[发明专利]一频一泵恒压供水设备控制系统

说明书

技术领域

本发明属于供水和控制技术领域，具体指一频一泵恒压供水设备控制系统。

背景技术

随着变频技术的发展，利用变频实现恒压供水已成为城市供水的一种趋势。在传统的恒压供水设备中，一台变频器控制多泵循环的恒压供水系统，在电气设计中十分流行。其控制方式为一控二，一控三，…，一控n(n为水泵台数)，简称一控多控制方式。具体指传统恒压供水设备控制系统里面只包含一台变频器，而该控制系统所控制的水泵，视供水设备的供水规模、容量而定，通常有二台、三台或多台水泵，每台水泵有一台电机。

如图1所示为一控三恒压供水控制系统图，以变频控制“1号泵”开始，当供水需求增大时，“1号泵”到达额定频率，水压不足时，切换至工频，变频控制“2号泵”；当“2号泵”到达额定频率，水压依旧不足时，切换至工频，变频控制“3号泵”；反之，当供水需求减少时，则先从“1号泵”，然后“2号泵”依次退出工作，一次泵循环启动、停止过程完成。实际生产运行中根据供水需求周而复始的进行这一过程。在一控多方案中，变频器利用自身的调速特性，在作实现恒压供水调节器的同时，兼作多台泵的启动器。其不足之处在于：

(1)对变频器的影响：由于变频器兼作多台泵的启动器，在变频器输出接触器与工频输出接触器之间必然有一个切换过程，而通过整流、逆变的变频输出与工频输出在频率、幅值以及相位都存在着一定的差异，所以目前在变频器输出与工频输出之间切换一般均采用异步切换的方式。以图2中1号泵为例，在切换过程中必须是先断开变频接触器KM1，才可合上工频接触器KM2。可见，在异步切换中存在着一个变频甩负荷，电机失电的暂态过程，而这个暂态过程不可避免的给变频器和电机带来一定的不利影响。从生产的角度要求对于恒压供水系统，保证压力的恒定是其最终的目的，而每天的用水负荷又是经常变化的，因此变频、工频的切换也是频繁的，这种长期作用势必大大缩短变频器的使用寿命。

(2)切换对电机的影响：在发生异步切换时，首先KM1断开，此时的情况是定子开路，定子旋转磁场消失；而转子在惯性动能的作用下，继续旋转，在转子电流衰减为零之前，旋转的转子磁场在定子绕组中感生出感应电动势，其大小与转子电流有关，随着转子电流的衰减而消失。而转子的动能则消耗在负载转矩上，尔后KM2合上。在这一切换过程中，若转子仍有剩余动能将会反送到工频电网，它以减小电机的启动电流形式出现。这正是目前变频器兼作启动器的理论依据。而事实上，由于定子磁场能量以反电势的形式出现，一旦提供放电通路，将会产生很大的瞬时电流，小放电则形成很大的反电势，导致KM2合上后产生巨大的冲击电流，最大可达额定电流的十倍以上。转子动能减小的启动电流与之相比微乎其微。

(3)对管网的影响：在电动机带水泵负载时，切换发生瞬间，水泵在水压作用下迅速停车，产生巨大的“水锤”效应，在水泵受损害的同时，因高水压与定子反电势叠加，电动机也将承受10倍额定电流以上的冲击电流，常常使工频断路器1QF～3QF跳闸，导致切换失败，甚至引起电动机损坏。由于上述系统设计的局限性，切换失败的情况在工程实践中经常发生。

(4)对出水压力的影响：在工频加、减泵时设备供水压力无法平稳过渡。在工频启用的时候，对供水压力造成冲击。循环软启动方式时，供水压力曲线呈负向脉冲；其它方式启动时，供水压力曲线呈正向脉冲。

(5)如果变频器故障：实践证明，即使当今世界是最先进的变频器也难以保证不出故障。但是现在二次供水设备生产企业普遍要销售该设备到很远的城市，而往往并未对该型变频器备有库存，即使有库存要将变频器空运到故障现场也要较长时间，少则两三天，多则四五天，而这段时间故障现场普遍只能停水，影响了用水安全。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种采用一频一泵控制技术的恒压供水设备控制系统，它具有软启软停、供水压力稳定、节约用电等诸多优点，提高了二次供水设备的可靠性，更好地保证用户的用水安全。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提出的恒压供水设备控制方法，是采用一频一泵控制方式，即一台水泵搭配一台变频器，具体指，恒压供水设备的配套水泵有几台，本控制系统就为其配置几台变频器，其结构如图1所示。本控制系统包括控制柜体、源水水位感应开关、出水电接点压力表、出水压力传感仪表，控制柜体上设有变频器、控制单元、人机界面。

上述控制单元包括微电脑控制器，其中微电脑控制器可以是PLC。