摘 要：本文簡述了采用變頻器實現(xiàn)恒壓自控供水系統(tǒng)的設(shè)計思路，又介紹了變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用方法，簡單闡述了工變頻相結(jié)合的恒壓供水工控系統(tǒng)，并介紹了該系統(tǒng)在城市建設(shè)中的重要作用及今后發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：變頻器；恒壓補水；PLC系統(tǒng)；電動機；自動控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.186

0 引言

伴隨著近幾年我國房地產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展和我國各級城市城鎮(zhèn)化速度的加快，以及我國工業(yè)和經(jīng)濟的快速發(fā)展、城市建設(shè)的飛速發(fā)展、城市人口顯著增多，人們對生活水平的要求也不斷提。對城市的供水系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)及消防系統(tǒng)的要求逐漸增高，對系統(tǒng)的質(zhì)量、穩(wěn)定性等要求的也越來越高。再加上現(xiàn)階段我國能源緊缺，城市污染嚴重，所以利用先進的自動化控制技術(shù)以及信號反饋技術(shù)結(jié)合電機動力技術(shù)，設(shè)計出性能高、節(jié)能性強又能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然趨勢。

現(xiàn)階段大多數(shù)變頻器恒壓自控供水系統(tǒng)大致由外部控制臺安裝的可調(diào)節(jié)控制器、控制柜內(nèi)的編程變頻器、一臺或多臺水泵組成的電機組、遠程壓力信號傳感器、和控制柜等電器元件構(gòu)成。系統(tǒng)大多數(shù)采用一臺變頻器拖動一主一備雙泵體形式，也可以根據(jù)需要設(shè)計一臺變頻器拖動一臺或者托動多臺電機泵體，主要根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)計而定。該系統(tǒng)以供水系統(tǒng)管道出口的水壓為控制目標和檢測反饋信號的對象，通過設(shè)計的自控供水系統(tǒng)控制，實現(xiàn)供水主管道的實際供水壓力穩(wěn)定在需求設(shè)定的供水壓力。因此，簡單來說變頻恒壓自控供水系統(tǒng)的目標就是使供水管道出口供水實際壓力穩(wěn)定在需求組設(shè)定的供水壓力上，當實際供水壓力低于或者高于設(shè)定壓力，遠傳壓力信號傳感器反饋的信號會按比例轉(zhuǎn)換成電壓或者電流反饋給系統(tǒng)的主體可編程變頻器，隨即變頻器會根據(jù)反饋信號的大小自動增高或降低當前的輸出頻率使輸出電機的轉(zhuǎn)速增大或降低，從而提高或降低供水壓力，當然變頻器的此種調(diào)節(jié)是根據(jù)反饋的信號大小，即實際壓力與設(shè)定壓力的差值來調(diào)節(jié)輸出頻率值的，可以根據(jù)需要設(shè)定變頻器調(diào)節(jié)輸出頻率的下限跟上限值。當反饋頻率達到設(shè)定壓力時變頻器會自動停止輸出頻率使水泵停止運轉(zhuǎn)。這種調(diào)節(jié)過程可被重復(fù)執(zhí)行，總使供水管道出口的實際壓力和設(shè)定壓力一直保持相對平等狀態(tài)。

由于變頻器自控補水系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，設(shè)備也比較繁瑣，所以介紹變頻控制電機水泵的恒壓供水系統(tǒng)重點并做簡要分析：

1 變頻器恒壓供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計思路

在變頻器恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計時，可以采用一臺變頻器連接單一電動機或者幾臺電動機，現(xiàn)階段大多的恒壓供水系統(tǒng)都采用一拖二的方式，即一臺電機與變頻輸出電源連接作為主泵，另一臺電機通過控制線路連接變頻器TA、TB兩個常開觸點，并進行設(shè)定，當實際壓力值遠低于設(shè)定壓力值時備用泵就會啟動。在設(shè)計時要注意各個電機的輸入電流前面需要接入一個斷路保護器，用來實現(xiàn)變頻器的工頻狀態(tài)的電機過流、過熱保護。電機當前的工作電壓和電流可在變頻器面板上查看，在試運行行發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)方向與設(shè)定不一致時，需要調(diào)換輸出端子（U， V， W）的任意兩相即可，盡量不要通過變頻器的FWD跟REV來調(diào)節(jié)，一定注意對于有工/變頻轉(zhuǎn)換的兩種狀態(tài)的電動機，必須要保證在工頻拖動和變頻拖動兩種情況下電機旋向的一致性。

2 變頻器恒壓供水系統(tǒng)的基本控制方式與編程

變頻器的起動和停止主要采用變頻器的控制面板完成，在操作中無論是變頻器自帶的控制面板上的運行和停止鍵（FWD、REV）或者是外控端的啟動鍵一定要與使用轉(zhuǎn)向一致。在設(shè)計時如果該系統(tǒng)輸入、輸出電流過大一定要按照設(shè)計要求采用相應(yīng)規(guī)格的電纜并做電磁隔離和強弱電間的保護程序，在交流接觸器之間采用中間繼電器胡鎖程序來實現(xiàn)強電和弱電之間的隔離以方便控制，對系統(tǒng)保護。所有控制電路之間要存在互鎖關(guān)系，利用組內(nèi)互鎖和組間互鎖兩種關(guān)系，嚴禁出現(xiàn)幾臺電動機同時工作和一臺電動機同事接在工頻電源和變頻電源的情況。變頻器控制恒壓供水系統(tǒng)還需要根據(jù)所應(yīng)用場合進行編程設(shè)計，一般最主要的即輸入設(shè)定壓力、輸入啟動頻率、啟動方式、上下限頻率等，還可根據(jù)拖帶水泵方式選擇中間繼電器來實現(xiàn)控制多臺水泵機的運行方式。在進行控制電路設(shè)計時還應(yīng)該設(shè)計系統(tǒng)閥門和當前工作狀態(tài)，以及故障狀態(tài)指示燈的設(shè)計，這些可以根據(jù)與變頻器輸出端子相聯(lián)的中間繼電器或者連接輸出電流的交流接觸器的常開觸點的斷開/閉合狀態(tài)來實現(xiàn)相應(yīng)指示燈的點亮和熄滅，顯示當前系統(tǒng)電機的工作狀態(tài)或故障狀態(tài)。

3 變頻器恒壓供水系統(tǒng)遠程壓力信號傳感器的設(shè)計

變頻器的反饋信號的輸入是依據(jù)遠程壓力傳感器檢測的管網(wǎng)壓力信號，一般以標準校驗過的遠傳壓力表的0～l0V的電壓信號或以4～20mA電流信號進行傳輸?shù)?。按照變頻器要求一般接到V+、VI、GND實現(xiàn)遠程信號的反饋：控制系統(tǒng)原件的設(shè)計除了要考慮所需端子數(shù)目外，還要考慮控制系統(tǒng)實際需求外，要留有一定的余量，必要時可加外接繼電器控制和接線端子，以為新設(shè)備的加入或設(shè)備調(diào)整留有余地?，F(xiàn)階段的變頻器主程序的現(xiàn)場編程工作基本由廠家安裝技術(shù)人員完成，除了需要對恒壓供水模擬量（壓力）設(shè)定外，還需要對變頻器設(shè)置系統(tǒng)的反饋信號方式、反饋信號模擬量比例系數(shù)、啟動頻率、控制方式、運轉(zhuǎn)方式、主副泵供水方式等設(shè)定以構(gòu)成一套完成可操作的PLC恒壓供水控制系統(tǒng)。

隨著我國城市建設(shè)中各種工程的技術(shù)發(fā)展以及變頻器被廣泛的應(yīng)用，與此同時的能量日益緊缺，城市污染越來越重，在這種情況下，變頻恒壓自控供水系統(tǒng)的使用已經(jīng)涉及各種供水、供暖領(lǐng)域，當然也對變頻恒壓自控供水系統(tǒng)的技術(shù)提出更高的要求。同時研究方向日趨走向節(jié)約能源于便于監(jiān)控操作。所以變頻器恒壓自控供水系統(tǒng)技術(shù)在先階段工程領(lǐng)域使用的過程中，仍然有必要對其進行更深入的研究。

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作者簡介：紀思駿（1990-），男，山東蓬萊人，本科，助理工程師，研究方向：采暖鍋爐，從事的工作：高校后勤技術(shù)員。