摘  要：本文結(jié)合作者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，介紹了恒壓供水的基本原理以及系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)，供大家參考。

 

　　關(guān)鍵詞：樓宇；變頻調(diào)速；恒壓供水；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

 

　　Abstract: Combined with the author’s practical work experience, we introduce the basic principle of the constant pressure water supply and the system composition basics, for your reference.

 

　　Key words: building; frequency control; constant pressure water supply; system design

 

　　中圖分類號(hào)：TV674  文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）

 

　　本文研究設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)可運(yùn)用于居民小區(qū)的高層樓宇，在本供水系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速運(yùn)行方式，可根據(jù)實(shí)際需要水壓的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速或加減泵，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，系統(tǒng)增加了夜間小流量睡眠功能，睡眠后低壓仍然能自動(dòng)喚醒變頻運(yùn)行，在最大程度上節(jié)能降耗。系統(tǒng)自動(dòng)化程度高,可以做到無人職守狀態(tài)。

 

　　隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，目前城市高層建筑的供水問題日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量，不能因?yàn)閴毫Φ牟▌?dòng)造成供水的障礙；另一方面要求保障供水的可靠性和安全性，在突然發(fā)生火災(zāi)時(shí)能可靠供水。針對(duì)這兩個(gè)方面的要求，新的供水方式和控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這就是應(yīng)用PLC控制的變頻調(diào)速恒壓無塔供水系統(tǒng)。

 

　　1 變頻調(diào)速恒壓供水基本原理

 

　　1.1 工藝要求

 

　　對(duì)生活/消防水泵雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：

 

　　1.1.1生活供水時(shí)，該系統(tǒng)應(yīng)低恒壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)，該系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運(yùn)行。

 

　　1.1.2 水泵根據(jù)恒壓的需求，采用“先開先停”的原則介入和退出。

 

　　1.1.3 在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間超過三個(gè)小時(shí)，則要切換到下一臺(tái)泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)泵工作的時(shí)間過長(zhǎng)。

 

　　1.1.4 水泵在啟動(dòng)時(shí)要有軟啟動(dòng)功能。

 

　　1.2 系統(tǒng)組成和基本工作原理

 

　　以一個(gè)生活/消防水泵雙恒壓無塔供水系統(tǒng)為例來說明其工藝過程，市網(wǎng)來水用高低水位控制器EQ 來控制注水閥 TV1，它們自動(dòng)把水注滿儲(chǔ)水池，只要水位低于高水位，則自動(dòng)往水箱中注水。水池的高/低水位信號(hào)也直接送給 PLC，作為低水位報(bào)警用。為了保障供水的持續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離不是相差很大。生活用水和消防用水各用三臺(tái)泵，平時(shí)電磁閥YV2 處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，水泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運(yùn)行，使生活用水的恒壓狀態(tài)（生活用水低恒壓值）下進(jìn)行；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電磁閥 YV2 得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺(tái)供消防用水泵使用，并根據(jù)用水量的大小，使消防供水也在恒壓狀態(tài)（消防用水高恒壓值）下進(jìn)行。火災(zāi)結(jié)束后三臺(tái)泵再改為三臺(tái)生活供水泵進(jìn)行使用。

 

　　2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

 

　　產(chǎn)生水壓的設(shè)備是水泵，水泵轉(zhuǎn)動(dòng)的越快，產(chǎn)生的水壓就越高。傳統(tǒng)的維持水壓的方法就是建造水塔，水泵開著時(shí)將水打到水塔中，水泵休息時(shí)借助水塔的水位繼續(xù)供水。水塔中的水位變化相對(duì)水塔的高度來說很小，也就是說水塔能夠維持供水管路中水壓的基本恒定。

 

　　但建造水塔需花費(fèi)財(cái)力，水塔還會(huì)造成水的二次污染。不用水塔，而要解決水壓隨用水量大小變化的問題。通常的辦法是：用水量大時(shí)，增加水泵的數(shù)量或提高水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以保證管網(wǎng)中的水壓不變，用水量小時(shí)又需做出相反的調(diào)節(jié)。這就是恒壓供水的基本思路。這在電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)技術(shù)不發(fā)達(dá)的年代是不可設(shè)想的，但是今天需要辦到這一點(diǎn)已經(jīng)變的很容易了，交流變頻的誕生為水泵轉(zhuǎn)速的平滑連續(xù)調(diào)節(jié)提供了方便。交流變頻器是改變交流電源頻率的電子設(shè)備，輸入三相工頻交流電后，可以輸出頻率平滑變化的三相交流電。

 

　　3 硬件與軟件實(shí)現(xiàn)

 

　　3.1 主電路設(shè)計(jì)

 

　　在主電路中，采用一臺(tái)變頻器控制三臺(tái)生活水泵電機(jī)和三臺(tái)消防水泵電機(jī)，生活水泵電機(jī)都具有變頻/工頻兩種工作狀態(tài)，消防采用工頻工作狀態(tài)。KM1、KM3、KM5、分別為電機(jī)M4、M5、M6工頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器，KM2、KM4、KM6 分別為電機(jī) M4、M5、M6變頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器，KM10為接通變頻器電源用的接觸器，它的啟動(dòng)由PLC的輸出端 Y13來控制。

 

　　除此之外，電路中還設(shè)有保護(hù)功能，6 臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別接上三個(gè)額定電流為35A的熱繼電器，對(duì)電機(jī)過載進(jìn)行保護(hù)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)和控制電路的短路保護(hù)，電路中設(shè)有三個(gè)額定電流為 50A 的熔斷器和一個(gè)額定電流為196A 的空氣開關(guān)（QS）。變頻器電源輸入端子（R，S，T）經(jīng)過空氣開關(guān)與熔斷器三相電源連接，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與設(shè)定不一致時(shí)，需要調(diào)換輸出端子（U，V，W）的任意兩相，電動(dòng)機(jī)一定要保證在工頻輸出電源拖動(dòng)和變頻輸出電源拖動(dòng)兩種情況下電機(jī)旋向的一致性，否則在變頻/工頻的切換過程中會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)換電流，致使轉(zhuǎn)換無法成功。

 

　　供水壓力設(shè)定值通過變頻器的2和5端子（0～5V）設(shè)定，10端子是頻率設(shè)定電源，由 DC24V 電源供電的壓力傳感器得到實(shí)測(cè)壓力信號(hào)后，通過電流分配器然后由變頻器4端接收此信號(hào)，此測(cè)量值與給定值比較得到差值，通過變頻器內(nèi)置PID進(jìn)行計(jì)算,調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率。當(dāng)變頻器故障時(shí)，由A-C端導(dǎo)通，輸出報(bào)警信號(hào)給PLC的輸入端X7（無故障時(shí)，B-C導(dǎo)通，A-C端不導(dǎo)通）。然后PLC控制切斷水泵機(jī)組的運(yùn)行，同時(shí)PLC輸出端Y6進(jìn)行聲光報(bào)警。變頻器的正轉(zhuǎn)啟動(dòng)和復(fù)位端由PLC輸出端Y11和Y12控制，頻率檢測(cè)的上/下限信號(hào)分別通過OL和FU輸出到PLC的X11與X10輸入端并與壓力上下限一起作為PLC的增泵、減泵控制信號(hào)。

 

　　3.2 控制電路設(shè)計(jì)

 

　　根據(jù)系統(tǒng)控制要求，首先要對(duì)PLC輸入輸出口進(jìn)行配置。

 

　　3.2.1 在該 PLC 控制系統(tǒng)中，三臺(tái)生活水泵 M4,M5,M6 均可變頻工作，也可工頻工作，由接觸器進(jìn)行切換，三臺(tái)消防工頻工作水泵，需由PLC 的9個(gè)輸出信號(hào)進(jìn)行控制。

 

　　3.2.2 蓄水池進(jìn)水閥由 PLC 控制開關(guān)閥門，占1 個(gè)輸出端，蓄水池水位檢測(cè)由液位檢測(cè)傳感器返回 PLC，占PLC 一個(gè)模擬端輸入口；

 

　　3.2.3 變頻器的啟停占 PLC 的1個(gè)輸出端，復(fù)位占1個(gè)輸出端，控制變頻器電源用接觸器開關(guān)占 1 輸出端；

 

　　3.2.4 故障聲光報(bào)警占 PLC的1個(gè)輸出端；自動(dòng)和手動(dòng)占PLC一個(gè)輸出口；

 

　　3.2.5 壓力傳感器向PLC 返回一個(gè)4～20mA 的電流信號(hào)，作為壓力反饋，占1個(gè)模擬端輸入口；火災(zāi)信號(hào)輸入占一個(gè)輸入口；

 

　　3.2.6 控制系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止，消防水泵啟動(dòng)和停止需占PLC 4 個(gè)輸入端；

 

　　3.2.7 6 臺(tái)電機(jī)過載占 6 個(gè)輸入端；

 

　　3.2.8 PLC共使用輸入端子16個(gè)；輸出端子18個(gè)；

 

　　3.2.9 PLC的 A/D轉(zhuǎn)換器中液位傳感器和壓力傳感器各占一個(gè)輸入端。

 

　　4 結(jié)論

 

　　變頻恒壓無塔供水系統(tǒng)包括生活用水的恒壓控制和消防用水的恒壓控制--即雙恒壓系統(tǒng)。介紹了變頻恒壓供水的基本原理以及系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)，從系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案和實(shí)際需求分析開始，緊密的聯(lián)系實(shí)際生活的需要，設(shè)計(jì)了樓宇變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序。以 PLC為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。

 

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