变频恒压供水系统的构成

第一篇：变频恒压供水系统的构成

兴崛变频恒压供水系统的构成

从原理框图，我们可以看出变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、通讯接口以及报警装置等部分组成。

1、执行机构

执行机构是由一组水泵组成，他们用于将水供入管网，图3.3中的4个水泵分为三种类型: 调速泵：是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。

快速泵：水泵运行只在工频状态，速度恒定，它们用以在用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。当水泵采用循环的控制方式时，M1、M2、M3既可以做调速泵，也可以作为恒速泵，如果水泵采用固定的控制方式时，M1、M2、M3中只有一台可以调速泵，其余两台作为恒速泵。

附属小泵：它只运行于启、停两种工作状态，用以在用水量很小的情况下（例如：夜间）对管网用水量进行少量的补充。系统中使用附属小泵的原因在于变频泵暂时无法在实际使用中实现其恒压供水，尤其是夜间和管网有小流泄压现象时会出现超压或断流。

在变频调速恒压供水系统中，这样构成水泵组有下几个原因：

（1）用几个小功率的水泵代替一台大功率的水泵，使水泵选型容易，同时这种结构更适合于大功率的供水系统。（2）供水系统的增容和减容容易，不需要更换水泵，只要再增加恒速水泵即可。（3）以小功率的变频器代替大功率的变频调速器，以降低系统投入成本，增加系统运行可靠性。

（4）附属小泵的加入，使系统在用水量很低时（如：夜间）可以停止所有的主水泵，用小水泵进行补水，降低系统的运行噪音。

（5）在用水量不太大时，系统中不是所有的水泵在运行，这样可以提高水泵的运行寿命，同时降低系统的功耗，达到节能的目的。

对于多泵并联的母管制供水系统，既要保证恒压供水，又要实现经济调度，一般均采用如下的设计原则：多泵并联，大小泵结合，调速泵保证管网压力，水泵台数的增减保证流量，小泵实现小流量保压。

具体方案如下：

（1）一般不用一台大泵，宁可用多台小泵，这样有利于经济调度。（2）调速泵为主泵，流量最大，扬程要比其他水泵高出30%-50%,有利于扩大调速效果，只能在超过实际压力的富裕扬程内调节流量，大大的制约其调节范围。（3）定速泵的选择可以采用相同扬程，不同流量的泵，这样也有利于经济调度。（4）为了进行小流量的保压（例如深夜），系统中有一台小流量的泵。

（5）调速泵采用变频器调速，一备一用的固定拖动不进行切换操作。水泵检修时可采用冷切换方式暂时切换到其他泵上做调速运行。

（6）其他泵可采用一台软启动器或用PLC实现循环软启动操作。

变频器与工频电网之间的相互切换问题，使用冷切换是最简单、最安全的切换方式，但是它只能用于可以分为异步切换和同步切换两种方式。目前流行的多泵恒压供水系统变频循环软启动控制方案都采用异步切换的方式，因此就不可避免地会产生过大的电流冲击和机械转矩冲击，导致供电系统的保护跳闸和设备的损坏，也不可避免地会引起供水系统的压力和流量的扰动。2信号检测

在系统控制过程中，需要检测的信号包括来水出水水压信号、液位信号和报警信号：

（1）水压信号：它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。

此信号是模拟信号，读入PLC时，需进行A/D转换。另外为加强系统的可靠性，还需对供水的上限压力和下限压力用电接点压力表进行检测。检测结果可以送给PLC，作为数字量输入，在来水不足和出水超压（电接点压力表控制）时控制水泵的起动与停止。

（2）液位信号：它反映水泵的进水水源是否充足，信号有效时，控制系统要对系统实施保护控制，以防止水泵没水空抽而损坏电机和水泵。此信号来自在安装于水源处的液位传感器或电接点压力表。

（3）报警信号：它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常，是否有溢流现象（地下室用），该信号为开关量信号。

3控制系统

供水控制系统已被安装在供水控制柜中，包括供水控制器（PLC系统）、变频器和电控设备三个部分。

（1）供水控制器：它是整个变频恒压供水控制系统的核心。供水控制器直接对系统中的工况、压力、液位、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构（即水泵）进行控制。

（2）变频器：它是对水泵进行转速控制的单元。变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。根据水泵机组中水泵被变频器拖动的情况不同，变频器有两种工作方式;变频循环式：变频器拖动某一台水泵作为调速泵，当这台水泵运行在50hz时，其供水量仍不能达到用水要求，需要增加水泵机组时，系统先将变频器从该水泵电机中脱出，将该泵切换为工频的同时用变频去拖动另一台水泵电机。

变频固定式：变频器拖动某一台水泵作为调速泵，当这台水泵运行在50hz时，其供水量仍不能达到用水要求，需要增加水泵机组时，系统直接启动另一台恒速水泵，变频器不做切换，变频器固定拖动的水泵在系统运行前可以选择。

(3)电控设备：它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换及就地/远控等工作。4人机界面

人机界面是人与机器进行信息交流的场所。通过人机界面，使用者可以更改设定压力，修改一些系统设定以满足不同工艺的需求，同时使用者也可以从人机界面上得知系统的一些运行情况及设备的工作状态。人机界面还可以对系统的运行过程进行监示，对报警进行显示。5通讯接口

通讯接口是本系统的一个重要组成部分，通过该接口，系统可以喝组态软件以及其他的工业监控系统进行数据交换：同时通过通讯接口，还可以讲现代先进的网络技术应用到本系统中来，例如可以对系统进行远程的诊断和维护等。6报警装置

作为一个控制系统，报警是必不可少的重要组成部分。由于本系统能适用于不同的供水领域，所以为了保证系统安全、可靠、平稳的运行，房子因电机过载、变频器报警、电网过大波动、供水水源中断、出水超压、泵站内溢水等等造成的故障，因此系统必须要对各种报警量进行检测，由PLC判断报警类别，进行显示和保护动作控制，以免造成不必要的损失。

第二篇：张掖水协恒压变频供水系统分类

张掖水协恒压变频供水系统分类

本文首先根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理。从具体分析了变频恒水压供水的原理及系统的组成结构，提出不同的控制方案，通过研究和比较，得出结论:变频调速是一种优于调压调速、变极调速、串级调速、机械调速等的调速方式，是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机调速技术.它集微机控制技术、电力电子技术和电机传动技术于一体，实现了工业交流电动机的无级调速，具有高效率、宽范围和高精度等特点的结论。

我国供水机泵的特点是数量大、范围广、类型多，在工程规模上也有一定水平，但在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。

随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统的可靠性要求不断提高。衡量供水质量的重要标准之一是供水压力是否恒定，因为水压恒定于某些工业或特殊用户是非常重要的，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，会造成更大的经济损失或人员伤亡.但是用户用水量是经常变动的，因此用水和供水之间的不平衡的现象时有发生，并且集中反映在供水的压力上。用水多而供水少，则供水压力低；用水少而供水多，则供水压力大。保持管网的水压恒定供水，可使供水和用水之间保持平衡，不但提高了供水的产量和质量，也确保了供水生产以及电机运行的安全可靠性。

对于大多数采用供水企业来说，传统供水机泵存在日常运行费用太

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高，供水成本居高不下，单位供水的能耗偏大的问题，寻求供水与能耗之间的最佳性价比，是困扰企业的一个长期问题。目前各供水厂的供水机泵设计按最大扬程与最大流量这一最不利条件设计，水泵大多数时间在设计效率以下运行。导致电动机与水泵之间常常出现大马拉小车问题。因此，如何解决供水与能耗之间的不平衡，寻求提高供水效率的整体解决方案，是各供水解水企业关心的焦点问题之一。

变频调速技术以其显著的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用。利用变频技术与自动控制技术相结合，在中小型供水企业实现恒压供水，不仅能达到比较明显的节能效果，提高供水企业的效率，更能有效保证系统的安全可靠运行。恒水压供水系统采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便地实现供水系统的集中管理与监控；同时可达到良好的节能性，提高供水效率。所以研究设计基于变频调速的恒定水压供水系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平，同时降低能耗等方面具有重要的现实意义。

我国长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，工业自动化程度低。主要表现在用水高峰期水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象；而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时会造成能量的浪费，同时还有可能造成水管爆裂和用水设备的损坏。传统调节供水压力的方式，多采用频繁启/停电机控制和水塔二次供水调节的方式，前者产生大量能耗的，而且对电网中其他负荷造成影响，设备不断启停会影

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响设备寿命；后者则需要大量的占地与投资。且由于是二次供水，不能保证供水质的安全与可靠性。而变频调速式的运行十分稳定可靠，没有频繁的启动现象，启动方式为软启动，设备运行十分平稳，避免了电气、机械冲击，也没有水塔供水所带来的二次污染的危险。由此可见，变频调速恒压供水系统具有供水安全、节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。

变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。目前国外的恒压供水系统变频器成熟可靠，恒压控制技术先进。国外变频供水系统在设计时主要采用一台变频器只带一台水泵机组的方式。这种方式运行安全可靠，变压方式更灵活。此方式的缺点必是电机数量和变频的数量一样多，因而投资成本高。国外生产的变频器，特别是供水厂用变频器，相对于国产变频器而言也高于国内品。目前国内有不少公司在从事进行变频恒压供水的研制推广，国产变频器主要采用进口元件组装或直接进口国外变频器，结合PLC或PID调节器实现恒压供水，在小容量、控制要求的变频供水领域，国产变频器发展较快，并以其成本低廉的优势占领了相当部分小容量变频恒压供水市场。但在大功率大容量变频器上，国产变频器有待于进一步改进和完善。

变频恒压供水系统在供水行业中的应用，按所使用的范围大致分为三类:

(1)小区供水(加压泵站)变频恒压供水系统这类变频供水系统主要用于包括工厂、小区供水、高层建筑供水、乡村加压站，特点是变频控制的3长沙水协供水联系人：向先生电话：***

电机功率小，一般在 135kw以下，控制系统简单。

(2)国内中小型供水厂变频恒压供水系统。这类变频供水系统主要用于中小供水厂或大中城市的辅助供水厂。这类变频器电机功率在135kV沐320kw之间，电网电压通常为220V或380V。受中小水厂规模和经济条件限制，目前主要采用国产通用的变频恒压供水变频器。

(3)大型供水厂的变频恒压供水系统。这类变频供水系统用于大中城市的主力供水厂，特点是功率大、机组多、多数采用高压变频系统。这类系统一般变频器和控制器要求较高，多数采用了国外进口变频器和控制系统。

目前国内，除了高压变频供水系统，多数恒压供水变频系统均声称只要改变容量就可以通用于各种供水范围，但在实际运用中，不同供水环境对变频器的要求和控制方式是不一致的，大多数变频器并不能真正实现通用。以中小水厂供水环境来说，由于其包括了自来水生产系统，其温湿度及腐蚀程度都大于常见小区和加压泵站，在水泵组搭配上、需要处理的信号(如水质信号停机管理)也多于小区供水系统，所以在部分条件复杂的中小水厂，采用通用的恒压供水变频系统并不能完全满足实践要求，现部分中小水厂已认识到这一情况，并针对实际情况对变频恒压供水系统加以改进和完善。

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第三篇：秦皇岛水协恒压变频供水设备

供水设备

秦皇岛水协恒压变频供水设备有限公司

（长沙水协集团）

2015-5-24

一、公司简介...........................................3

二、全自动变频恒压供水系统设计..........................3

1．设计背景....................................................3 2．系统总体设计................................................3 3．系统硬件设计................................................5

三、设备案例展示.......................................6

一、公司简介

长沙水协（集团）有限公司系中国城镇给排水协会常务理事单位，下设秦皇岛水协恒压变频供水设备有限公司等，在全国各大中小城市招有几十个分支机构，并建立了销售服务网络，有邵阳水协，洞口水协，湘西水协，岳阳水协，衡水水协，信阳水协，丹江口水协，随州水协，洛阳水协，贵阳水协，乌市水协，库尔勒水协，阿勒泰水协，泰安水协，成都水协，遂宁水协，潍坊水协，海口水协，西安水协，临汾水协，运城水协，兰州水协，重庆水协，衡阳水协，宜春水协，银川水协，通辽水协公司等。

秦皇岛水协恒压变频供水设备有限公司主要从事高层楼供水设备的研发、制造、销售，产品主要包括无负压变频供水设备、变频恒压供水设备、智能化箱式泵站、箱式无负压供水设备、二次加压供水设备、无塔供水设备、深井变频供水设备、变频控制柜等。产品适用于高楼供水、加压泵站、宾馆酒店热水循环、小区改造、水厂自动化系统、管道直饮水、中水处理、农村安全饮水工程，工矿企业供水等。

1951年-长沙水泵厂最早成为国家水泵试点基地。

1978年至2006年,长沙工程机械,传统机械迅猛崛起,成为全国机械之都。1996年荣获湖南省环境保护产业协会会员证。2000年成为中国城镇供排水协会团体会员。2006年系中国城镇给排水协会常务理事单位。2011年下设长沙水协供水设备有限公司。2012年评为中国水协设备材料贡献先进单位。2012年评为中国供排水行业企业文化先进单位。

先后取得了ISO9001质量管理体系认证、CCC证、GS认证、卫生许可批件和多项专利技术、国家重点推广项目。

二、全自动变频恒压供水系统设计

1．设计背景

随着电力电子技术、变频技术及PLC技术的飞速发展．在恒压供水系统中使用PLC与电动机变频调速装置组成控制系统，对泵组的调速进行优化控制．自动调整泵组的运行台数。实现供水压力的闭环控制，在水量需求时刻变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。

2．系统总体设计

由于实际供水系统中，水流量经常变化。所以供水泵的转速要时刻改变．从而要求电动机的转速要不断调节．采用变频调速方式实现。其基本控制策略是：

采用PLC和变频器为主体组成闭环控制系统。对泵的运行台数和转速进行自动控制。利用PLC内部PID功能产生变频器的频率控制信号，利用PLc软件控制程序实现水泵的自动启停、自动控制运行频率，从而实现整个系统的全自动运行，达到用水和供水的动态平衡，并且达到稳定供水压力和节约能耗的目的。变频恒压供水的系统框图如图1所示。

该系统由多台水泵(台数根据需要确定)、可编程控制器、软启动器、变频器、压力变送器、开关电源等组成。简单运行情况如下：根据实际情况．系统根据装在出水总管上的压力变送器自动检测出水管的压力(实际压力)，将实际压力信号送到FX2N-4A／D模块即模数转换模块，将压力信号转换成数字量信号送给PLC，由PLC的压力设定单元设定满足用户需要的水压期望值。将压力设定信号和压力反馈信号输入到PLC后．经PLC内部的PID程序计算，再经FX2N--4D／A数模转换模块，输出给变频器一个转速控制信号。对管网压力进行闭环调节。实现泵的自动变频运行及泵的自动切换。对于多台泵运行时，系统通过计算判定目前是否已达到设定压力．决定是否增加投人)或减少(撤出)水泵。某一时刻只有一台泵变频运行，其它各台泵均工频运行。采用变频器循环工作方式，多台电机均可设置在变频方式下工作。

当变频器工作在50Hz，而出水管网压力仍低于设定压力下限时，PLC便自动将该泵切换到工频运行，同时自动低速启动第二台水泵，控制其变频运行，直到达到设定压力；当变频器工作在lOHz，管网压力仍处于设定压力的上限时，一方面PLC自动停掉工频运行电机；另一方面．将适当提升变频器_T作频率，以保证压力的平稳调整。恒压供水的基本控制要求如下：

(1)系统开始供水时，变频运行；

(2)3台水泵根据恒压的需要，采取“先开先停” 的原则接人和退出；

(3)在保证供水压力的情况下，如果2台水泵连续运行时间超过3h，则要切换到下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，可避免某一台水泵过长时间工作；

(4)3台水泵工频启动时加软启动器起动，减小电流过大对其他用电设备的冲击：

(5)有完善的报警功能。3．系统硬件设计

根据系统恒压供水和节能的要求，系统所需硬件主要有：三菱PLC FX2N一32MR一001、三菱FR—A540变频器、P3ON—E22R 压力变送器、CBM一2100型液位传感器、FX2N A／D A／D转换模块、FX2N—H4D／A D／A转换模块、CJ20型交流接触器、选择开关、断路器等。据统计，系统共需6个数字量输入点、l2个数字量输出点、一个模拟量输人点和一个模拟量输出点。三菱PLC FX2N一32MR一001共有l6个输入点、16个输出点，需要扩展一个FX2N一4A／D模块、FX2N-4D／A模块。它们都是4通道的转换模块，便于以后系统扩展的需要。

变频器的选择主要考虑其带负载能力。即水泵电机的功率。系统选用了三菱FR～A540 7．5kW 变频器，该变频器具有矢量控制、过流、过压、变频器热保护、电机热保护、失速、瞬时关断保护、外部故障、变频器过载保护等功能。来自PLC和FX2N一4D／A的控制信号控制变频器的频率及其复位操作，从而使电机的转速跟随压力给定，保证管网压力的恒定。

系统的水泵电机主电路如图3所示。3台电机分别为M1、M2、M3，接触器KMl、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制Ml、M2、M3的变频运行，FRl、FR2、FR3分别为3台水泵电机的过载保护用的热继电器；QS1、QS2、QS3、QS4别分别为变频器和3台水泵电机主回路电源引入开关，变频器采用三菱FR—A540变频器。

三、设备案例展示

第四篇：变频恒压供水设备

【变频恒压供水设备】SXBP系列变频恒压供水系统

SXBP系列变频恒压供水系统一、产品性能特点

1、具有自动恒压供水，在没有用水单元时仍可维持设定供水压力的功能。

2、具有管网超水压、水源缺水断流自停的功能。

3、变频调速水泵与工频恒速水泵自动循环运行和轮换运行的功能，延长泵使用寿命。

4、具有变频调速启动（软启动）的功能。

5、具有和市政供水网联网运行的功能。

6、过流、过压、欠压、过热及缺相的自动保护功能。

7、各种运行状态和故障显示、报警的功能。

8、具有自动和手动开启切换保证可靠供水的功能。

二、主要特点

1、可取代水塔、高位水箱（水池）和气压水罐，减少占地、节省基建投资、设备安装快、操作维修方便，且水质不会产生二次污染。

2、软启动，无电流冲击。变频器调速运行提高水泵、电机效率，用水少，耗电少，依理论公式P=N3（P为轴功率，N为电机转速），我们可以算出，当电机转速下降10％，则轴功率会下降27.1％。一般情况下可节电30－40％。

3、按管网用水单元实需供水，无超压供水、超供溢水和费水现象，一般情况可节水25－50％。

4、多台小泵机组循环运行，造就管网流量变化，避免了大马拉小车，提高了系统总体效率和综合节能效果。

5、恒压变量机组供水特性曲线接近管路损失特性曲线，节能效果更好。

三、技术指标

1、适用电源：～220V、～380V，频率50HZ／60HZ。

2、压力设定范围≤水泵额定扬程内任意设定，一般为0.2-1.8Mpa。

3、恒压控制精度≤±0.02Mpa。

4、流量调节范围：0－100％泵额定流量，一般为5－1000m3/h。

5、控制电机容量范围：2.2-220KW。

四、SXBP系统控制部分使用条件

1、温度要求：－10℃～40℃。

2、湿度要求：＜90％。

3、防止与腐蚀性气体、可燃性气体接触。

4、防止受强电磁幅射，电磁干扰较强场合需加屏蔽装置。

5、定期检修，防尘除尘。

6、控制柜必须有可靠接地方可使用。

第五篇：变频恒压供水控制

湖南理工职业技术学院实践报告

课程名称：

电力电子技术与变频技术

学生姓名：

王建新

实践项目：

变频恒压供水模拟控制

系

别：

信息工程系

班

级：

电气1091班

指导老师：

罗海霞

实践地点：

北院变频实验室

实践日期：

2011年5月27日

同组学生：

黄小祥

吴迪

刘平

欧浩铭

一、目的和要求

掌握工变频切换的思路，了解恒压供水在实际中的应用及系统工作原理。

要求：共有3台水泵，按设计要求2台运行，1台备用，变频出现故障或停止时，启动备用设备。用水高峰1台工频全速运行，1台变频运行；用水低谷时，1台变频运行。

三台水泵分别由M1、M2、M3电机拖动，三台电机由KM1变频控制；KM2、KM3全速控制；

二、仪器、器材或环境

变频器实验台电动机

三、内容、原理与过程

1.实训原理：比如一个实际的供水系统，由于供水网较大，系统需要供水一般情况下开1台水泵向管网充压，供水量大时，开2台泵同时向管网充压。要想维持供水网的压力在一定的值以上，在管网系统的管道上安装了压力变送器作为反馈元件，为控制系统提供反馈信号。

通过开关量驱动切换继电器组，以此来协调投入工作的电机的台数，并完成电机的起停、变频与工频的切换。通过调整电机组中投入的电机的台数和控制电机组中每台电机的工作状态，使供水系统的的工作压力恒定，进而达到恒压供水的目的。

2.实训控制要求

共有3台水泵，按设计要求2台运行，1台备用，变频出现故障或停止时，启动备用设备。用水高峰1台工频全速运行，1台变频运行；用水低谷时，1台变频运行。

三台水泵分别由M1、M2、M3电机拖动，三台电机由KM1变频控制；KM2、KM3全速控制；

⑧ 试验时KM1联接变频器与电动机，KM2、KM3不接，用指示灯代替。

3.恒供水系统原理图

3.恒供水系统控制图

4.参数设置：

ALLC=1

P79=4

P1=50

P2=0

P6=20

P102=25

P7=5

P8=5

P9=1.5

P195=100

P196=5

四、结果及分析（心得体会）

结果：反馈压力信号通过外部调节旋钮(电位器)给定范围0～+5DCV标准信号进行模拟，同时用直流电压表监视输入电压的大小,与系统设定的恒定压力相比较。假设在系统反馈信号大约在2V以下的时候，认为系统压力不足，在1台水泵变频运行的同时，启动1台工频运行；大约在2V以上的时候，认为系统压力正常，1台变频运行对管网充压；在系统变频系统出现故障或变频器处与停止状态，不工作时，启动1台备用系统工频运行，来保证系统正常运行。按S1电机正转启动运行,外部电位器调节，直流电压表监视，模拟反馈信号输入，系统按实训内容所描述的运行。按S2停止电机M1，按S3停止系统所以电机运行。通过变频器内部的设置，我们可以采用组合模式来对变频恒压供水系统来进行控制，使得可以，在变频器内部进行参数设置，而外部可以启动电机，实现了内部和外部的结合控制。通过变频器参数的设定，可以实现变频和工频的转换。通过变频器恒压供水系统这个项目的实训，我对变频器的了解进一步加深！

五、老师批语、成绩

批阅老师签名：

****年**月**日