无级变频调速在恒压供水系统中的应用

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1、无级变频调速在恒压供水系统中的应用　　摘要：本文介绍了用PLC进行逻辑控制，变频器调节压力的变频调速供水系统。由PLC控制变频与工频切换，再经过PID运算，从而实现自动调节恒压供水。实验运行表明，该供水系统有着结构简单，运行可靠，恒压稳定等优点。　　关键词：PLC；变频器；恒压供水；PID　　中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044（2016）15-0241-03　　在当今社会，随着人们生活质量的提高，人们对住宅的供水质量和供水可靠性要求不断提高，利用先进的自动化技术设计出符合当今社会用水要求的恒压供水系统成为必然趋势。本设计主要针对日常

2、居民用水。控制系统由变频器，PLC和PID调节器组成，用以调节水泵的出水流量。电动机泵组由四台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水出口流量的压力来控制变频器电动机泵组之间的切换，从而使系统运行在设定的合理范围，从而保证供水水压。　　1概述　　20世纪90年代前，我国的住宅小区和商住楼一般是低层建筑，其供水方式一般采用楼顶水箱的供水方式，由楼底水泵将用水打到楼顶水箱，水箱中的水利用重力将水输送到各层用户中。6　　这一供水方式有安装简单、成本低廉的优势，但是随着社会的进步和城市的建设暴露出越来越多的缺点：　　第一、随着科学技术和社会经济的发展，高层建筑已成

3、为现代城市的标志。高楼层的供水并不是把水直接打到顶楼水箱那么简单的，因为如果为了能将水打到三四十层楼上的水箱而将水压提升过高，水管的压力会过大而承受不住，因此旧式的供水系统不适合高层建筑使用　　第二、楼底的水泵需要安排专门的人来控制水泵，水用完了开启水泵，水满了关闭，这样既麻烦也浪费人力，后来时间继电器被拿来来控制水泵的启停，可是季节变化和时间变化后，继电器的时间设置就要重新调整，其效果也不尽如人意。　　第三、楼顶设置水箱，会造成楼内生活用水的二次污染。因水箱长期不能清洗，因此长期积累的水垢以及密封环境中滋生的细菌，使得即便是较为清洁的自来水进入水箱后也会受到污

4、染，而这是设置水箱供水不可避免的缺陷。　　第四、夏季和冬季，住户用水量明显的不同。冬季住户用水少，水压过高容易造成水管破裂；夏季住户用水多，水压过低造成住在高层的住户没水使用或流出水量很少。　　基于以上四点，由于变频器能对电机进行平滑调速而且不改变电机固有的机械特性，从而完美的应用在了水泵上。再加上变频器的软启动特征，从而使恒压变频供水领域进入了一个全新的阶段。　　90年代后期，多数住房取消了原有的水箱供水。取而代之的，就是我们称为恒压供水的区域供水系统。6　　上图是供水系统前端构成。供水管网的汲水口位于水源中，当电机带动泵浦的叶轮旋转，水就被从水源中汲入管道中

5、，并从另一端出水口被送往千家万户。在管道上分布着压力表和传感器等检测仪表、器件，用来对管道内部的水压进行监控，同时检测结果是送到变频器内部的。再由变频器对反馈回来的信号运算后来调节电机的转速。　　使用变频器对供水管网动态控制的优点：　　（1）节能：水泵的运行转速可以随所需水量的变化而变化。　　（2）克服了过去老式供水系统的弊端，改为按需供水，而不是定量供水。　　（3）节约了人工，可以实现无人值守。　　（4）变频器与PLC配合使用，具备参数设定方便灵活、保护功能完善、和定时唤醒等优点。　　2可编程控制器PLC　　PLC模块选择：IMATICS7-200属于西门子小

6、型PLC系列产品，是整体式PLC。使用于各领域中的检测，监测及控制的自动化应用。S7-200系列有以下特点：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强大的通信能力；丰富的扩展模块。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，还是在连成网络时皆能实现复杂控制功能。S-200系列具有极高的性能价格比。因此，选择选用S7-200CN。　　3西门子MM430_风机水泵负载专用变频器6　　电力负载中风机和泵类负载的用电量约占总用电量的60%～70%。因此风机和泵类的节能问题就显得尤为重要，西门子公司根据不同应用环境和应用特点推

7、出专用型变频器。　　MicroMaster430变频器的设计具有高效率和准确控制、安装灵活等特点。它除了具有历代变频器的特点外，还同时具有用于泵类的软件和硬件特性，特别适合用于风机和泵的控制，使用此变频器可以节约能源，最大程度上降低噪声。　　4变频器参数设定　　在恒压供水系统中，变频器是控制电机转速使水压保持恒定的关键。实际应用中，变频器的参数设定包含两个部分，一个部分是对于电机的变频调速，另一个部分就是使用内置的PID控制器实现对电机速度的闭环控制。　　4.1标准变频调速参数设定步骤　　由于本设计中使用1变频器拖4泵的传动结构，并且每台水泵都是从频率为零开始启

8、动，直到50HZ才切换到