变频器在恒压供水系统中的应用

2016-12-02白银

宿州教育学院学报 2016年5期

关键词：恒压设定值用水量

白银

(宿州职业技术学院　安徽·宿州　234000)

变频器在恒压供水系统中的应用

白银

(宿州职业技术学院安徽·宿州234000)

基于变频器的恒压供水系统不仅能提高水泵的使用寿命还能起到节能的效果。而变频器在恒压供水系统中的使用可以提高水压的稳定性，还能智能调整用水高峰期和用水低谷时的水压。变频器技术和PLC、触摸屏的完美结合正能实现这个方案[1]。系统具有高性价比、节能、智能化程度高、工作可靠等优点,大大地提高了供水质量。

变频器；PLC；压力传感器；PID调节

0　引言

市政供水在我们现实生活中不可或缺，从供水种类来看，有市政直接供水、通过天台水池供水和恒压供水三种。前两种供水方式只适合6层或9层以下楼层，且承重负荷大，容易二次污染，易耗电；而恒压供水系统压力稳定，不论是在用水高峰期还是低谷期水管的压力波动小，且由于其天台无水池所以无二次污染，且楼层承重低，最重要的是他比常规供水系统节能大约20%。用变频器可以简单方便的实现PID恒压调节[2]。

1　控制要求

此恒压供水系统有三个水泵，给四层住户供水，如图1所示为恒压供水管道示意图。在图1中三个水泵互为备用泵，没人用水时，没有水泵工作；用水的人比较少时，只有一个水泵工作；用水人增多时，两个水泵工作；用水人较多时，三个水泵同时工作；当有水泵出现故障时，会有其他水泵替换。

图1　恒压供水管道示意图

2　PID控制原理分析及参数设置

PID控制原理如图2。假定设定值为3Mpa，系统启动后，传感器测量水管中的压力，如果水管中的压力小于3Mpa，经PID调解，输出值增大，变频器输出频率增大，电动机转速增大。当变频器输出频率到达49Hz，电机由变频运行切换到工频运行，供水量加大。如果水管压力还达不到设定值，继续把其他电机也驱动，直至把所有的水泵都启动，达到最大供水要求；如果供水量大于用水量，水管中的压力超出设定值，此时输出值减小，变频器输出频率降低，当频率低于30Hz时，把该水泵退出运行，如果深夜没有人用水，所有水泵退出运行，此时靠储气罐保压。当用水量继续加大，水管压力达到压力下限，重新把系统自动启动。

图2　PID调解原理

关于设定值，上下限参数的设置[3]：假设压力传感器的压力范围是，反馈电流是，则由图3可推导出公式（1）和（2）。

图3　设定值、上下参数原理图

把供水压力值3，上限值3.5和下限值2.5分别带入公式（1）可得y1、y2、y3；再把y1、y2、y3带入公式（2）可得到Z1、Z2、Z3；所以变频器参数的设置如下：Pr.132=Z1；Pr.133=Z2；Pr. 131=Z3。

3　软件设计

3.1系统设计

系统给出了恒压供水控制的状态转移图，S0为初始状态，S20-S23为系统的四个工作状态：S20状态时，系统用水量较少，只有1#水泵变频工作，当出现频率上升到X5频率上或者1#水泵故障，则自动转入下一个状态S21；S21状态时，用水量增加，此时1#泵上升到定频工作，2#泵变频工作，当频率上升到X5频率上或者1#水泵故障，则自动转入下一个状态S22；S22状态时，用水量继续增加，此时1#泵、2#泵定频工作，3#泵变频工作，当频率上升到X5频率上或者1#水泵故障，则自动转入下一个状态S23；S23状态时，用水量最大，此时1#泵、2#泵、3#泵都定频工作，当到达X6压力上限时，则自动返回上一个状态S22，在每一个工作状态下，只要到达频率下限X7则自动返回到上一状态。S30为手动操作状态。具体过程如图4所示。