浅谈恒压供水变频调速系统的应用

浅谈恒压供水变频调速系统的应用

毕业设计主要内容本文中所阐述的恒压供水变频调速系统是现在乃至今后的必然发展趋势，尤其是应用在高层建筑的供水系统中。采用恒压变频调速供水控制系统能够为企业带来客观的经济效益，应广泛推广。1.节能，可以实现节电20%-40%，能实现绿色用电，同时，也可以为企业降低成本。2.配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。、3.电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，并且水泵的寿命大大提高。4.通过通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。具体要求要求利用通用变频器和PLC实现了对三相异步电动机的控制，通过合理的设备选型、参数设置和软件设计，提高对电机的使用可靠性。主要参考文献《变频调速应用与实践》作者：张燕宾…机械工业出版社[2001-01-01]《最新实用交流调速系统》作者：吴安顺…机械工业出版社[1998-06-01]《电机与拖动》作者：王桂英…东北大学出版社[2004-02-01]《PLC技术及应用》作者：齐从谦…机械工业出版社[2000-08-01]指导教师评语及能否参加答辩的意见：指导教师2010年月日答辩委员会评语及综合评定成绩：答辩委员会主任签名2010年月日系主任意见：系主任签名2010年月日（此任务书一式三份，一份入学生学籍档案，一份为系部存档，一份为学院教务处存档）目录引言……………….……………….……………….………….1：变频器技术的发展及设计的目的………………….31.1变频器技术的发展………………....31.2恒压供水变频调速系统设计的目的……………....4第二章：变频器……………….42.1变频器概述…………….………….42.2变频调速原理………………..……42.3变频器的基本构成…………………62.4变频器驱动降转矩负载……………8第三章：电动机容量选择………83.1泵类负载所许的驱动动力…………………83.2泵的选水择……………….…………9第四章：气压罐的选择……….9第五章：变频器的选择………95.1变频器容量选择………………95.2ABB通用变频器…………………105.3ABBACB-400型特点………………11第六章：变频恒压供水控制系统的工作原理…………………166.1控制系统………..176.2防干扰处理措施………………..206.3PLC控制下的变频器调速原理…………………..21第七章：总结…………23参考文献……………………24致谢………………25摘要：恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的，例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时缺水时，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以某些用水区采用恒压轰水系统，具有较大的经济和社会意义。在旧加压设备中，恒压供水一般采用起动或停止加压站的水泵和调节出口阀开度来实现。控制系统是采用继电接触器控制线路，这种系统线路复杂，维护困难，操作麻烦，工人要24小时值班看守，劳动强度大。所以有必要对之进行改造，提高自动化水平。关键词：三相异步电动机变频器调速自动化控制第一章变频器的发展及设计目的变频器技术的发展变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，而厂家仍然在不断地提高可靠性实现变频器的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。变频器性能的优劣，一要看其输出交流电压的谐波对电机的影响；二要看对电网的谐波污染和输入功率因数；三要看本身的能量损耗如何。可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工作环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、记数、算术运算等操作指令，并通过数字式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器、PID调节器、变频调速三者相结合应用到恒压供水系统中，能很大程度上提高自动化控制，无须人工不停地监控，对企业来讲不但提高了工作效率，还降低了用工成本。1.2恒压供水变频调速系统设计的目的1.节能，可以实现节电20%-40%，能实现绿色用电，同时，也可以为企业降低成本。2.配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。、3.电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，并且水泵的寿命大大提高。4.通过通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。第二章：变频器2.1变频器概述由于直流调速系统具有较好的静、动态性能指示，调速传动领域基本上被直流电动机调速系统所垄断。但这种系统也有其自身的缺点，如容量大、电压、电流和转速的上限值均受到换向条件的制约，控制系统结构复杂，在一些大容量上调速领域无法应用，同时维护工作量大，故障率高等。而交流电动机的一些优点：结构简单、造价低、容易维护；电压、电流和转速不受限制。虽然目前异步机的调速种类很多，但是效率高、性能好，应用最广泛的是变频调速，它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统。是交流调速的主要发展方向。变频调速是以变频器向交流电机供电，并构成开环或闭环系统，从而实现对交流电动机的宽范围内的无极调速。变频器可以把固有电压、频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电。在变换过程中，没有直流环节的称为交—交变频器，有中间直流环节的称为交—直—交变频器。由直流电变为交流电的变换器称为逆变器。目前应用最广泛的是交——直—交变频器通常由整流器（AC—DC变换）、中间直流储能电路、逆变器（DC—AC变换）三部分构成。脉宽调制（PWM）变频就是把通讯系统中的调制技术推广应用到交流变频中，可使变频器有良好的输出波形，降低了噪声和谐波，提高了系统的性能，采用了全数字微机控制技术，使变频器减小了体积，降低了成本，提高了效率，增强了功能。可实现电动机平稳运行、无噪声、无震动。随着交流电动机调速理论的突破和变频器性能的不断完善，从而使变频调速开始成为交流调速的主流。2.2变频调速原理根据电机学可知，交流电动机的转速公式：N=60f/p(1-S)式中：f-定子供电频率;p-极对数；s-转差率；由上式可知，若均匀地改变定子供电频率f,则可以平滑地改变电动机转速。然而只调节是不行的，因为：式中：—定转子每相由气隙通感应的电动势的均方跟值（V）；—定子频率（Hz）；—定子相绕组匝数；—与电机绕组结构有关的常数；—每极磁通量（Eb）；—定子相电压（V）；当定子电压不变时，与成反比，的升高或降低会导致磁通的减小或增大，从而使电动机最大转矩减小，严重时将导致电动机堵转或者磁通路饱和，铁损急剧增加。应此在调节电源频率时要调节电压的大小，以维持磁通的恒定，使最大转矩不变。根据和不同的比例关系，变频器有以下调速方式。eq\o\ac(○,1)基频以下的恒磁通变频调速要保持不变，当频率从额定值向下调时，必须降低,使/=常数，即采用恒定电势频率比的控制方式。绕组中的感应电动势是难以直接检测和控制的，当电势较高时，可以认为相电压，则有/=常数。这就是恒压频比的控制方式，是近似的恒磁通控制。低频时，和都比较小，如图2—1所示。图2—1恒压频比控制特性eq\o\ac(○,2)基频以上的若磁变频调速在基频上调速时，频率可以从往上增高，但是电压却不能增加比额定电压还要大，这是由于受到电源电压的制约，最多只能保持=不变。这样，必然会使主磁通随着的上升而减小，相当于直流电动机弱磁调速的情况，属于近似的恒功率调速方式。综合上述两种情况，异步电动机变频调速的基本控制方式如图2—2所示。图2-2异步电动机变压变频调速控制特性2.3变频器的基本构成变频器分为交——交和交——直——交两种，交——交变频器将工频交流电直接变换成频率、电压均可控制的交流电称直接式变频器。而交——直——交变频器则是先把工频交流电整流器变成直流电，然后把直流电换成频率、电压均可控制的交流电，称为间接式变频器，本论文主要讨论间接式变频器。图2—3变频器的构成输出电压的调节主要有PAW方式。PMW方式两种，只文中讨论PWM、变频器中的整流电路采用不可控的二极管整流电路，变频器的输出电压和频率的调节均由逆变器按PWM方式来完成，利用参考电压波与频率三角波互相比较，来决定主开关器件的导通时间，从而实现调压，这种参考信号为正弦波，输出电压平均值近似为正弦波的PWM方式，称为正弦PWM调节，简称SPWM方式。变频器中常采用SPWM方式调节。变频器按控制方式分：U/F控制、转差频率控制、矢量控制三种；本文中只讨论U/F控制方式2.4变频器驱动降转矩负载如水泵等流体机械，均属于降转矩负载，降转矩负载的特点是随着转速的降低，转矩也变小。如果水泵在低速下运行，水的流量、流速小，所须转矩也小，随着转矩的增加，水的流量、流速也随着增大，所需转矩也越来越大。由于轴功率与转速的立方成正比，当水泵速度下降时，其功率将以立方根方式大幅度下降。水泵在转速控制时，流量Q、扬程H、轴功率N之间的关系为：流量与转速成正比；扬程与转速的平方成正比；轴功率与转速的立方成正比。因此，用变频器控制流体机械与阀门控制相比，可起到显著的节能效果，从而使电动机效果提高。所以低频时的负载电流很小，电动机也不会出现过热现象，因此一般的泵类设备很适用U/F控制的变频器进行驱动，所须的转矩大小以转速平方的比例增减。调节水泵转速，改变出水流量，使压力稳定在恒压线上，就能够完成流体的恒压给水。如采用U/F控制方式的变频器，在输出某一频率，负载一定时存在着一个最佳工作点，负载变化时，最佳工作点也移动。针对这一特点，大部分变频器设置了节能运行的功能。选用此功能，变频器能够自动搜索最佳工作点，使电动机总是在最佳工作点上运行，从而实现节能的目的。但是，当变频器在节能方式下运行时，起动态响应性能是较差的。当遇到突变的冲击负载时，拖动系统可能因为电压来不及增加到必要的值而堵转。因此，节能运行方式主要应用在转矩较稳定的负载。第三章电动机容量选择选择电动机功率的原则，是在电动机能够满足生产机械负荷要求的前提下，最经济最合理地确定电动机的功率大小；如果功率选择过大，将出现“大马拉小车”现象，形成不经济运行情况。反之，功率选择过小，电动机经常过载运行，使电动机温度升高，绝缘老化，缩短电动机寿命。实际的电动机容量可梗据电动机容量=被驱动负载所须的容量+将负载加速或减速到所须速度的容量原则确定。3.1泵类负载所许的驱动动力：P=(KρPQh/6.12)×10式中：K——裕量系统（1.1-1.2）；P——液体的密度（Kg/m3）,水为1.0Kg/Q——流量（m3/min）H——全扬程（m）；η——泵的效率，一般在0.6-0.83之间。假设一大厦高170米，最高用水的管网末端在100米左右，水泵扬程应选在135米，因为要将管网的水损失考虑到，如各类阀门、弯头等。水的流量在每小时18m3P=(KρPQh/6.12)×10=(1.7×1.0×0.3m3/min×135)÷6.12×0.6×=(1.7×1000×0.3m3/min×135)÷6.12×0.6×所以P≈7Kw电动机的理论功率为7Kw。但在选择电动机容量时应大于负载所须功率。所以电动机实际功率应选择9KW为宜。而工作现场应是一台变频器带两台电动机，所以总功率为9Kw×2台=30Kw。3.2水泵的选择在恒压变频调速供水系统中，水泵作为执行单元，其性能的优劣，直接关系到整个控制系统是否能正常工作。在设计选型水泵时泵的性能曲线全面而直观地反映了水泵的工作性能，它是选择和使用水泵所必须的基本依据。在选择水泵及其管路系统时，应使水泵的实际工作在最佳工况点附近，以便有高的运行经济性。在实际的工作中，一般常用水泵的扬程H与流量Q性能曲线来选择水泵。梗据已知参数一般选用多级加压泵，通过每级叶片的旋转加压将能量传递给流体。在本论文中的供水系统，初步选定水泵的数量及工作方式为：主水泵1台，辅助水泵1台。主水泵和备用泵均可以在变频器拖动下工作。工作方式是：主泵、备泵互为交替，即：一台水泵工作另一台水泵备用。当一台水泵出现故障时，另一台水泵投入运行。当主泵工作到50Hz时，系统的流量或压力不能达到要求时，此时将备用水泵投入运行，其补充流量的作用。在正常工作时，只有一台水泵工作，另一台水泵处于未工作状态。第四章气压罐的选择在本文中的恒压供水系统中配有一个气体压力罐。设备是一个密闭的压力容器，里面注满了被管网中的水压缩了的空气，它的主要功能是：当供水系统中用户的耗水量非常的少时，变频器的输出频率也为零时。此时泵即便停机或进入休眠时间。这时罐内已储存了一定的压力（因为空气是可以压缩的），当罐内的水压增大时，那么相应的水压对罐内的空气压缩也要相对增大。所以，在非常小的用水量时此设备便发挥了作用，它可以将罐内的压力补充到系统中。从而延长了泵机的休眠时间，同时也避免了泵机的频繁启动，从而达到了更加节能的效果。第五章变频器的选择异步电动机利用变频器进行调整转速的，因合理地选择变频器的内容，以及外围设备。变频器的选择包括变频器的类型选择和容量选择两方面。本文中所阐述的是泵类负载，通常可选择普通功能型U/F控制变频器。5.1变频器容量选择实际应用中根据电动机的额定电流和额定功率来决定变频器的容量。变频器的选型原则是：交变频器的额定容量所使用的电动机功率≥电动机额定电流；变频器的额定输出电压≥电动机的额定电压。即：PCN≥Kpm/ηCOSϕ（kvA）ICN≥KIN（A）PCN≥K×1.732×UM×IM×10-3式中：pm：电动机轴输出功率；η：电动机的效率（取0.85）；COSϕ：电动机的功率因数（取0.75）；UM：电动机电压（V）；IM：电动机电流（A）；K：电流波形的修正系数（PWM方式时，取1.05-1.0）所以根据所选用的电动机15KW；额定电流30A；代入5—1式及5—2式；PCN≥Kpm/ηCOSϕ（KvA）=1.08×15÷0.8÷0.75=27（KvA）变频器的额定容量为27KvA。ICN≥KIN（A）=1.08×30=32.4（A）变频器额定输出电流为32.4A。所以根据以上计算数据可适量放大裕量：变频器的额定容量为30KvA。变频器额定输出电流为32.4A。所以选用ABB公司的ACS400系列通用变频器运用到本论文中的恒压供水系统中。5.2ABB通用变频器ABB集团是世界知名的技术集团之一。ABB传动装置的功率范围从0.12KW—4300KW，广泛应用于水泵、风机、传送带、压缩机和起重机等。ABB通用变频器的核心技术是目前最先进的异步电动机变频调速控制方式直接转矩控制（DTC）和被称为部件传动理念的COMP—ACTM5.3ABBACB-400型特点1.采用模块化结构，组台灵活、调试简单、便捷。2.具有6个可编程的数字输入，2个模拟输入（0-10V、0-20mA）2个可编程的模拟输出（0-20mA）、3个可编程的继电器输出。3.电动机分级运行控制，一台变频器可以控制四台水泵电动机，实现多泵循环控制。即：一台用变频器控制转速，其余三台作为辅助水泵。4.变频器工作温度范围为：-10℃—+405.变频器具有过载、过电压、欠电压、过温保护功能，具有短路保护和接地保护特性。6.对电动机具有过热保护、闭锁保护和防止电动机失速。7.具有比例、积分、微分（PID）控制功能的闭环控制。8.在WINDOWS95/98和NT/2000环境下运行，可以从微机直接控制变频器。9.具有线性V/f、平方V/f、可编程的V/f特性。第六章变频恒压供水控制系统的工作原理变频器是恒压供水系统的核心部件，水泵电动机为输出执行装置。所谓“恒压”，就是指不管用户端用水的大小，总保持管网中水压基本恒定，这样即可满足用户对水的需要，又不使电动机空转而造成电能浪费。为实现上述目标，需要变频器梗据给定压力信号和反馈压力信号来调节水泵转速。控制器综合给定信号与反馈信号后，进过PID调节，向变频器输出运转频率指令。压力传感器检测出管网的实时出水压力，并将其转变为控制器可接受的模拟信号（即反馈信号）。这样就构成了一个闭环实时控制系统。如图6—1所示。图6——1变频器恒压供水系统图6.1.1该系统主要采用ABBACS—400变频器和微电脑控制器组成，如图：6—2所示。图6—2恒压供水主电路图本系统为一用一备、变频/工频自动转换的恒压供水系统，两台水泵均为变频器驱动，且当变频器出现故障时，可自动实现变频/工频切换。M1为主泵电动机;M2为备用泵电动机；QF为低压断路器；KM10、KM20为工频接触器；KM11、KM21为变频接触器；FR1、FR2为热继电器。6.1.2PID的控制原理本文中采用的PXW9BF1—IV数字式多功能控制器具有模糊逻辑控制功能。水泵出口上装一只远传压力表，将压力信号送到PXW9控制器，控制器采样并与压力设定信号比较求其偏差，经自身模糊控制，输出一个直流4—20mA的信号进行运算处理，此信号由PLC控制变频器输出频率，从而改变水泵电动机的转速，以消除偏差。经过反复调节，最终使管网压力与设定值保持一致，而实现恒压供水。这种形式的PID控制器的优点是：控制性能好，柔性好，在调节结束后，压力稳定，信号受干扰小，调节简单，接线工作量少，可靠性高。不足是编程工作量增加。软件、硬件成本增加较大。6.1.3可编程序控制器（PLC）的原理可编程序控制器的简称PLC，是微机技术和继电器常规控制感念相结合的产物，是在顺序控制器、一位微处理控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心的用作数字控制的特殊计算机，因此它的硬件配置与一般微机装置类似。PLC主要由中央处理单元（CPU）、输入输出单元（I/0）、编程器、电源等组成。如图6—3所示。图6—3PLC装置配置结构图6.1.4远传压力表是将被测的非电物理量液体的压力转换成使用的电学物理量电流或电压，传送至控制器，达到所需要的控制要求。6.1.41.测量精度高，测量误差小。2.工作稳定性好，抗干扰性好。3.响应速度快。4.输出的信号符合标准要求，即：电流为4—20mA.DC电压为1—5V.DC5.使用及维护简单、方便。6.1.51.环境的温度为：-10℃——+2.空气的相对湿度≤95%，无结露3.海拔高度≤1000米4.不允许安装在经常受到振动的地方。5.不允许安装在接近电磁辐射元的地方。6.不允许安装在灰尘、腐蚀性气体等的环境中。6.1.6变频器的机械安装1.变频器可以一个接一个并排安装，中间不需要空隙。当一台变频器安装在另一台变频器之上时，对MM430—55Kw变频器，规定的空隙为：350mm。2.MM430—55Kw变频器在其四个角部用4×M8螺栓固定，禁锢扭矩为3.0Nm。6.1.71.变频器必须接地。2.变频器的控制电缆，电源电缆和电动机的连接电缆的走线必须相互隔离。不要把它们放在同一个电缆槽中或电缆架上。3.变频器的控制电缆长度规定为：屏蔽电缆长度为50米；不屏蔽电缆长度为100米。6.1.81.远传压力表可直接安装在管道上，但必须在管道与压力变送器之间安装S型缓冲管。2.远传压力表的信号电缆采用频蔽电缆，长度≤50米。3.主水泵在安装时，必须注意联轴器的同心度。主、辅水泵在进、出管道上最好安装橡皮缓冲连接器。6.1.9由于系统的压力变化范围为0—1.3MPa。变频器输入的电流信号为0—20mA，工作频率为0—50Hz。而压力变送器的输出电流为4—20mA。因此为了准确地传递量值，必须对远传压力表进行标定。标定方法有两种,具体如下：第一种方法：在高值时，使远传压力表的输出电流20mA与变频器输入的电流20mA、工作频率50Hz和系统的压力1.3MPa相对应。在底值时，当远传压力表的输出电流小于4mA时，相对应的变频器的输入电流为0mA，频率为0Hz，即限定变频器在0—4mA区域内不工作，此区域为死区宽度，系统的压力也为0MPa。当远传压力表的输出电流等于4mA时，变频器开始工作。（死区宽度的调试方法：令P0003=3，P0004=2，P2000=50Hz，P0759=8mA，P0757=4mA，P0756=0）第二种方法：在压力变送器的输出端再加装信号装换器，将压力变送器的4—20mA电流转换为0—20mA电流，输入给变频器，做到量值的统一，此时，压力变送器、变频器、系统的高值和低值就统一了。比较两种方法，第二种方法比较准确，第一种方法简单实用。6.2防干扰处理措施变频器由主回路和控制回路两大部份组成，由于主回路的非线性（进行开关动作），变频器本身就是谐波干扰源，所以对电源侧和输出侧的设备会产生影响。与主回路相比，变频器本身就是谐波干扰源，所以对电源侧和输出侧的设备会产生影响。与主回路相比，变频器的控制回路却是小能量、弱信号的回路，极易遭受其它装置产生的干扰。因此，变频器在安装使用时，必须对控制回路采取抗干扰措施。干扰的基本类型及抗干扰措施：静电耦合干扰：指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合，在电缆中产生的电势。措施：加大与干扰源电缆的距离，达到导体直径40倍以上时，干扰程度就不大明显。在两电缆间设置屏蔽导体，再将屏蔽导体接地。静电感应干扰：指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。措施：一般将控制电缆与主回路电缆或其它动力电缆分离敷设，分离距离通常在30cm以上（最低为10cm），分离困难时，控制电缆穿过铁管铺设。将控制导体绞合，绞合间距越小，敷设的路线越短，抗干扰效果越好。电波干扰：指控制电缆成为天线，由外来电波在电缆中产生电势。措施：将变频器放入铁箱内进行电波频蔽，屏蔽用的铁箱要接地。4.接触不良干扰：指变频器控制电缆的电接点及继电器触电接触不良电阻发生变化产生的干扰。措施：对继电器触点接触不良，采用并联触点或镀金触点继电器或选用密封式继电器。对电缆连接点应定期做拧紧加固处理。5.电源线传导干扰：指各种电气设备从同一电源系统获得电时，由其它设备在电源系统直接产生电势。措施：变频器的控制电源由另外系统供电；在控制电源的输入侧装设线路滤波器；装设绝缘变压器，且屏蔽接地。6.接地干扰：指机体接地和信号接地。对于弱点电压电流回路及任何不合理的接地均可诱发的各种意想不到的干扰，比如设置两个以上接地点，接地处会产生电位差，产生干扰。措施：速度给定的控制电缆取1点接地，接地线不作为信号的通路使用。电缆的接地在变频器侧进行，使用专设的接地端子，不与其它接地端子共用。并尽量减少接地端子引接地的电阻，一般不大于100。6.3PLC控制下的变频器调速原理本文中变频恒压供水系统共2台水泵（单台15KW），可使任意一台电动机处于工频或变频下运行，并分别依次进行软启动。如图*—*所示。所选用的是欧姆龙公司的可编程序控制器（OMRONPLCCPM1A-30CDR-A）。在SAC转换开关旋到自动位置，系统开始工作，远传压力表将信号送到PXW9调节器。开始时水压低于设定值，PLC启动升速程序，并按其设定好的程序控制变频器运行，频率逐渐上升，并使1#电动机启动逐渐升速，同时管网水压上升。当水压升至PXW9调节器设定值时，1#泵机在此频率下稳定运行，保持水压恒定。若1#泵机频率达到电网工频时，水压还未到设定值时，此时PXW9调节器给出信号至PLC。PLC自动将1#泵切换到工频电网（KM11释放，KM10吸合）；变频器输出为零，PLC发出指令使2#泵启动运行补水（KM21吸合）；此时变频器输出频率逐步上升，2#泵在工频下运行，当水压达到PXW9的设定值时，使水压转速恒定。当水压超过设定值时，2#水泵输出频率降低至频率为零时（KM21释放），2#水泵停机；PLC发出指令使KM10释放，同时发出指令使变频器至工频输出，（1#泵KM11吸合）为变频运行。如果当系统严重缺水时，PLC发出指令使KM11释放及发出指令使变频器退出运行。同时发出指令使KM10、KM20接触器短时间先后依次吸合，1#泵、2#泵此时为工频下运行，迅速向管网补水，保持压力平稳。为保证电控系统的安全可靠运行，1#泵的KM10与KM11，2#泵的KM20与KM21都有电气和机械的互锁功能。整个控制系统可将用水量从最小至最大全面控制，对水泵进行工频与变频的相互切换。各接触器的动作时间由PLC设定。图6—4PLC控制电气原理图另外，利用PLC控制还可以进行循环控制；即在管网水压均衡的时候，1#泵和2#泵可设定时间周期实现一主、一备交替循环运行，来延长设备的使用周期。同时，还可以利用人们每天的作息时间或节假日，来外加设一个时钟控制器，利用人们工作时段与休息时段的作息时间，进行水泵的运行时段与休眠时段的运行时间进行时间设定控制，输出信号使微型继电器KTC吸合或断开。KTC的吸合或断开都给PLC的输入端（007）一个信号，由PLC进行程序判断后再输出一个指令起泵或停泵。以此来更加可靠地延长水泵的使用周期，电力节能也更加完善。7.结论本文中所阐述的恒压供水变频调速系统是现在乃至今后的必然发展趋势，尤其是应用在高层建筑的供水系统中。根据流体理论，离心式风机水泵的轴功率是转速的三次方函数，因此有表达式：N1/N=Q1/Q=n式中：Q——水泵的额定流量；N——水泵的轴功率；n——水泵的额定转速；Q1——水泵的实际流量；N1——水泵的实际功率；n当水泵满负荷运行时，即：Q1=Q、N1=N、当水泵实际转速n1为额定转速的90%时，即：n