王學斌 辛庚嘉 高博 劉貴鑫

摘 要：本文所設計介紹的恒壓供水系統(tǒng)系統(tǒng)控制策略，是基于ABB—ACS510變頻器和TW3000給水控制器對水泵的電路控制，保證集中宿舍區(qū)內(nèi)恒壓供水系統(tǒng)的完整性。對集中宿舍區(qū)內(nèi)水泵房改造成恒壓供水系統(tǒng)有著較強的指導意義和實用價值。

關(guān)鍵詞：恒壓供水;ABB-ACS510變頻器;TW3000給水控制器;電路控制

1.恒壓供水概況

采用恒壓供水，其設備優(yōu)點有：采用軟件起動，避免了電流沖擊和管網(wǎng)沖擊，延長了管路及閥門的壽命。無負壓恒壓加壓設備利用調(diào)節(jié)裝置與自來水管網(wǎng)聯(lián)結(jié)可充分利用管網(wǎng)的壓力能，節(jié)電可達50%-90%。利用調(diào)節(jié)裝置供水，節(jié)省投資，減少占地，根據(jù)用戶的現(xiàn)場情況可以采用立式或臥式不同的安裝方式，檢修方便。具有過載，短路，過流等各種自動保護功能;采用PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，恒壓精度高，水壓波動小;自動化程度高，運行可靠，管理方便。

2.恒壓供水系統(tǒng)組成

1）系統(tǒng)組成：此設計改造的恒壓供水的電路控制系統(tǒng)由TW3000給水控制器，ABB-ACS510變頻器，浮球開關(guān)，遠傳壓力表等部件組成。系統(tǒng)配備三臺電機水泵，其中兩臺大功率45KW電機水泵，一臺小功率18KW電機水泵，均可在工頻、變頻方式下輪流切換運行。

2）恒壓供水設備工作原理：恒壓供水設備投用，管網(wǎng)的水進入供水罐，罐內(nèi)空氣從真空消除器排除，水充滿后，真空消除器自動關(guān)閉。當管網(wǎng)壓力能夠滿足用水要求時，系統(tǒng)由旁通止回閥向用水管網(wǎng)直接供水;當管網(wǎng)壓力不能滿足用水需求時，由遠傳壓力表反饋給恒壓控制器，水泵運行，并根據(jù)用水量自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速恒壓供水，若運轉(zhuǎn)水泵達到工頻轉(zhuǎn)速時，則啟動另一臺水泵恒壓運轉(zhuǎn)。水泵供水時，若管網(wǎng)的水量大于水泵流量，系統(tǒng)保持正常供水;用水高峰時，若管網(wǎng)的水量小于水泵流量時，供水罐內(nèi)的水作為補充水源仍能正常供水，此時，空氣由真空消除器進入供水罐，罐內(nèi)真空遭到破壞，確保了管網(wǎng)不產(chǎn)生負壓，用水高峰過后，系統(tǒng)又恢復到正常供水狀態(tài)。當管網(wǎng)停水，造成供水罐液位不斷下降，液位探測器將信號反饋給恒壓控制器，水泵自動停機，以保護水泵機組，供水罐可以儲存并釋放能量，避免了水泵頻繁啟動。

3）控制系統(tǒng)理論：考慮集中宿舍區(qū)供水的持續(xù)性，該系統(tǒng)可以在自動、手動雙重模式下運行。兩種控制下，社區(qū)泵房都可以保證持續(xù)穩(wěn)定的供壓供水。

首先在自動狀態(tài)下，設定供水壓力0.45MPa。壓力低于0.1MPa，TW3000控制器低液位報警同時FWD向變頻器發(fā)出運行信號，1號泵處于全頻運行，KA4/KA5吸合工頻運行2號3號水泵。運行過程中通過CM2-D/A向變頻器輸出0-10V電壓來調(diào)節(jié)1號電機運行頻率，當供水壓力高于0.3MPa，變頻器頻率低于20Hz時，系統(tǒng)自動停掉2號工頻水泵。進水壓力達到0.4MPa時停掉3號工頻水泵。此時靠1號水泵變頻調(diào)節(jié)上水量，直到達到設定壓力，變頻器恒壓運行。

為防止2號電機水泵長期不用而造成的腐蝕損壞，系統(tǒng)控制下，選擇1號2號電機水泵每24小時切換運行，既保證供水系統(tǒng)有備用供水泵，又可以保證系統(tǒng)的泵有相同的運行時間。

若集中宿舍區(qū)內(nèi)用水量增大，系統(tǒng)會自動啟動3號小流量水泵，保證水壓波動量小，又不至于水量上升太慢，確保系統(tǒng)內(nèi)恒壓供水的持續(xù)性。

4）控制保護：ABB變頻器獨特的直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）功能是目前最佳的電機控制方式，它可對所有交流電機的核心變量進行直接控制，無需速度反饋就可實現(xiàn)電機速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制。

5）故障措施：加強主板及主控制電路日常維護和保養(yǎng)，定期清掃灰塵，保持其良好的通風能力。當發(fā)生故障時，及時更主控電路板等相應元器件，確保變頻器正常運行。

三、控制電路的應用分析

ABB-ACS510變頻器和TW3000給水控制器能滿足中等性能要求的應用，大范圍的各種功能模塊可以很好的滿足和適應自動控制任務，各種單獨的模塊廣泛組合以用于擴展;簡單實用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡能力，應用靈活，方便用戶和簡易的無風扇設計，當控制任務增加時可自由擴展，其集成功能滿足各種需求。在恒壓供水系統(tǒng)運行中，由TW3000控制器主導著全系統(tǒng)的運行，在儲水罐位置保證恒定水位來保證用戶端的恒定壓力，水位檢測發(fā)生變化后，傳輸?shù)絋W3000控制器，并通過變頻器調(diào)整三臺工頻水泵的開啟和轉(zhuǎn)速。從而保證全系統(tǒng)的恒定壓力下持續(xù)穩(wěn)定運行。

設計中選擇手、自動切換模式，確保了各類安全連鎖和恒壓供水的持續(xù)穩(wěn)定性。根據(jù)水壓水量的需求，可以保證自動循環(huán)啟動調(diào)整，確保了系統(tǒng)的完整性和實用性。

（3）給水控制器端子接線

在TW3000給水控制器的端子接線中，基于保證系統(tǒng)設置的穩(wěn)定性能，在接線方式中，以雙重連鎖為基礎，保證循環(huán)啟動和集中宿舍內(nèi)供水需求水位的連鎖啟動。保證了集中宿舍區(qū)內(nèi)恒壓供水的安全性和持續(xù)穩(wěn)定性。

（4）ABB ASC 510變頻器端子接線與水泵循環(huán)工作時序：

1、RO1（繼電器1）吸合-接觸器K1也吸合-M1變頻啟動。

2、如果壓力不夠，將M2投入：

●變頻器暫時停機，RO1斷開，K1斷開;

●RO2吸合，則K2吸合，M2投入變頻;

●RO1吸合，則K1.1吸合保持，M1投入工頻。

3、如果壓力還不夠，將M3投入：

●變頻器暫時停機，RO2斷開，則K2斷開，K1.1保持，M1繼續(xù)工頻運行

●RO3吸合，則K3吸合，M3變頻

●RO2吸合，則K2.1吸合并保持，M2投入工頻

4、如果此時M1、M2工頻運行，M3變頻，實際壓力高于給定壓力

●RO1斷開，則K1.1掉電，M1停止工頻運行

5、如果實際壓力仍高于給定壓力

●RO2斷開，則K2.1掉電，M2停止工頻運行，只有M3變頻運行

6、如果此時壓力又不夠：

●RO3斷開，K3斷開停止變頻器運行，RO1閉合，K1吸合，M1變頻運行

●RO閉合，K3.1吸合并保持，M3工頻運行

結(jié)束語

本文在分析和比較用于供水行業(yè)的控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀的基礎上，結(jié)合我國中小城市供水廠的現(xiàn)狀，設計如上所述的方案。充分利用變頻器根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)的遠程傳輸和快速調(diào)整供水系統(tǒng)的供給需要，達到恒壓供水的目的。改造不僅提高系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，達到良好的控制效果，對今后的集中宿舍區(qū)給排水改造有著較強的實用作用。

參考文獻：

[1] 北京ABB電氣傳動系統(tǒng)有限公司.ACS510-01 用戶手冊3ABD00016170（版本E）