压和频率可变的交流电，或者把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压和频率可变的交流电。前者即将直流电转变为电压和频率可变的交流电需要经过逆变的过程，而后者即将电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压和频率可变交流电需要经由整流和逆变两个过程，逆变是整流的逆向过程。在这些变化过程中，电源频率均发生了变化。
近年来，恒压供水系统通常结合变频调速根据管网压力的变化情况通过微机监测和运算，自动地调节水泵转速以满足用户用水的要求。这样的供水系统具有显著的节能效果和可靠地稳定性，因此是目前最合理的先进供水系统。
恒压变频供水系统将可编程控制器作为控制中心，通过检测实际管网水压与管网水压的设定值进行比较，经运算处理后输出控制信号改变水泵的工作频率，使供水系统自动稳定于设定的管网压力值，实现管网水压的闭环调节。当用水量增加时，系统调节水泵的工作频率使水泵的转速提高，加大供水量；当用水量减少时，系统调节水泵的工作频率使水泵的转速减小，进而减少供水量，这样既保证了供水效率又满足了用户对水压的要求，实现了“用多少水，供多少水”。
这种供水方式不需要建造高位水箱、水塔等，既节约了成本，又没有了水质二次污染的可能，是一种理想化的供水方式。这种供水方式是目前较先进的供水方式，比传统的供水方式可靠性更高，稳定性更好，既节能环保又安全高效，自动化水平高，而且经济实惠。并且这种变频供水系统在生活中的应用越来越广，范围越来越大，不仅适用于工厂、学校、居民区等用水场合，也适用于各种自来水厂、供暖循环用水系统和工厂循环冷却水系统等。
恒压变频供水系统的发展离不开变频调速技术，变频调速技术是恒压变频供水系统的核心。通过调查研究发现国外都是采用一台水泵配一台变频器的方式，这样就要求在一套供水系统中有多少台水泵机组就要有多少台变频器，成本较高，加大了生产投入。随着变频技术在供水系统中的应用越来越广泛，大家逐渐发现并认同恒压变频供水系统具有明显的节能效果，自动化水平高，而且还具有高稳定性和较强的可靠性。很多国外生产厂家最先发现商机，开始完善变频器的功能，生产出可以应用于供水系统的变频器。像日本Samco公司，就推出了高度集成的供水基板，这种供水基板是将多种硬件设备集成在一起，然后通过命令等形式完成其控制功能，这种基板上拥有配备齐全的功能模块，可以直接控制基板里边的电磁接触器动作，并且具备“变频泵固定模式”和“变频泵循环模式”两种形式。但是这种专用的变频器基板构成的供水系统最多只能有7台水泵机组。这种配置虽然将电路高度集成化，降低了生产成本，但系统的动态性能和稳定性不高，局限了系统本身的带负载能力，而且输出接口的扩展功能没有灵活性，无法实现数据通信，不能用于要求较高的供水系统，在实际应用过程中会产生很大的局限性。
目前在做变频恒压供水系统时，国内很多公司都采用了与国外一样的控制方式构成供水系统的闭环调节，即单台变频器带动单台泵或者单台变频器控制多个泵。在这些供水系统中有的企业为了节省成本采用单片机及相应的软件予以实现。如原深圳华为电气公司，推出了无需外接PLC和PID调节器的恒压供水专用变频器（5.5kw-22kw），这种专用变频器很多最多控制4台电动机 ，操作不太方便，同时其输出接口限制了带负载容量，又不具有数据通信功能，而且在系统的节能性、开放性、稳定性等方面还远远不能满足用户的需要，是以只可把它用于用水需求小系统。还有一些公司采用传统的PID控制方式，并将可编程逻辑控制器与通用变频器一起使用来构成供水系统，并配合触摸屏、组态软件等监控软件等。这种控制方法比较集约化，节约成本，而且系统的可靠性提高，方便工作人员集中管理，并且系统的编程和调试操作简单。
随着科技的发展，电气电子行业的产品不断地更新换代，变频器也逐渐的被广泛应用。在恒压供水系统中，这种应用已经不再陌生，恒压变频供水系统的系统性能也在不断改善。为了能更好的应用于工业生产和人民生活，通常结合先进算法对恒压变频调速系统进行设计以提高变频恒压供水系统的性能。
参考文献
[1] 王凯. 基于模糊PID的恒压供水系统研究[D]. 淄博：山东理工大学，2009.
[2] 周峰. 基于西门子PLC控制器的恒压供水系统设计[D].天津：天津大学，2010.
[3] 黄辉. 高效变频恒压供水系统研制与应用[D].杭州：浙江工业大学，2012.
[4] 刘汪龙. 基于变频调速的高楼供水系统变压运行机理及控制策略研究[D]. 长沙：中南大学，2012.
[5] 宋星. 基于组态、变频器和PLC控制的恒压供水系统[D]. 合肥：安徽大学，2010.
[6] 张德田. 基于模糊控制的变频调速在恒压供水系统中的应用研究[D]. 保定：华北电力大学，2012.
[7] 曾光奇. 模糊控制理论与工程应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2006：112～146.
变频供水系统范文第5篇
关键词：变频恒压 供水系统 水资源 城市供水
社会经济的快速发展推动了我国工业建设的不断进步，而工业建设水平的全面提升使人们对于生活质量的要求标准越来越高。因此，城市供水系统也必须针对社会发展以及人们盛会水平的提升来进行适当的调整与改善，以满足社会生产与人们日常生活的要求。水是城市发展的基础性自然资源和战略性经济资源，而水环境则是城市发展所依托的生态基础之一。水在城市系统中具有五大主要功能角色：水是城市生存和发展的必需品和最大消费品，是污染物传输和转化的基本载体，是维持城市区域生态平衡的物质基础，是城市景观和文化的组成部分。
传统供水方式占地面积大，基建投资多，水质易污染，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种成熟的新型交流电机无级调速技术。它以其独特优良的控制性能被广泛应用于供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：
1.维持水压恒定；
2.控制系统可手动/自动运行；
3.多台泵自动切换运行；
4.系统睡眠与唤醒，当外界停止用水时，系统处于睡眠状态，直至有用水需求时自动唤醒；
5.在线调整PID参数；
6.泵组及线路保护检测报警，信号显示等。
一、变频调速的特点及分析
城市中各各时段的用水量一般是动态变化的，因此供水过剩或供水不足的情况时而发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上。当用水量大而供水量小时，则压力低；当用水量小而供水大，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，即用水量多时供水量也多，用水量少时供水量也少，从而提高了供水的质量。
恒压供水系统对于用户是非常重要的。在生产生活供水时，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响生活质量，严重时会影响生存安全，如发生火灾时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，用水区域采用正艺恒压供水系统，能产生较大的经济效益和社会效益。
二、恒压供水的变频应用方式
通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单，但成本高。前种方法成本低，性能不比后种差，但控制程序较复杂，是未来的发展方向，比如上海正艺信息科技的恒压供水控制系统就可实现一变频器控制任意数马达的功能。下面讲到的原理都是一变频器拖动多马达的系统。
三、PID控制原理
根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可实现该算法，同时对PLC的编程来实现泵的工频与变频之间的切换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。
要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。
四、变频控制原理
用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比，其优点主要表现为：
1.起动平衡，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击
2.由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命
3.可以消除起动和停机时的水锤效应
五、恒压供水系统特点
1.节电
优化的节能控制软件，使水泵实现最大限度地节能运行；
2.节水
根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象；
3.运行可靠
由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。
4.联网功能
采用全中文工控组态软件，实时监控各个站点，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且能够累积每个站点的用电量，累积每台泵的出水量，同时提供各种形式的打印报表，以便分析统计。
5.控制灵活
分段供水，定时供水，手动选择工作方式。
6.自我保护功能完善
如某台泵出现故障，主动向上位机发出报警信息，同时启动备用泵，以维持供水平衡。万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保护供水。
参考文献
[1] 刘平；给排水验收工程的几点思考[J]；中小企业管理与科技（下旬刊）；2011（06）.
[2] 高阳.马青.胡蔚蔚 恒压变频供水系统的Matlab仿真模型研究 [J] -工业控制计算机2011（11） .
[3] 杨友平.翁惠辉 用PLC实现分段式恒压供水系统的控制 [J] -机电工程技术2010（9） .
变频供水系统范文第6篇
关键词：变频恒压设计
中图分类号：S611文献标识码： A
变频恒压供水系统具有节能环保、安全可靠等特点得到广泛的应用。通过变频器调节输入交流电的频率而调节异步电动机的转速，从而改变水泵的出水流量来调节供水系统的压力。因此，供水系统变频的实质是三相异步电动机的变频调速，通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。
一、变频恒压供水系统的主要结构及组成
本设计中，由PLC构成系统的控制机构，从系统的结构图，可以看出管网水压通过安装在总水管上的压力测量计测量，测得的压力值传送给压力变送器，压力变送器把测得的压力信号转换成电信号(模拟量)再传送给PLC，由于PLC不能直接处理模拟量，所以必须通过A/D转换模块，把模拟量转换成数字量后，再经过PLC内部PID程序运算处理，把PLC的运算结果通过D/A转换模块送至变频器控制端，从而调整变频器的输出频率、改变电机的转速，以达到维持水压的恒定。为了防止电机空转，通过安装在蓄水池中的液位计来检测液位状况，当液位过低时，电机停止工作。
二、控制系统的基本要求、组成和工作原理
变频恒压供水系统控制的基本要求如下：①供水压力基本恒定，换泵时的水压波动小；②共有4台水泵，3台主水泵，1台辅助泵；③变频器的速度以及工、变频运行由管网压力变送器来控制；④通过脉冲式水表可以完成用水量的计量；⑤通过组态监控系统实现稳定的住宅小区变频恒压供水控制过程。本系统是通过闭环控制系统达到控制管道内水压的作用，也就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。变频恒压供水系统由变频器、水泵、PLC以及压力变送器等构成闭环控制系统。其系统框图如图1所示
针对目前供水系统存在的问题：主要表现在用水高峰期，特别是早、晚两个时间段，正是人们烧饭洗衣服的时候，这时管网中的水的需求量大大高于供给量，水泵提供的管道中水的压力不断降低，出现供不应求的现象。除了早、晚两个时间段以外的时间，即用水低峰期，这时用水量大大降低，管网中水的需求量远远低于供给量，水泵提供的管道中水的压力不断升高，出现供过于求的现象，这样有可能使水管爆裂，甚至损坏用水设备，造成能源的浪费。本系统主要通过西门子PLC对水泵进行节能优化控制，通过西门子变频器调整水泵的运行状态和运行台数，达到稳定水压和节约电能的目的。系统通过压力变送器采集管道中水压信号，PLC采集到该信号后，由A/D转换模块将采集信号值与设定值进行比较，西门子PLC能够进行PID控制，PID是比例、积分、微分的缩写，比例调节的作用是能够加快调节速度，积分的作用是减小误差，从而消除静差，微分的作用是改善系统的动态性能。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。供水压力经PID调节后的输出量将通过交流接触器组切换后输出给水泵的电动机，最终由PLC根据频率变化来控制水泵的运行数量和工变频运行状态，以此来确保管道水压的稳定。变频恒压供水系统总体结构图如图2所示。
三、水泵装置的特性曲线
变频调速恒压供水系统中配置i台工作主泵(一般i=l～3台)、1台小泵及1个气压水罐。供水系统工作特性分析如图l所示。
为最不利配水点与水源最低水位的高程差，为最不利配水点的工作压力(水头)，曲线l为主泵在额定转速n。下的Q一H曲线高效区，曲线2为主泵在转速下的Q一H曲线高效区，曲线3为小泵在额定转速下的Q—H曲线高效区，曲线4为i台主泵在额定转速n。下的并联Q一H曲线；曲线5为管道特性曲线。曲线为通过曲线1左端点a的相似工况抛物线，曲线为通过主泵额定工况点()的相似工况抛物线，曲线为通过曲线l右端点b的相似工况抛物线。工况点()为供水系统最大流量与扬程，为供水系统的恒压值。
四、水泵及气压水罐的选择
小流量工况点的为主泵在调速后高效区运行的最小流量，亦为气压给水系统中小泵供水的最大流量，为气压给水系统的允许最低供水压力值，即小泵启动的理论最低压力值。为此，所选择的小泵的曲线高效段右侧通过工况点e点或在e点附近且不低于e点。在小泵的Q一H曲线高效段左侧确定一点，通过管道损失计算，使研的最大值不超过系统中配水点的最大供水压力限值。在小泵Q—H曲线高效段内合理确定气压水罐的最低工作压力值(不低于)和最高压力(不高于)，即合理确定气压水罐内的工作压力比。由及巩平均值，在小泵曲线上确定与其对应的小泵的流量，根据规范相关条款的要求，计算气压水罐的调节容积和气压水罐的总容积，即可选定气压水罐的型号。
五、系统硬件设计
以此为例：利用西门子MM420变频器、西门子S7-200PLC、压力变送器等器件构成闭环控制系统，以调节水泵的工变频情况，实现变频恒压供水。
3.1主电路电气原理图变频恒压供水系统总电路图，如图3所示，接触器KM1、KM3、KM5分别控制1#电机、2#电机、3#电机的变频运行，接触器KM2、KM4、KM6分别控制1#电机、2#电机、3#电机的工频运行，接触器KM7控制辅助泵的工频运行，PLC的模拟输出端子M、V控制变频器的运行。为了更好地保护电机的运行，在电路中加入热继电器，它的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。FR1、FR2为1#电机、2#电机过载保护用的热继电器，FR3、FR4为3#电机、辅助泵过载保护用的热继电器。
六、系统的软件设计
本供水系统主要用于住宅小区生活用水，其用水量主要集中在早、晚两个时间段，早上用水量主要集中在6点-9点这个时间段，晚上用水量主要集中在18点-22点这个时间段，除了这两个时间段以外，平时都处于低流量状态。与通常的工频气压给水设备相比，采用变频恒压供水系统实现低流量时的恒压供水节能效果可达30%。系统启动运行时，首先启动辅助泵工频运行供水，当用水量增大，当前管网压力小于系统设定压力时，1分钟后，PLC通过变频器启动l#水泵变频运行，同时关闭辅助泵的运行。在l#水泵变频运行（从0Hz向上调整）中，PLC根据水压变化进行PID调节来控制流量，维持水压。当1#水泵变频运行到50Hz时，如果用水量继续增加，当前管网压力仍小于系统设定压力时，1分钟后，由PLC给出控制信号，将l#水泵与变频器断开，l#水泵由变频运行转为工频运行，同时变频器启动2#水泵变频运行。
七、结论
变频恒压供水系统是将压力传感器提供的管网压力信号，传送给变频器，根据传感器的采样值与变频器的设定值进行比较，通过内置的PID功能进行数据处理，将处理结果作为变频器频率的给定输入，控制变频器的输出频率，从而控制水泵的转速，保持供水管道的压力恒定．在用水高峰期，居民用水量增加，管网压力随之下降，此时压力的变化通过PID运算后，最终应使变频器输出频率增加，使水泵电机转速增加或增加投入运行的水泵台数，以此来增加管网压力，保证供水能力。
参考文献
[1]王晓军，杨庆煊，许强.可编程控制器原理及应用【M】工北京北学工业出版社，2010.
[2]李练兵，岳大为.变频器应用实践.北京京化学工业出版社，2009.
变频供水系统范文第7篇
关键词：水资源 变频恒压 原理 特点 应用
一、水资源概况
水，并不是取之不尽，用之不竭的，节约水，我们要从身边的每一件事做起，从生活的点点滴滴做起。中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米。我国水资源短缺、水污染严重 、水土流失严重 、水价严重偏低、水资源浪费严重。而且南方水多，北方水少。西部水少，沿海水多。于是节水显得尤为重要，节水是指通过行政、技术、经济等管理手段加强用水管理，调整用水结构，改进用水方式，科学、合理、有计划、有重点的用水，提高水的利用率，避免水资源的浪费。
二、全自动变频恒压供水系统必要性及工作原理
1、必要性：
20世纪90年代 ，在我国城乡供水及水泵抽灌系统中，电机以额定转速运行，并以额定出水量供水，当用水量减少或在用水低谷时，管网压力过高，水龙头和输水管道往往被损坏，这样造成电能与水资源的浪费。然而目前，变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统之一。在实际应用中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等有着重要意义。变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。
2、工作原理；
设备投入运行前，首先应设定设备的工作压力等相关运行参数，设备运行时，由压力传感器连续采集供水管网中的水压及水压变化率信号，并将其转换为电信号传送至变频控制系统，控制系统将反馈回来的信号与设定压力进行比较和运算，如果实际压力比设定压力低，则发出指令控制水泵加速运行，如果实际压力比设定压力高，则控制水泵减速运行，当达到设定压力时，水泵就维持在该运行频率上。当用水量不是很大时，一台泵在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也不能保证管网的压力稳定时，控制器的压力下限信号与变频器的高速信号同时被PLC检测到，变频器自动将原工作在变频状态下的泵，投入到工频运行，以加大管网的供水量，保证压力稳定。若两台泵运行仍不能保证管网的压力稳定，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，而将下一台泵投入变频运行。当用水量减少时，变频器以最低速信号运行，如这时压力上限信号仍出现，则PLC将工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述两个信号仍存在时，PLC再停下一台工频运行的泵，直到最后一台泵用主变频器恒压供水。如果一台泵连续运行时间超过3小时，则切换下一台泵，避免了某一台泵工作时间过长，确保了泵的可靠寿命，进一步提高了工作效率，节约了能源。
变频调速恒压供水系统由变频器、泵组电机、供水管网、储水箱、（智能PID调节器）、压力变送器、PLC控制单元等部分组成，控制系统原理图如图1-1所示。其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化，同时变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流。压力变送器的作用是检测管网水压。智能PID调节器实现管网水压的PLC调节。PLC控制单元则是泵组管理的执行设备，同时还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整其它工频泵的运行台数。变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。水泵电机实现变频软启动， 消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命。
智能PID调节器属于PLC扩展模块，可以与AD＼DA模块一起使用，得到过程控制模块的效果。同时它的功能可以被变频器的某些功能代替，达到同样的控制效果。其控制原理图如图1-2所示。
图1-2 恒压供水系统控制原理框图二
三、全自动变频恒压供水系统特点及适用范围
1、系统特点：
（1）高效节能。按需要设定供水压力，根据管网用水量来变频调节水泵转速，使水泵始终在高效率工况下运行，同普通的无塔供水设备相比，节能效果达到20%。
（2）对电网冲击小，保护功能完善。消除了水泵电机直接起动时对电网的冲击和干扰，并且设备控制系统具有短路、过流、过压、过载、欠压、 过热等多种保护功能，大大提高了工作效率，延长了水泵的使用寿命。
（3）人机界面触摸面板操作，设计参数灵活方便。可灵活设定频率下限，加速时间、减速时间、换泵时间等各种工作参数，能够显示系统运行时间，查阅各种故障原因。
（4）定时唤醒功能。由于系统是根据管网用水量的多少来决定投入运行水泵的台数，所以当用水量长期在某一小范围内变化时就会使得某台水泵长期运行而磨损严重，而其他水泵长期不使用造成生锈，设定本功能后则可方便的解决该问题。对于同流量的多台水泵，为使各泵平均工作时间相同，须设置定时换泵功能。在设定了定时换泵功能后，当一台变量泵连续工作时间超过设定值后，且有变量泵处于“休息”状态，则变频器自动切换启动“休息”时间最长的变量泵，并停止原变量泵，以保证各台水泵运行时间均等，延长水泵使用寿命。换泵时间可任意设定。
（5）当变频器发生故障时，能够自动转换至工频运行，确保供水不间断。突然停电后再来电，设备能够自动启动运行。
2、适用范围：
变频恒压系统广泛应用于居民区、宾馆及其它公共建筑的生活用水、锅炉补给水，加压泵站、各类工矿企业的生产用水、消防用水、锅炉恒压补水、输油管道增压、注水系统、农田灌溉等。
四、总结
目前变频恒压供水系统正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。但国内变频调速恒压供水系统的水压闭环控制系统的研究还是不够的，因此，有待于进一步研究改善，使其能够被更好的应用于生活、生产实践中。坚持把节约用水放在首位，强化城市节约用水管理，努力创建节水型城市，实施可持续发展。
参考文献
1、贺玲芳.基于PLC控制的全自动变频恒压供水系统.西安科技学院学报，2000；
2、屈有安.变频器PID恒压供水系统.江苏电器，2002；
3、朱玉堂. 变频恒压供水系统的研究开发与应用.浙江大学，2005；
变频供水系统范文第8篇
关 键 词：变频，PLC，恒压供水，PID
随着人们对供水质量和饮用水水质要求的不断提高，变频恒压供水方式应用越来越广，它不仅很好地解决了老式屋顶水箱供水方式带来的水质二次污染问题，而且对水泵、电机也起到了很好的机械保护作用和有效地节约了电能的消耗，同时其具备的软起停功能和根据负载变化自动调节电机水泵转速或增加/减少投入运行的台数，从而避免了电机起动过程中对电网和机械设备造成的冲击以及人工操作的繁杂性。变频恒压供水系统已逐渐取代原有的水塔供水系统，广泛应用于多层住宅小区生活消防供水系统。本文将介绍基于PLC控制的多泵循环变频恒压供水系统方式下的各种需求分析及其过程实现方法。
1，系统介绍
变频恒压供水系统原理，它主要是由PLC、变频器、PID调节器、TC时间控制器、压力传感器、液位传感器、动力控制线路以及4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。
通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上；当用水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制器加泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。
2 ，工作原理
该系统有手动和自动两种运行方式：
⑴. 手动运行
按下按钮启动或停止水泵，可根据需要分别控制1#-4#泵的启停。该方式主要供检修及变频器故障时用。
⑵. 自动运行
合上自动开关后，1#泵电机通电，变频器输出频率从0Hz上升，同时PID调节器接收到自压力传感器的标准信号，经运算与给定压力参数进行比较，将调节参数送给变频器，如压力不够，则频率上升到50Hz，1#泵由变频切换为工频，启2#变频，变频器逐渐上升频率至给定值，加泵依次类推；如用水量减小，从先启的泵开始减，同时根据PID调节器给的调节参数使系统平稳运行。
变频自动功能是该系统最基本的功能，系统自动完成对多台泵软起动、停止、循环变频的全部操作过程。
3， 故障处理
当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压、差压等情况时，系统皆能发出声响报警信号；特别是当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压时，系统还会自动停机，并发出声响报警信号，通知维修人员前来维修。此外，变频器故障时，系统自动停机，此时可切换至手动方式保证系统不间断供水。
4，PLC控制系统编程逻辑思维
该系统采用的是西门子可编程序控制器S7200系列，PLC编程采用STEP7 MicroWIN V4，它是S7200PLC的视窗软件支持工具，提供完整的编程环境，可进行离线编程和在线连接和调试，并能实现梯形图与语句表的相互转换。为了提高整个系统的性价比，该系统采用开关量的输入/输出来控制电机的启停、定时切换、软起动、循环变频及故障的报警等，而电机转速、水压量等模拟量则由PID调节器和变频器来控制。
泵组的切换。开始时，若硬件、软件皆无备用（两者同时有效时硬件优先），1#泵变频启动，转速从0开始随频率上升，如变频器频率到达50Hz而此时水压还在下限值，延时一段时间（避免由于干扰而引起误动作）后，1#泵切换至工频运行，同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz，2#泵变频启动，如水压仍不满足，则依次启动3#、4#泵，泵的切换过程同上；若开始时1#泵备用，则直接启2#变频，转速从0开始随频率上升，如变频器频率到达50Hz而此时水压还在下限值，延时一段时间后，2#泵切换至工频运行，同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz，3#泵变频启动，如水压仍不满足，则启动4#泵，泵的切换过程同上；若1#、2#泵都备用，则直接启3#变频，具体泵的切换过程与上述类同。
同样，若3台泵（假设为1#、2#和3#）运行时，3#泵变频运行降到0Hz，此时水压仍处于上限值，则延时一段时间后使1#泵停止，变频器频率从0Hz迅速上升，若此后水压仍处于上限值，则延时一段时间后使2#泵停止。这样的切换过程，有效地减少泵的频繁启停，同时在实际管网对水压波动做出反应之前，由变频器迅速调节，使水压平稳过渡，从而有效的避免了高楼用户短时间停水的情况发生。
5，PID的调节功能
由压力传感器反馈的水压信号(4-20MA或-5V)直接送入PLC的A/D口，设定给定压力值，PID参数值，并通过PLC计算何以需切换泵的操作完成系统控制，系统参数在实际运行中调整，使系统控制响应趋于完整。通常变频状态下变频器频率给定信号来自于PID调节仪的DC4～20mA输出，以此来调节电机水泵的运转速度，满足恒压目的。
6，自动切换变频/工频运行功能
变频器提供三种不同的工作方式供用户选择：基本工作方式。变频器始终固定驱动一台泵并实时根据其输出频率：控制其他辅助泵启停。即当变频器的输出频率达到最大频率时启动一台辅助泵工频运行、当变频器的输出频率达到最小频率时则停止最后启动的辅助泵。由此控制增减工频运行泵的台数。交替方式，变频器通常固定驱动某台泵，并实时根据其输出频率，使辅助泵工频运行，此方式与方式0不同之处在于若前一次泵启动的顺序是泵1泵2，当变频器输出停止时，下一次启动顺序变为泵2泵1。 直接方式。当启信号输入时变频器启动第一台泵当该泵达到最高频率时，变频器将该泵切换到工频运行 (对于这个切换过程，我在这里要声明，这个切换必须和软启动的过程一样，才可以切换，要不会影响设备的寿命，严重的会烧毁变频器和电机) ，变频器启动下一台泵变频运行，相反当泵停止条件成立时，先停止最先启动的泵。
7，注意事项
要使系统稳定的运行变频转工频开关切换时间TMC，设置TMC是为了确保在加泵时，泵由变频转为工频的过程中，同一台泵的变频运行和工频运行各自对应的交流接触器不会同时吸合而损坏变频器，同时为了避免工频启动时启动电流过大而对电网产生的冲击，所以在允许范围内TMC必须尽可能的小。上下限频率持续时间TH和TL 变频器运行的频率随管网用水量增大而升高，本系统以变频器运行的频率是否达到上限（下限）、并保持一定的时间为依据来判断是否加泵（减泵），这个判断的时间就是TH（TL）。如果设定值过大，系统就不能迅速的对管网用水量的变化做出反应；如果设定值过小，管网用水量的变化时就很可能引起频繁的加减泵动作；两种情况下都会影响恒压供水的质量。
结束语
通过以上各部分的分析与描述可知，在进行控制系统设计之前，必须调查清楚用户的需求，然后综合考虑各需求之间的关系和处理方法。基于PLC控制的多泵循环变频恒压供水系统采用PLC的开关量输入/输出方式来控制电机的起动与停止、状态迁移、检修与故障处理等功能，通过PID仪表、压力变送器来实现变频驱动电机水泵的速度调节(当然也可以通过触摸屏和模拟量输入输出混合模块来实现变频速度调节)，从而达到恒压供水的目的。控制系统在程序设计时充分考虑到负载均衡性原则，采取“先入先出”的排队策略，执行变频方式轮值，确保各泵使用率基本均衡。
参考文献
(1) 王占奎[M]. 变频调速应用百例[M]. 北京:科学出版社,1999.
(2) [P]S7 200PLC编程手册
(3) [P]西门子440变频器手册
变频供水系统范文第9篇
【关键词】变频器;恒压供水;PID
0.引言
作为供水工程中的通用机械，消耗着大量的能源，电耗往往占制水成本的60%以上，在我国，每年水泵的电能消耗占电能总消耗的21%。为了节约降耗，必须采取调节措施使泵站适应负荷变化的运行。本文介绍一种变频调速恒压供水系统，该系统可根据管网瞬间压力变化，自动调节某台水泵的转速和多台水泵的投入及退出，使管网主干管出口端保持在恒定的设定压力值，并满足用户的流量需求，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。
在实际工况中，用水量是时刻变化的，为了适应水量的变化，以往多采用调节泵出口阀门定时去控制泵出口压力在某一规定值上，这必然造成用水时有超压或欠压现象。水泵机组应用变频调速技术，即通过改变电动机定子电源频率来改变电动机转速，可以相应地改变水泵转速及工况，使其流量与扬程适应管网用水量的变化，保持管网最不利点压力恒定，达到了节能效果。根据这一原理，在应用中选择供水管网最不利点允许的最低压力为控制参数，通过压力传感器以获得压力信号，组成闭环压力自控调速系统，以使水泵的转速保持与调速装置所设定的控制压力相匹配，使调速技术和自控技术相结合，达到最佳的节能效果。此外，最不利点的控制压力还保证了用户水压的稳定，无论管路特性曲线等因素发生什么变化，最不利点的水压是恒定的。保证了用水压力的可靠。
1.变频恒压供水特点
（1）恒压供水能自动24小时维持恒定压力，并根据压力信号自动启动备用泵，无级调整压力，供水质量好，与传统供水比较，不会造成管网破裂及水龙头共振现象。
（2）动平滑，减少电机水泵的冲击，延长了电机及水泵的使用寿命，避免了传统供水中的水锤现象。
（3）采用变频恒压供水保护功能齐全，运行可靠，具有欠压、过压、过流、过热等保护功能。
（4）系统配置可实现全自动定时供水,彻底实现无人值守自动供水.控制系统具有故障报警和显示功能,并可进行工变频转换,应急供水。
（5）系统根据用户用水量的变化来调节水泵转速，使水泵始终工作在高效区，当系统零流量时,机组进入休眠状态,水泵停止，流量增加后才进行工作,节电效果明显，比恒速水泵节电23%-55%。
（6）整套设备只需一组控制柜和水泵机组，安装非常方便，占地面积少。
（7）采用全自动控制，操作人员只需转换电控柜开关，就可以实现用户所需工况。
2.系统组成及工作原理
变频恒压供水系统采用一电位器设定压力（也可采用面板内部设定压力或专用控制器），采用一个压力传感器（反馈为4～20mA或0～10V）检测管网中压力，压力传感器将信号送入变频器PID回路，PID回路处理之后，送出一个水量增加或减少信号，控制电机转速。如在一定延时时间内，压力还是不足或过大，则通过变频器作工频/变频切换起动另一台水泵，使实际管网压力与设定压力相一致。另外，随着用水量的减少，变频器自动减少输出频率。达到了节能的目的。
此系统主要由2台供水泵，1台变频器，1块远传压力表和一些相关设备组成。当用水量不大时变频器启动1＃泵电机，接触器KM2断开、KM1吸合，1＃泵变频运行，随着压力自动调节频率的高低以保持压力的恒定。当用水量增加1＃泵频率随之增大，如到工频仍不能满足要求时，变频器控制接触器KM1断开、KM2吸合，使1＃泵工频运行，然后KM3吸合使2＃泵变频运行。如用水量一直减少，则变频器控制2＃泵减速直至推出运行，使1＃泵转入变频运行，如果用水量继续减小，变频器转入休眠状态，停止输出。如果1台泵一直能满足用水量，出于保护电机的目的，可以设置变频器参数，使变频器控制2台电机每隔一段时间切换运行。
3.变频器PID调节功能
变频器是通过内置PID调节器对供水系统进行闭环控制的。首先设置一个恒定的给定压力值，变频器则通过现场压力传感器的反馈信号，进行PID调节，控制变频器的输出。通俗的说就是，当压力超过给定值则变频器减速，不足给定值则增速，供水系统始终保持恒定压力，变频器输出则无须考虑。PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：（1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；（2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；（3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。其实一般供货厂家都有自己的经验数据，基本已经不需要现场人员再进行计算了。这里有一首调节方法的诗歌供大家参考。
参数整定找最佳，从小到大顺序查
先是比例后积分，最后再把微分加
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢，积分时间往下降
曲线波动周期长，积分时间再加长
曲线振荡频率快，先把微分降下来
动差大来波动慢。微分时间应加长
理想曲线两个波，前高后低4比1
一看二调多分析，调节质量不会低
4.结束语
水泵采用变频器控制后，泵的出口扬程大幅度下降，节能效果显著。由于电机转速下降，泵出口压力降低，减少了机械磨损，降低了维修工作量，延长了设备的使用寿命。提高了功率因数，（下82软启动特性避免电机直接启动时大电流对电机线圈和电网的冲击。采用变频器后，电动机和泵共同组合为一体，它既是动力源，又是供水调节执行机构，改变了传统的控制方式，实现了生产过程自动化，减少了工人的劳动强度。闭环控制系统适应水量变化，实现在线调整，保证管网末端压力恒定，不存在人为调整的滞后现象。总之，此系统具有体积小、调速范围大、效率高、无级调速等特点，运行安全可靠，实现闭环控制系统，满足用水需量，保证管网末端压力恒定，具有明显的节能降耗的经济效益，同时还延长了设备寿命，减少了维修工作量，是一种比较理想的调速系统。
【参考文献】
［1］冯垛生,张淼.变频器的应用与维护.广州:华南理工大学出版社,2003.
［2］黄立培，张学.变频器应用技术及电机调速.北京：北京人民邮电出版社,1997.
变频供水系统范文第10篇
1电路结构
变频恒压供水系统一般由数台水泵驱动实现供水。这些水泵并不是同时工作的，而是根据用户用水量的多少和当前管网的水压由PLC自动地控制哪台水泵工作，哪台水泵暂时停止的。以3台水泵为例，控制水泵驱动电机的主电路如图2所示。水泵1、水泵2、水泵3的工频运行分别由接触器KM1、KM3、KM5控制，其变频运行分别由接触器KM2、KM4、KM6来控制。控制同一台水泵电机的工频接触器和变频接触器（如控制水泵1的KM1和KM2）如果同时接通，将导致工频电源和变频器的输出端相连接，使变频器的逆变桥迅速损坏。所以，控制同一台水泵电机的工频与变频的接触器必须有可靠的互锁环节。另外，变频器的价格比一般的电气设备高，从节省投资的角度考虑，一般选择只用一台变频器拖动的方式。工频运行的水泵对水压起到“粗调”的作用，而精确控制压力的“细调”是由变频器来实现的。工频运行的水泵电机其能量消耗是确定的。系统实现节能的主要途径：系统能够根据用水情况，停掉一些工频运行的水泵，既避免了压力过高，又实现了节能；可以使某台水泵变频运行，变频降低转速具有很大的节能效果。
2控制原理与流程
供水压力是通过PLC控制各水泵的轮流工作实现“粗调”和变频器对单台水泵的“细调”来实现的。
2.1“粗调”的实现（1）加泵：当反馈的实际出水管网压力小于设定压力导致变频器的输出频率上升至上限频率时，如果实际出水管网压力仍低于设定压力一定范围一定时间，则当前泵切换为工频运行，重新启动另一台水泵变频运行。（2）减泵：当反馈的实际出水管网压力大于设定压力导致变频器的输出频率下降至下限频率时，如果实际压力仍高于设定压力一定范围一定时间，则停止变频泵的运行，并将正在工频运行的一台水泵变为变频运行。
2.2“细调”的实现水压闭环控制原理如图3所示。PID控制器既可以用PLC编程实现，也可以用变频器的内置PID算法实现。
2.3工-变频切换的控制流程以实际压力小于给定压力为例，PLC对某两台水泵之间工频和变频进行切换的逻辑关系（多台水泵可类推）如图4所示。
2.4休眠状态当系统处于单泵变频运行时，如果用水量急剧减小甚至为0时，变频器频率会降至频率下限以下，当这种情况持续一定时间时，系统停掉所有运行的水泵，仅由储气罐来保压。比如，在夜晚休息基本无用水需求时，系统进入休眠状态，将极大地节省电能消耗。处于休眠状态的控制系统当检测到管网压力降低一定范围时，退出休眠状态，恢复供水。
3不同供水方式的功耗对比
水泵的扬程特性与功率消耗关系如图5所示。水泵供水流量的调节可以通过两种途径实现：（1）水泵电机转速不变，改变出口阀门开度的阀门调节法(不用变频器使所有水泵均工频运行，用户阀门开度改变时流量改变即属于此法），如图5中的曲线①和②。关小阀门减小供水流量（流量Q1减小为Q2，水泵实际工作点由B点移动到E点），所需供水功率由矩形OABC的面积变为ODEF的面积，面积有减小，但减小量很小。（2）出口阀门开度不变或全开，改变水泵电机转速的转速调节法，如图5中的曲线③和④。当水泵电机的转速从额定转速下降，同样使供水流量从Q1减小为Q2，水泵的实际工作点由B点移动到H点，其所需供水功率由矩形OABC的面积变为ODHG的面积，面积减小量非常显著。相比与高层建筑而言，生产车间一般高度较低，需要的空载功率较小，可以提供较宽的电机调速范围，所以节电效果更为显著。某轧钢车间高压除鳞水泵应用变频改造前后的电能消耗对比如表1所示，可以看出变频改造后节省的电能和费用都相当可观。
4结语
随着资源和环境矛盾的日益突出，变频与计算机等高效和智能化技术在未来建设中必将获得越来越广泛的应用。