变频恒压供水系统

1、以下方案，仅供参考第一篇WHG系列变频调速恒压供水设备 我公司采用日本三垦公司最新一代IPF系列变频调速器、 并配以恒压供水控制基板IWS，开发生产出“WHG系列变频恒压供水设备”。该设备无需附加多余的控制器件（如PLC可编程序控制器、 PID调节器及其它的专用控制器等），提高了系统的可靠性。 该系统可根据管网瞬间压力变化， 自动调节某台水泵的转速和多台水泵的投入和退出，使管网主干管出口端保持在恒定的设定压力值，并满足用户的用水要求， 使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。 该设备可取代传统的水塔、高位水箱或气压罐等供水方式，节能效果显著， 是国家重点推广的节能新技术产品。 一、主要性能和特点

2、 1、自动化程度高，可实现恒压变量、生活供水/消防供水双恒压等控制方式，多种启、停控制方式。 2、节电率30-50（配以节能运转模式，还可进一步提高节能效果）。 3、变频器可对电机进行软启软停，减少设备损耗，延长电机寿命。 4、管网压力恒定，压力误差±1，无冲击。 5、功能齐全，运行可靠，操作维护简便。 6、具有手动、自动操作功能。 7、智能化控制，可任意修改参数指令（如压力设定值、控制顺序、 控制电机数量、压力上下限、PID值、加减速时间等）。 8、设备具有完善的电气安全保护功能，对过流、过压、 欠压、过载、断水等故障均能自动保护，特别是输入缺相、输出缺相保护功能，彻底解决了电机缺

3、相运行烧毁电机的问题，提高了电机的使用寿命。 9、可根据用户的需要，选择各种附加功能，如电机定时切换、 添加附属小泵，自动定时开机、关机等。 二、工作原理 在设备运行中，由于用水量的变化，使供水压力发生变化，通过压力传感器将压力变化信号传送给运行控制器，经控制器电脑与设定压力比较判断后， 调整变速泵转速或水泵运行台数，调整供水流量使供水压力重新回到设定的压力值，满足用水要求。 若用水量很小时，经控制器电脑分析确认后自动停止主供水系统运行，启动夜间值班小泵，以维持管网压力和少量用水，当用水量达到值班小泵不能维持设定的压力时，主供水系统自动启动，值班小泵停止运行，从而提高了系统运行的安全性，并获得

4、了明显的节电效果。 三、适用范围 1、城镇居民生活区供水可供5010000户单楼或楼群。 2、高层建筑、饭店宾馆及各类其它建筑的室内供水。 3、各类自来水厂的加压系统。 4、农村居民自来水泵站。 5、各类锅炉给水系统。 6、消防供水系统。 四、 产品及选型介绍 1 、单泵恒压变量供水控制系统WHG-(空) （1）该系统是为各企事业单位自备井设计制造的供水系统， 可利用原有旧泵进行改造，对原有供水管网不做任何改动，工程量小，见效快，节约资金。 系统从安装在总管出口处的远传压力表采集管网压力， 依据该反馈信号作出判断，并对水泵进行变频调速，调节水泵的出水量，满足用户的用水需求，并达到节能目的。 （

5、2）该系统还可以做成一用一备的控制方式； 如当第一台泵出现故障时手动转换到另外一台泵工作，或做成第一台水泵工作一段时间后，系统自动切换到另外一台泵工作的定时切换方式。 （3）此系统具有自动控制回路、手动控制旁路及各相应的运行指示状态，并且具备各种完善的保护功能，如缺相报警、过载报警、变频器故障报警等功能。 （4>）对于控制深井泵或潜水泵的单泵恒压变频调速控制系统，因潜水泵泵的额定电流比同功率变频器的额定电流大，输出转矩也比较高，因此在选用时应选比水泵额定功率大一级的控制系统。 2 、多泵恒压供水固定方式控制系统WHG-P 该系统由两台以上主泵（及一台附属小泵）组成，其中一台变频运行， 其

6、余工频运行。 该系统可根据压力变化，一台固定的水泵变速运行， 其余水泵以工频方式自动投入，实现水压恒定。系统具有自动与手动双控制回路。 系统功能可根据用户需要，选择如下： (1) 启动方式（先启先停、后启先停）； (2) 液位控制，可依据蓄水池的水位高低情况控制系统的启停状态； (3) 辅助小泵功能，在夜间用水量较小时，关掉变频泵，通过辅助小泵维持管网一定压力，可使节能效果更显著。 3、多泵恒压供水循环软启动方式控制系统-WHG-X 该系统为一台变频器依次控制每台水泵实现软启动及转速的调节，实现恒压。 该系统控制原理不同于前两种系统之处为，变量泵达到水泵额定转速后，如水压在所设定的判断时间内还

7、不能满足设定恒压值时，系统自动将当前变量泵状态切换为工频状态，并指示下一台泵为变量泵，运行过程同前。 除启动方式只可为先启先停外，固定方式系统的选择功能同样适用于该系统。 4 、消防加压变频调速供水控制系统 WXG- 消防供水控制系统除具备可接受远程火灾信号远程操作和远程报警功能外，规格同 WHG 系列，可按 WHG 系列样本选型。 五、选型建议 目前我公司生产的WHG系列恒压供水控 制设备，固定和循环两种方式控制精度和节能效果均相同，切换过程中对管网压力的扰动同样很小。不同点为：固定方式设备投资少， 运行维护简单，故障点少，但工频泵切换时对泵的机械磨损较大，各泵的使用寿命不均；而循环方式则可

8、减少泵切换时的机械磨损， 使各泵的使用寿命均匀，不足之处是设备投资相对较高，因该方式泵切换时可能出现电流冲击，日久容易造成接触器接触点粘连现象， 所以对接触器质量要求较高，如选择不当，有可能会损伤变频器。 我们建议，对于控制功率较小的系统两种方式均可选用，而控制功率较大的系统以固定方式为好。 六、型号规格说明 以 WHG-37M3-PF 为例说明如下： WHG-设备型号（微机控制恒压供水设备） 37-控制水泵电机额定功率（KW） M-工频泵普通方式启动（C-Y-三降压启动方式，J-自耦降压启动方式） 3-控制主水泵数量（1-7） P-固定工作方式（X-循环工方式，空-一台变频） F-有辅助小泵

9、（空-无辅助小泵）七、设备节能分析 根据理论分析，当电源电压一定时，电机消耗的功率与其转速 的立方成正比，即 N1 / N2 =( n1 / n2)3 其中 N1 和 N2 是电机消耗的功率， n1 和 n2 是相应于 N1 和 N2 的转速。当水泵的扬程一定时，其出水量与转速成正比，即： Q1 / Q2 = n1 / n2 其中， Q1 和 Q2 表示相应于 n1 和 n2 的水泵的出水量。因此在维持水泵压力恒定的条件下，通过调整水泵机组的转速从而调整水泵的出水量，就可以大大节约电机所消耗的功率而达到节能的目的。据统计大多数水泵实际平均供水量只是额定值的 70% 80% ，当供水量分别为额定

10、值的 100% 、 90% 、 80% 、 70% 时，水泵的转速和功率与额定值之比将如下表所示： Q / Q0 n / n0 N / N0100% 100% 100%90% 90% 72.9%80% 80% 51.2%70% 70% 34.3%一般的说，变频调速恒压供水方式用于生活供水，节电效率很高，可达 50% ，用于工业供水则在 30% 40% 之间。对于郊区或农村用水量变化大的用户，变频调速恒压供水方式 更加优越。第二篇一、变频恒压供水系统的构成及原理 变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置PID调节器运算后，调节输出频率，实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号（一般

11、可作为管网压力极限信号）可适时通知PLC进行变频泵逻辑切换。为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出口阀门。 系统工作原理间图如下所示。假设整个系统由四台水泵，一台变频器，一台PLC和一个压力变送器及若干辅助部件构成。各部分功能如下：安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成15伏的电信号；变频调速器用于调节水泵转速以调节流量；PLC用于逻辑切换。 此外，上述系统还配备了外围辅助电路，以保障自动控制系统出现故障时可通过人工调节方式维持系统运行，保证连续生产。 二、设备选型说明 变频恒压供水系统主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成。变频控制柜由断路器、变频器、接触器、中间继电器、PLC等组

12、成。 1. 供水系统选用原则 （1）蓄水池容量应大于每小时最大供水量。 （2）水泵扬程应大于实际供水高度。 （3）水泵流量总和应大于实际最大供水量。 （4）变频控制柜选型： 用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数，然后对控制柜进行选型。 2. 变频器 根据工艺要求，建议配用ABB ACS600系列变频器。ACS 600系列变频器是ABB公司采用直接转矩控制（DTC）技术，结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器。它具有很宽的功率范围，优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力，较高的可靠性和较小的体积。 主要技术数据： 功率范围：2.2-3000kW 电源电压：3

13、80/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%； 电源频率：48-63Hz 控制连接：2个可编程的模拟输入（AI）；1个可编程的模拟输出（AO）；5个可编程的数字输入（DI）；2个可编程的数字输出（DO）。 连续负载能力：150% In，每10分钟允许1分钟 串行通讯能力：标准的RS485接口可使变频器方便地与计算机连接。 保护特性：过流保护、I2t、过压保护、欠压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通讯故障保护、AI信号丢失保护等。 外型结构紧凑，安装方便。产品经过多种电气安全规范认证，符合GE、UL及质量认证体系

14、ISO9001和ISO4001等。 变频器独特的直接转矩控制（DTC）功能是目前最佳的电机控制方式，它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制，无需速度反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。 ACS600变频器内置PID、PFC、预磁通等八种应用宏，只需选择需要的应用宏，相应的所有参数都自动设置，输入输出端子也将自动配置，这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间，减少出错。 3. 可编程序控制器 PLC建议采用西门子S7-200型。SIMATIC S7-200 可编程序控制器是模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用；大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务，各种单独的模

15、块之泛组合以用于扩展；简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计；当控制任务增加时，可以自由扩展；大范围的集成功能使得它的功能非常强劲。 多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩大，可随时使用附加模块对PLC进行扩展。 三.应用范围 1. 该系统既可用于生产、生活用水，亦可用于热水供应，恒压喷淋等系统。 a. 可广泛用于工业企业、生活、生产供水系统及企业自备并改造工程，自来水厂、生活小区及消防供水系统。 b. 可用于各种场合的恒压、变压、冷却水和循环供水系统。 c. 可用于污

16、水泵站、污水处理及污水提升系统。 d. 可用于农业排灌、园林喷淋、水景和音乐喷泉系统。 e. 可用于宾馆、大型公共建筑供水及消防系统。 2. 技术指标 a最大供水高度：200米 b最大流量：1000立方米/小时 c压力波动：0.25兆帕 d水泵电机功率：0.75KW-280KW第三篇PLC变频恒压供水系统设计 摘 要 介绍了一种替代水塔供水的基于PLC的恒压供水系统的构成和工作原理。系统采用变频调速方式自动调节水泵电机转速或加、减泵。改变以往“先启后停”方式，自动完成泵组软启动及无冲击切换，使水压平稳过渡。变频器故障时系统仍可运行，保证不间断供水。系统断电恢复后可自启动。采用硬件/软

17、件备用及钟控功能，使各泵进行轮休，延长了设备的机械使用寿命。0 引言 随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统已逐渐取代原有的水塔供水系统，广泛应用于多层住宅小区生活消防供水系统。然而，由于新系统多会继续使用原有系统的部分旧设备（如水泵），在对原有供水系统进行变频改造的实践中，往往会出现一些在理论上意想不到的问题。本文介绍的变频控制恒压供水系统，是在对一个典型的水塔供水系统的技术改造实践中，根据尽量保留原有设备的原则设计的，该系统很好的解决了旧设备需要频繁检修的问题，既体现了变频控制恒压供水的技术优势，同时有效的节省了资金。1 系统介绍 变频恒压供水系统原理

18、如图1所示，它主要是由PLC、变频器、PID调节器、TC时间控制器、压力传感器、液位传感器、动力控制线路以及4台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。 通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上；当用水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制器加泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之

19、变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。 同时系统配备的时间控制器和PID控制器，使其具有定时换泵运行功能（即钟控功能，由时间控制器实现）和双工作压力设定功能（PID控制器和时间控制器实现）。此外，系统还设有多种保护功能，尤其是硬件/软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。 正常情况（无泵检修）时，各泵的运行顺序为1#，2#，3#，4#。2 工作原理2.1 运行方式该系统有手动和自动两种运行方式：. 手动运行 按下按钮启动或停止水泵，可根据需要分别控制1#-4#泵的启停。该方式主要供检修及变频器故障时用。. 自动运行 合上自动开关后，1#泵电机通电，变频器输出频率

20、从0Hz上升，同时PID调节器接收到自压力传感器的标准信号，经运算与给定压力参数进行比较，将调节参数送给变频器，如压力不够，则频率上升到50Hz，1#泵由变频切换为工频，启2#变频，变频器逐渐上升频率至给定值，加泵依次类推；如用水量减小，从先启的泵开始减，同时根据PID调节器给的调节参数使系统平稳运行。若有电源瞬时停电的情况，则系统停机；待电源恢复正常后，系统自动恢复运行，然后按自动运行方式启动1#泵变频，直至在给定水压值上稳定运行。 变频自动功能是该系统最基本的功能，系统自动完成对多台泵软起动、停止、循环变频的全部操作过程。2.2 故障处理2.2.1 故障报警 当出现缺相、变频器故障、液位下

21、限、超压、差压等情况时，系统皆能发出声响报警信号；特别是当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压时，系统还会自动停机，并发出声响报警信号，通知维修人员前来维修。此外，变频器故障时，系统自动停机，此时可切换至手动方式保证系统不间断供水。2.2.2 水泵检修 为维护和检修水泵，要求在系统正常供水状态下，在一段时间间隔内使某一台水泵停运，系统设有水泵强制备用功能（硬件备用），可随意备用某一台水泵，同时不影响系统正常运行；为了使水泵进行轮休，系统还设有软件备用功能（钟控功能，由时间控制器实现），工作泵与备用N泵具有周期定时切换功能，周期间隔由时间控制器设定：1小时每次96小时每次连续可调。3 PLC控制

22、系统 该系统采用的是欧姆龙可编程序控制器SYSMAC CPM2A系列，I/O点数为60点，PLC编程采用OMRON CX-Programmer，它是Omron PLC的32位视窗软件支持工具，提供完整的编程环境，可进行离线编程和在线连接和调试，并能实现梯形图与语句表的相互转换。为了提高整个系统的性价比，该系统采用开关量的输入/输出来控制电机的启停、定时切换、软起动、循环变频及故障的报警等，而电机转速、水压量等模拟量则由PID调节器和变频器来控制。 泵组的切换示意图如图2。开始时，若硬件、软件皆无备用（两者同时有效时硬件优先），1#泵变频启动，转速从0开始随频率上升，如变频器频率到达50Hz而此

23、时水压还在下限值，延时一段时间（避免由于干扰而引起误动作）后，1#泵切换至工频运行，同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz，2#泵变频启动，如水压仍不满足，则依次启动3#、4#泵，泵的切换过程同上；若开始时1#泵备用，则直接启2#变频，转速从0开始随频率上升，如变频器频率到达50Hz而此时水压还在下限值，延时一段时间后，2#泵切换至工频运行，同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz，3#泵变频启动，如水压仍不满足，则启动4#泵，泵的切换过程同上；若1#、2#泵都备用，则直接启3#变频，具体泵的切换过程与上述类同。 同样，若3台泵（假设为1#、2#和3#）运行时，3#泵变频运行降到0Hz，此时水压仍处于上限值，则延时一段时间后使1#泵停止，变频器频率从0Hz迅速上升，若此后水压仍处于上限值，则延时一段时间后使2#泵停止。这样的切换过程，有效地减少泵的频繁启停，同时在实际管网对水压波动做出反应之前，由变频器迅速调节，使水压平稳过渡，从而有效的避免了高楼用户短时间停水的情况发生。以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常是采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进