[发明专利]一种变频调速恒压管网供水系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及管网供水领域，具体涉及一种变频调速恒压管网供水系统及其控制方法。

背景技术

由于我国水资源和电能短缺，因此高层居民建筑，市政建筑和工业循环等公共管网的供水质量及其重要，这种情况在用水高峰和低峰时表现得尤为明显。比如在用水高峰时，由于水的供给量低于用户的需求量，从而水压降低出现供不应求的情况。在用水低峰时，由于水的供给量高于用户的需求量，从而水压升高出现供过于求的情况，这时就会造成能量浪费，甚至会出现水管爆裂等用水设备的损坏。

常见的管网供水方式包括恒速泵直接供水方式，恒速泵水塔供水方式，射流泵水箱供水方式，恒速泵高位水箱供水方式，恒速泵气压罐供水方式，变频调速供水方式等，目前以变频调速供水方式应用最广。瑞典、瑞士的ABB集团采用HVAC变频技术，法国的施耐德公司利用恒压供水基板，采用“变频泵固定方式”，“变频泵循坏方式”两种模式，可直接控制多个内置电磁接触器工作，构成不超过七台电机的供水系统。这类方案优点是微化了电路结构和降低了设备成本，缺点是输出接口的扩展功能缺少灵活性和系统的动态性能不高和稳定性低，适用范围受到限制，因为这类设备与别的监控系统和组态软件很难数据通信而且限制了系统带负载的容量。

设计变频恒压管网供水系统采取的反馈信号是管网实际压力，由于管网中有管阻和水锤等因素影响及其水泵的一些固有特性，实际压力对控制作用往往有滞后性，而且变频器在控制水泵转速时也具有一定滞后效应。理论上水泵转速的变化与管网压力的变化成正比，但变频调速恒压供水系统中的定量泵运行状态造成供水系统的模型参数时变，采用变频恒压方法对各种不同的供水系统管网结构、用水量和扬程等情况具有一定的通用性。

因此变频调速恒压管网供水系统要完成频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、变压变频比控制及各种保护功能。变频器作为执行机构，为满足供水量大小需求不同时保证管网压力恒定，需在变频器添加压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。当出现突然停水、断电、泵、变频器或软启动器故障时，供水系统根据水泵和变频器软启动器状态、电网状况、水源水位和管网压力等进行自动切换来保证管网内压力基本恒定；故障发生时来执行专门故障程序，从而保证紧急情况下的仍能进行供水。

发明内容

为提高管网供水系统的供水可靠性和节能需求，本发明提供一种变频调速恒压管网供水系统及其控制方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：一种变频调速恒压管网供水系统及其控制方法，其特征是包括：负反馈闭环控制系统包括执行模块、控制模块、信号检测模块和报警模块等。

执行模块由三台水泵组成，在供水工作时，一台水泵工作于变频状态，两台工作在工频状态；变频泵由变频调速器控制，根据用水量的变化改来变电机的转速，从而保持管网水压基本恒定；工频泵只运行于启、停两种工作状态；用水量很大时，变频泵变为工频泵，再启动一泵工作在变频状态。

控制模块安装在供水控制柜中，主要由供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分组成。变频恒压供水控制系统的核心是供水控制模块。控制器采集系统中的压力、液位、和报警信号，通过A/D转换将信号反馈到输入，形成负反馈变频控制系统，可以对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、控制算法，从而得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对水泵机组进行控制。

信号检测模块需要检测的信号有管网压力信号、水池水位信号和报警信号。管网压力信号是恒压供水控制的反馈信号，为模拟信号，读入PLC前，需进行A/D转换。为提高系统的可靠性，需对供水上限压力和下限压力的用电接点用压力表进行检测，然后检测结果送给PLC，此信号为数字量进行输入。水池水位信号反映了水泵的进水水源状况。

报警模块工作时，当水位信号有效，控制系统对系统实施保护控制，来防止水泵空抽进而损坏电机水泵。报警模块主要反映系统运行是否正常，例如水泵电机是否过载、变频器是否有异常等，而且此信号为开关量信号。

变频恒压供水系统保持用户管网供水的实际压力基本不变，将每天24小时分成多个时间段，因此在某个特定时段内，用户管网的实际压力基本保持在该时间段设定的压力值上。

本发明的有益效果是：

1)所述一种变频调速恒压管网供水系统及其控制方法，公共管网的压力变化通过PLC及变频器来自动调节水泵增减、水泵的电机的运行方式以及电机转速的软启软停来实现恒压供水，既防止了能量的空耗，又避免了电机启动时出现冲击电流对设备的影响，减少设备损耗，延长电机寿命。