呂天貴

摘要：社會經(jīng)濟(jì)在快速的向前發(fā)展，住房體制得到了大幅度的改善，提高了人們的生活水平，房屋建設(shè)的快速發(fā)展推動了人們對于基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。供水系統(tǒng)是小區(qū)建設(shè)當(dāng)中的重要組成部分，為了保障住戶的正常生活和工作，需要確保整個供水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。傳統(tǒng)的恒速泵加壓供水整體工作效率比較低，不具備穩(wěn)定的可靠性，不能滿足當(dāng)前人們對于生活的需求。

關(guān)鍵詞：恒壓供水；變頻調(diào)速；PLC

一、變頻恒壓供水系統(tǒng)特點及其安全性討論

1.滯后性

用戶管網(wǎng)的水壓是供水系統(tǒng)當(dāng)中的主要控制對象，它是一個過程控制量，整體處于動態(tài)的變化過程當(dāng)中。水壓和濃度、溫度以及流量過程控制量進(jìn)行比較，會發(fā)現(xiàn)整體的控制作用會具有一定的滯后性，水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也會產(chǎn)生著不同程度的滯后效應(yīng)。

2.非線性

管阻和水錘會對用戶管網(wǎng)造成不同程度的影響，水泵轉(zhuǎn)速整體的變化和管網(wǎng)壓力的變化不成正比，造成這個現(xiàn)象是因為水泵自身具有一定的特性，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)一個非線性的系統(tǒng)。

3.多變性

通用性是變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的鮮明特點，目前供水系統(tǒng)存在著許多樣式，不同的供水系統(tǒng)，內(nèi)部的用水量、管網(wǎng)結(jié)構(gòu)都存在著比較明顯的差異，整體系統(tǒng)的控制對象模型具有非常大的多變性。

4.時變性

變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)在整體運轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中，需要加入適當(dāng)?shù)亩勘茫梢云鸬交镜目刂谱饔?。定量泵對于整個系統(tǒng)的控制是非常全面的，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的模型參數(shù)，會受到定量泵運行狀態(tài)的干擾。數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定性會導(dǎo)致整個系統(tǒng)發(fā)生時變，因此，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制對象具有時變性。

5.容錯性

當(dāng)供水系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，比如說突然斷電、軟啟動器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會根據(jù)具體的問題進(jìn)行狀態(tài)的調(diào)整，分析電網(wǎng)整體的運行狀況，了解水源水位的整體設(shè)計。管網(wǎng)壓力整體的情況需要進(jìn)行修改，管網(wǎng)內(nèi)整體壓力保持在穩(wěn)定的狀態(tài)，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需要執(zhí)行系統(tǒng)性的故障程序，確保出現(xiàn)了緊急情況之下還能夠進(jìn)行正常的供水。

6.節(jié)能性

變頻器對系統(tǒng)進(jìn)行整體的調(diào)速，進(jìn)行恒壓供水是一定要用到調(diào)節(jié)泵和固定泵，兩者之間一定要進(jìn)行共同的組合，這樣才可以提高整體的節(jié)能效果，確保對每臺水泵進(jìn)行更加全面的軟啟動。啟動電流可以從最基礎(chǔ)一直上升到電機的額定電流，為了延長設(shè)備的整體使用壽命，可以減少啟動電流對電網(wǎng)的沖擊。

二、變頻恒壓供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.系統(tǒng)主要配置的選型

基于的變頻恒壓供水系統(tǒng)的原理，系統(tǒng)主要包括的硬件有水泵機組、變頻器、PLC及擴(kuò)張模版、壓力變送器、數(shù)顯儀。水泵機組在選型時一定要根據(jù)基本規(guī)則，保證系統(tǒng)可以得到平穩(wěn)的運行，為了達(dá)到更好的節(jié)能水平，一定要處于高效的工作環(huán)境，確保泵組經(jīng)常可以得到高效的工作，這就需要所選擇的泵型一定要和系統(tǒng)相匹配。系統(tǒng)能夠自動的運行，可以確保進(jìn)行及時的檢修，以確保應(yīng)對一些緊急的情況，供水系統(tǒng)還應(yīng)該具備手動功能，每一個主泵都可以依靠軟件來進(jìn)行啟動。為系統(tǒng)設(shè)置更加完善的報警功能，確保整體系統(tǒng)有較高的經(jīng)濟(jì)運行性，根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，可以對整體的揚程大小進(jìn)行確定?？紤]到水量類型變?yōu)檫B續(xù)型的低流量變化型，采用更加健全的主水泵機組，增加適當(dāng)?shù)妮o助泵機組。根據(jù)供水系統(tǒng)選擇適當(dāng)?shù)淖冾l器，對變頻器的容量進(jìn)行設(shè)定，研究電動機的額定功率和額定電流，進(jìn)而可以對變頻器的容量進(jìn)行整體的確定，通過系統(tǒng)性的公式確定變頻器的容量，結(jié)合控制功能的不同，可以將變頻器分為三種，分別是普通功能型控制變頻器、轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型控制變頻器、適量控制高功能型變頻器。

2.系統(tǒng)主電路分析及設(shè)計

為了確?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，一定要對供電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，輸入范圍之內(nèi)的電源電壓，當(dāng)交流電斷電時，不能夠破壞控制程序和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。在必要的場合下，不應(yīng)該處于斷電的狀態(tài)，這個時候就要對其他的電源進(jìn)行考慮?？刂菩盘柡洼斎腚娫葱盘柺窍到y(tǒng)變頻器當(dāng)中主要的輸入信號，控制信號，它包括輸給變頻器的信號和壓力傳感器送來的壓力信號，壓力信號由輸出，壓力信號是作為變頻器的單元的反饋輸入信號。變頻器的輸出信號也有兩種，一是送的超壓信號、欠壓信號和變頻器故障信號這三個輸出控制信號，另一種是送水泵的變頻器輸出電源信號。根據(jù)供水系統(tǒng)的不同來設(shè)置主水泵，從而可以確定變頻和工頻兩種不同的運行方式，當(dāng)系統(tǒng)處于工頻狀態(tài)時，需要應(yīng)用輔助泵，此時可以通過接觸器和工頻進(jìn)行聯(lián)系。

三、變頻恒壓供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計

1.系統(tǒng)水泵運行狀態(tài)及轉(zhuǎn)換過程分析

整體程序進(jìn)行開發(fā)的過程中，適當(dāng)?shù)倪x擇變頻循環(huán)式和變頻固定式，水泵的平均使用量保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)。系統(tǒng)在整體運行的過程當(dāng)中，水泵主要由變頻器負(fù)責(zé)，不同的水泵會根據(jù)系統(tǒng)運行的狀態(tài)進(jìn)行工作。在數(shù)顯儀整體的畫面當(dāng)中會顯示PLC，還會顯示著變頻器的通訊情況，顯示泵的整體工作狀態(tài)。自動變頻在整體運行的過程當(dāng)中，需要開啟輔助穩(wěn)壓泵工頻，進(jìn)而可以對管道內(nèi)的水壓進(jìn)行保持。當(dāng)用水量大幅度增加時，變頻器輸出的頻率就會達(dá)到上線頻率，就不會達(dá)到最初設(shè)定的壓力。在整個加泵的過程當(dāng)中，需要確保變頻運行狀態(tài)處于工作狀態(tài)，新開泵軟啟動要保持在變頻狀態(tài)，此時才可以確保只有一臺水泵處于變頻狀態(tài)。如果供水系統(tǒng)當(dāng)中的用水量減少時，變頻器就可以降低水泵的轉(zhuǎn)速，整個過程當(dāng)中需要應(yīng)用PID，并且還會保證變頻器的輸出便宜不會超過下限頻率。PLC可以有效地對信號進(jìn)行控制，確保整體的供水狀態(tài)達(dá)到最佳，使新的水壓偏差自動升高。

2.PLC程序設(shè)計方法的分析

PLC是由繼電器接觸器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的一種新型的工業(yè)自動化控制裝置。通過對整個控制過程進(jìn)行了解，面向供水系統(tǒng)當(dāng)中的實際問題，簡單直觀的對PLC編程語言進(jìn)行了解，可以方便進(jìn)行更加深刻的學(xué)習(xí)。不同的廠家會采用不同的編程語言，程序所需要表達(dá)的內(nèi)容也會存在著差異，主要有四種形式梯形圖、指令表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和高級語言。當(dāng)PLC整體運行的過程中，有許多操作需要在用戶程序當(dāng)中去實現(xiàn)，其中CPU不能夠同時執(zhí)行多個操作，需要根據(jù)不同的操作原理來進(jìn)行相應(yīng)的操作。PLC的工作過程就是程序執(zhí)行過程。它分為三個階段進(jìn)行，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段。

3.系統(tǒng)控制程序設(shè)計

自動變頻恒壓運行、自動工頻運行、遠(yuǎn)程手動控制以及現(xiàn)場手動控制，這些是供水系統(tǒng)當(dāng)中的主要功能。系統(tǒng)當(dāng)中最主要的運行方式，就是全自動變頻恒壓運行方式，是系統(tǒng)當(dāng)中的主要功能，整點系統(tǒng)利用了PLC，除此之外，還需要結(jié)合PID調(diào)節(jié)功能。通過變頻調(diào)速實現(xiàn)自動恒壓供水，其核心是根據(jù)恒壓條件下供水系統(tǒng)中水泵運行狀態(tài)及轉(zhuǎn)換過程設(shè)計的控制程序。當(dāng)變頻器處于故障狀態(tài)時，為了保持整體壓力處于相對的恒定，系統(tǒng)需要根據(jù)自身的水壓大小來調(diào)節(jié)系統(tǒng)當(dāng)中的電機臺數(shù)，自動工頻運行就是在這種特殊情況下所提供的一種供水方案。

四、結(jié)束語

針對現(xiàn)代生活對于供水系統(tǒng)的要求，設(shè)計了一套由、變頻器、遠(yuǎn)傳壓力表、多臺水泵機組、計算機、通信模塊等主要設(shè)備構(gòu)成的全自動變頻恒壓供水系統(tǒng)及其遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。整個供水系統(tǒng)提高了工作效率，確保系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)了整體的高效節(jié)能，對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時比較簡單，確保整體運行狀態(tài)維持在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

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（作者單位：廣西華銀鋁業(yè)有限公司）