变频供水系统汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇变频供水系统范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

一、水资源概况

水，并不是取之不尽，用之不竭的，节约水，我们要从身边的每一件事做起，从生活的点点滴滴做起。中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米。我国水资源短缺、水污染严重 、水土流失严重 、水价严重偏低、水资源浪费严重。而且南方水多，北方水少。西部水少，沿海水多。于是节水显得尤为重要，节水是指通过行政、技术、经济等管理手段加强用水管理，调整用水结构，改进用水方式，科学、合理、有计划、有重点的用水，提高水的利用率，避免水资源的浪费。

二、全自动变频恒压供水系统必要性及工作原理

1、必要性：

20世纪90年代 ，在我国城乡供水及水泵抽灌系统中，电机以额定转速运行，并以额定出水量供水，当用水量减少或在用水低谷时，管网压力过高，水龙头和输水管道往往被损坏，这样造成电能与水资源的浪费。然而目前，变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统之一。在实际应用中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等有着重要意义。变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。

2、工作原理；

设备投入运行前，首先应设定设备的工作压力等相关运行参数，设备运行时，由压力传感器连续采集供水管网中的水压及水压变化率信号，并将其转换为电信号传送至变频控制系统，控制系统将反馈回来的信号与设定压力进行比较和运算，如果实际压力比设定压力低，则发出指令控制水泵加速运行，如果实际压力比设定压力高，则控制水泵减速运行，当达到设定压力时，水泵就维持在该运行频率上。当用水量不是很大时，一台泵在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也不能保证管网的压力稳定时，控制器的压力下限信号与变频器的高速信号同时被PLC检测到，变频器自动将原工作在变频状态下的泵，投入到工频运行，以加大管网的供水量，保证压力稳定。若两台泵运行仍不能保证管网的压力稳定，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，而将下一台泵投入变频运行。当用水量减少时，变频器以最低速信号运行，如这时压力上限信号仍出现，则PLC将工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述两个信号仍存在时，PLC再停下一台工频运行的泵，直到最后一台泵用主变频器恒压供水。如果一台泵连续运行时间超过3小时，则切换下一台泵，避免了某一台泵工作时间过长，确保了泵的可靠寿命，进一步提高了工作效率，节约了能源。

变频调速恒压供水系统由变频器、泵组电机、供水管网、储水箱、（智能PID调节器）、压力变送器、PLC控制单元等部分组成，控制系统原理图如图1-1所示。其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化，同时变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流。压力变送器的作用是检测管网水压。智能PID调节器实现管网水压的PLC调节。PLC控制单元则是泵组管理的执行设备，同时还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整其它工频泵的运行台数。变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。水泵电机实现变频软启动， 消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命。

智能PID调节器属于PLC扩展模块，可以与AD＼DA模块一起使用，得到过程控制模块的效果。同时它的功能可以被变频器的某些功能代替，达到同样的控制效果。其控制原理图如图1-2所示。

图1-2 恒压供水系统控制原理框图二

三、全自动变频恒压供水系统特点及适用范围

1、系统特点：

（1）高效节能。按需要设定供水压力，根据管网用水量来变频调节水泵转速，使水泵始终在高效率工况下运行，同普通的无塔供水设备相比，节能效果达到20%。

（2）对电网冲击小，保护功能完善。消除了水泵电机直接起动时对电网的冲击和干扰，并且设备控制系统具有短路、过流、过压、过载、欠压、 过热等多种保护功能，大大提高了工作效率，延长了水泵的使用寿命。

（3）人机界面触摸面板操作，设计参数灵活方便。可灵活设定频率下限，加速时间、减速时间、换泵时间等各种工作参数，能够显示系统运行时间，查阅各种故障原因。

（4）定时唤醒功能。由于系统是根据管网用水量的多少来决定投入运行水泵的台数，所以当用水量长期在某一小范围内变化时就会使得某台水泵长期运行而磨损严重，而其他水泵长期不使用造成生锈，设定本功能后则可方便的解决该问题。对于同流量的多台水泵，为使各泵平均工作时间相同，须设置定时换泵功能。在设定了定时换泵功能后，当一台变量泵连续工作时间超过设定值后，且有变量泵处于“休息”状态，则变频器自动切换启动“休息”时间最长的变量泵，并停止原变量泵，以保证各台水泵运行时间均等，延长水泵使用寿命。换泵时间可任意设定。

（5）当变频器发生故障时，能够自动转换至工频运行，确保供水不间断。突然停电后再来电，设备能够自动启动运行。

2、适用范围：

变频恒压系统广泛应用于居民区、宾馆及其它公共建筑的生活用水、锅炉补给水，加压泵站、各类工矿企业的生产用水、消防用水、锅炉恒压补水、输油管道增压、注水系统、农田灌溉等。

四、总结

目前变频恒压供水系统正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。但国内变频调速恒压供水系统的水压闭环控制系统的研究还是不够的，因此，有待于进一步研究改善，使其能够被更好的应用于生活、生产实践中。坚持把节约用水放在首位，强化城市节约用水管理，努力创建节水型城市，实施可持续发展。

参考文献

1、贺玲芳.基于PLC控制的全自动变频恒压供水系统.西安科技学院学报，2000；

篇（2）

水资源和电能在我们的日常生活和工作中起着至关重要的作用，虽然我们国家资源丰富，但资源的浪费和污染也非常严重，所以做好节能减排的工作是非常迫切的。为了能够满足城市高效节能的供水要求，应该对从前的供水系统进行优化，把从前传统的供水系统转变成恒压变频供水系统，提高供水系统的自动化控制程度，增强中小城市供水系统的性能，科学合理的降低供水能耗、实现高效供水。

在以前的供水系统中传统的PID控制方式已经取得了较好的控制效果，而本文通过传统PID控制方式与模糊控制方法相结合，来探索一种更好的控制策略，提升恒压供水系统的供水性能。这种新的供水控制策略可以使得供水节能效果更显著，操作更加简单，调节时间大大的缩短，提升恒压供水的稳定性、安全性，为人民的生产生活做好保障。这种供水系统的应用范围非常广，既可以用于中小城市的市政供水又可以用于化工和其他工业用水中。

目前，恒压变频供水方式是新型的供水方式，它可以灵活的控制水泵的转速来改变供水管网的水流量，当用水流量较大时，系统的各台水泵逐渐启动，并利用变频/工频切换来实现供水管网的水压恒定，以保证用户正常用水；而夜间用水量减少时，恒压变频供水系统将根据用水情况逐渐减少工作的水泵数量，并通过工频切换为变频的方式实现管网水压的恒定，保证供水流量一直跟随用水流量的变化而变化。

供水的目的是为了满足用户的用水需求，而用水流量和供水流量是影响供水管网压力的最直接原因。当系统的供水量小于用水量时，管网水压下降；当供水量等于用水量时，管网水压恒定；当供水量大于用水量时，管网水压上升。由此可见，供水管网的压力是反映供求之间矛盾的关键。因此，可将供水管网的水压作为检测量，由系统根据管网水压的变化改变水泵机组的频率，进而调节供水量，实现供水流量和用水流量之间的动态平衡，使恒压变频供水系统稳定地工作在管网水压的设定值。

变频技术简单地说就是把直流电变换为电压和频率可变的交流电，或者把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压和频率可变的交流电。前者即将直流电转变为电压和频率可变的交流电需要经过逆变的过程，而后者即将电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压和频率可变交流电需要经由整流和逆变两个过程，逆变是整流的逆向过程。在这些变化过程中，电源频率均发生了变化。

近年来，恒压供水系统通常结合变频调速根据管网压力的变化情况通过微机监测和运算，自动地调节水泵转速以满足用户用水的要求。这样的供水系统具有显著的节能效果和可靠地稳定性，因此是目前最合理的先进供水系统。

恒压变频供水系统将可编程控制器作为控制中心，通过检测实际管网水压与管网水压的设定值进行比较，经运算处理后输出控制信号改变水泵的工作频率，使供水系统自动稳定于设定的管网压力值，实现管网水压的闭环调节。当用水量增加时，系统调节水泵的工作频率使水泵的转速提高，加大供水量；当用水量减少时，系统调节水泵的工作频率使水泵的转速减小，进而减少供水量，这样既保证了供水效率又满足了用户对水压的要求，实现了“用多少水，供多少水”。

这种供水方式不需要建造高位水箱、水塔等，既节约了成本，又没有了水质二次污染的可能，是一种理想化的供水方式。这种供水方式是目前较先进的供水方式，比传统的供水方式可靠性更高，稳定性更好，既节能环保又安全高效，自动化水平高，而且经济实惠。并且这种变频供水系统在生活中的应用越来越广，范围越来越大，不仅适用于工厂、学校、居民区等用水场合，也适用于各种自来水厂、供暖循环用水系统和工厂循环冷却水系统等。

恒压变频供水系统的发展离不开变频调速技术，变频调速技术是恒压变频供水系统的核心。通过调查研究发现国外都是采用一台水泵配一台变频器的方式，这样就要求在一套供水系统中有多少台水泵机组就要有多少台变频器，成本较高，加大了生产投入。随着变频技术在供水系统中的应用越来越广泛，大家逐渐发现并认同恒压变频供水系统具有明显的节能效果，自动化水平高，而且还具有高稳定性和较强的可靠性。很多国外生产厂家最先发现商机，开始完善变频器的功能，生产出可以应用于供水系统的变频器。像日本Samco公司，就推出了高度集成的供水基板，这种供水基板是将多种硬件设备集成在一起，然后通过命令等形式完成其控制功能，这种基板上拥有配备齐全的功能模块，可以直接控制基板里边的电磁接触器动作，并且具备“变频泵固定模式”和“变频泵循环模式”两种形式。但是这种专用的变频器基板构成的供水系统最多只能有7台水泵机组。这种配置虽然将电路高度集成化，降低了生产成本，但系统的动态性能和稳定性不高，局限了系统本身的带负载能力，而且输出接口的扩展功能没有灵活性，无法实现数据通信，不能用于要求较高的供水系统，在实际应用过程中会产生很大的局限性。

目前在做变频恒压供水系统时，国内很多公司都采用了与国外一样的控制方式构成供水系统的闭环调节，即单台变频器带动单台泵或者单台变频器控制多个泵。在这些供水系统中有的企业为了节省成本采用单片机及相应的软件予以实现。如原深圳华为电气公司，推出了无需外接PLC和PID调节器的恒压供水专用变频器（5.5kw-22kw），这种专用变频器很多最多控制4台电动机 ，操作不太方便，同时其输出接口限制了带负载容量，又不具有数据通信功能，而且在系统的节能性、开放性、稳定性等方面还远远不能满足用户的需要，是以只可把它用于用水需求小系统。还有一些公司采用传统的PID控制方式，并将可编程逻辑控制器与通用变频器一起使用来构成供水系统，并配合触摸屏、组态软件等监控软件等。这种控制方法比较集约化，节约成本，而且系统的可靠性提高，方便工作人员集中管理，并且系统的编程和调试操作简单。

随着科技的发展，电气电子行业的产品不断地更新换代，变频器也逐渐的被广泛应用。在恒压供水系统中，这种应用已经不再陌生，恒压变频供水系统的系统性能也在不断改善。为了能更好的应用于工业生产和人民生活，通常结合先进算法对恒压变频调速系统进行设计以提高变频恒压供水系统的性能。

参考文献

[1] 王凯. 基于模糊PID的恒压供水系统研究[D]. 淄博：山东理工大学，2009.

[2] 周峰. 基于西门子PLC控制器的恒压供水系统设计[D].天津：天津大学，2010.

[3] 黄辉. 高效变频恒压供水系统研制与应用[D].杭州：浙江工业大学，2012.

[4] 刘汪龙. 基于变频调速的高楼供水系统变压运行机理及控制策略研究[D]. 长沙：中南大学，2012.

[5] 宋星. 基于组态、变频器和PLC控制的恒压供水系统[D]. 合肥：安徽大学，2010.

篇（3）

中图分类号：S611文献标识码： A 

变频恒压供水系统具有节能环保、安全可靠等特点得到广泛的应用。通过变频器调节输入交流电的频率而调节异步电动机的转速，从而改变水泵的出水流量来调节供水系统的压力。因此，供水系统变频的实质是三相异步电动机的变频调速，通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。

一、变频恒压供水系统的主要结构及组成

本设计中，由PLC构成系统的控制机构，从系统的结构图，可以看出管网水压通过安装在总水管上的压力测量计测量，测得的压力值传送给压力变送器，压力变送器把测得的压力信号转换成电信号(模拟量)再传送给PLC，由于PLC不能直接处理模拟量，所以必须通过A/D转换模块，把模拟量转换成数字量后，再经过PLC内部PID程序运算处理，把PLC的运算结果通过D/A转换模块送至变频器控制端，从而调整变频器的输出频率、改变电机的转速，以达到维持水压的恒定。为了防止电机空转，通过安装在蓄水池中的液位计来检测液位状况，当液位过低时，电机停止工作。

二、控制系统的基本要求、组成和工作原理

变频恒压供水系统控制的基本要求如下：①供水压力基本恒定，换泵时的水压波动小；②共有4台水泵，3台主水泵，1台辅助泵；③变频器的速度以及工、变频运行由管网压力变送器来控制；④通过脉冲式水表可以完成用水量的计量；⑤通过组态监控系统实现稳定的住宅小区变频恒压供水控制过程。本系统是通过闭环控制系统达到控制管道内水压的作用，也就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。变频恒压供水系统由变频器、水泵、PLC以及压力变送器等构成闭环控制系统。其系统框图如图1所示

针对目前供水系统存在的问题：主要表现在用水高峰期，特别是早、晚两个时间段，正是人们烧饭洗衣服的时候，这时管网中的水的需求量大大高于供给量，水泵提供的管道中水的压力不断降低，出现供不应求的现象。除了早、晚两个时间段以外的时间，即用水低峰期，这时用水量大大降低，管网中水的需求量远远低于供给量，水泵提供的管道中水的压力不断升高，出现供过于求的现象，这样有可能使水管爆裂，甚至损坏用水设备，造成能源的浪费。本系统主要通过西门子PLC对水泵进行节能优化控制，通过西门子变频器调整水泵的运行状态和运行台数，达到稳定水压和节约电能的目的。系统通过压力变送器采集管道中水压信号，PLC采集到该信号后，由A/D转换模块将采集信号值与设定值进行比较，西门子PLC能够进行PID控制，PID是比例、积分、微分的缩写，比例调节的作用是能够加快调节速度，积分的作用是减小误差，从而消除静差，微分的作用是改善系统的动态性能。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。供水压力经PID调节后的输出量将通过交流接触器组切换后输出给水泵的电动机，最终由PLC根据频率变化来控制水泵的运行数量和工变频运行状态，以此来确保管道水压的稳定。变频恒压供水系统总体结构图如图2所示。

三、水泵装置的特性曲线

变频调速恒压供水系统中配置i台工作主泵(一般i=l～3台)、1台小泵及1个气压水罐。供水系统工作特性分析如图l所示。

为最不利配水点与水源最低水位的高程差，为最不利配水点的工作压力(水头)，曲线l为主泵在额定转速n。下的Q一H曲线高效区，曲线2为主泵在转速下的Q一H曲线高效区，曲线3为小泵在额定转速下的Q—H曲线高效区，曲线4为i台主泵在额定转速n。下的并联Q一H曲线；曲线5为管道特性曲线。曲线为通过曲线1左端点a的相似工况抛物线，曲线为通过主泵额定工况点()的相似工况抛物线，曲线为通过曲线l右端点b的相似工况抛物线。工况点()为供水系统最大流量与扬程，为供水系统的恒压值。

四、水泵及气压水罐的选择

小流量工况点的为主泵在调速后高效区运行的最小流量，亦为气压给水系统中小泵供水的最大流量，为气压给水系统的允许最低供水压力值，即小泵启动的理论最低压力值。为此，所选择的小泵的曲线高效段右侧通过工况点e点或在e点附近且不低于e点。在小泵的Q一H曲线高效段左侧确定一点，通过管道损失计算，使研的最大值不超过系统中配水点的最大供水压力限值。在小泵Q—H曲线高效段内合理确定气压水罐的最低工作压力值(不低于)和最高压力(不高于)，即合理确定气压水罐内的工作压力比。由及巩平均值，在小泵曲线上确定与其对应的小泵的流量，根据规范相关条款的要求，计算气压水罐的调节容积和气压水罐的总容积，即可选定气压水罐的型号。

五、系统硬件设计

以此为例：利用西门子MM420变频器、西门子S7-200PLC、压力变送器等器件构成闭环控制系统，以调节水泵的工变频情况，实现变频恒压供水。

3.1主电路电气原理图变频恒压供水系统总电路图，如图3所示，接触器KM1、KM3、KM5分别控制1#电机、2#电机、3#电机的变频运行，接触器KM2、KM4、KM6分别控制1#电机、2#电机、3#电机的工频运行，接触器KM7控制辅助泵的工频运行，PLC的模拟输出端子M、V控制变频器的运行。为了更好地保护电机的运行，在电路中加入热继电器，它的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。FR1、FR2为1#电机、2#电机过载保护用的热继电器，FR3、FR4为3#电机、辅助泵过载保护用的热继电器。

六、系统的软件设计

本供水系统主要用于住宅小区生活用水，其用水量主要集中在早、晚两个时间段，早上用水量主要集中在6点-9点这个时间段，晚上用水量主要集中在18点-22点这个时间段，除了这两个时间段以外，平时都处于低流量状态。与通常的工频气压给水设备相比，采用变频恒压供水系统实现低流量时的恒压供水节能效果可达30%。系统启动运行时，首先启动辅助泵工频运行供水，当用水量增大，当前管网压力小于系统设定压力时，1分钟后，PLC通过变频器启动l#水泵变频运行，同时关闭辅助泵的运行。在l#水泵变频运行（从0Hz向上调整）中，PLC根据水压变化进行PID调节来控制流量，维持水压。当1#水泵变频运行到50Hz时，如果用水量继续增加，当前管网压力仍小于系统设定压力时，1分钟后，由PLC给出控制信号，将l#水泵与变频器断开，l#水泵由变频运行转为工频运行，同时变频器启动2#水泵变频运行。

七、结论

变频恒压供水系统是将压力传感器提供的管网压力信号，传送给变频器，根据传感器的采样值与变频器的设定值进行比较，通过内置的PID功能进行数据处理，将处理结果作为变频器频率的给定输入，控制变频器的输出频率，从而控制水泵的转速，保持供水管道的压力恒定．在用水高峰期，居民用水量增加，管网压力随之下降，此时压力的变化通过PID运算后，最终应使变频器输出频率增加，使水泵电机转速增加或增加投入运行的水泵台数，以此来增加管网压力，保证供水能力。

参考文献

篇（4）

中图分类号：TD744 文献标识码：A

水泵供水系统依据每个地区对水需求量的不同来调节变化水泵的流量和压力以及管道中的流量，以此来满足各个地区的用水需求。在水泵供水系统中，一般有两种主要的方式来对水泵流量进行调节，第一种方式是通过开大供水阀使其流量上升或者关小供水阀使流量下降来进行节流调节。在传统式的水泵控制装置中，一般都是靠调节水泵的进出口阀门的开口程度来调节水流和水压的，但是这样做会出现一些问题，由于是通过调节水泵的出口阀门开口度来抑制电机过载问题的，因此，这样做就会导致阀门开度过小或者是流量小时压力过高等问题的出现。第二种做法是，通过控制水泵的调速来进行调节，当水泵转速高时，供水流量就会增加，当转速下降时，流量就会降低，通过对供水系统中的水泵进行调节来改变供水的流量。

1核心概念界定

1.1变频技术

变频技术顾名思义，就是一种通过改变定子供电频率来实现电机变速的技术手段。在当今所有的变速技术手段中，变频调速比任何一种交流调速方式都具有无可比拟的优越性，在世界范围内发生了重大变革，是当今一款性能最好，应用最广的高效技术。变频技术采用计算机智能控制，实现了工业交流电机的无线调速，它可以依据负载的变化而调节变速，实现了能源节约，提高了生产效率，优化了资源的合理利用。

变频器水泵供水系统，能够实现24小时式的持续运行，根据压力信号自动调节，供水质量较好，能有效地避免水泵因频繁启动导致停止或缩短使用寿命等情况的发生。恒定的水压供水系统，保护功能强大，运行安全可靠，具有欠压、过流、过载、过热、缺相、短路保护等方面的功能。

1.2水泵供水系统

供水系统又叫做供水设备，是为了缓解因压力不足而导致的水流高度及其流量无法满足用户需求的目的。水泵供水系统一般都包含水泵机、变频控制器和压力传感器及其常用的辅助器件等，当然，不同类型的水泵供水系统也会包含不同的设备类型。目前，变频供水设备主要有这么几种类型：无负压供水设备、无塔变频供水设备、双模变频供水设备、家用一体式供水设备、数控气压式供水设备和超静音管中泵变频供水设备等。

2变频水泵供水系统的主要构造

变频水泵供水系统一般包括：PLC控制器、上位机控制PC机、变频调速器BP、压力变送器PT、软启动器BU、水位变送器LT、接触器K1-K6和其他电控设备、水泵等主要部分。一般而言，压力变送器处于供水系统的总出水管上，每一个用水处的水池里面也安装两只水位变送器；PLC控制器一般由西门子S7-300式的模块组成；运用MP277-10寸触摸屏作为人机界面；CPU则是315-2dp规格的；电源模块主要是PS307-10A；模拟量的输入模块是SM331，输出模块则为SM332；数字量的输入模块是SM321，输出模块是SM322；通信模块是用CP343-1和CP342-5式的以太网及485总线来进行通信的。

3变频技术在水泵供水系统中的具体运用

3.1变频技术的节能原理

变频器主要是通过调节交流电动机的转速来实现节能功能的，它除了具备卓越的调速性能之外，还具有显著的节约能源之功效，是当今产品技术改造和更新换代的理想调速装置。变频器的应用，可以显著提高水泵电机转度的控制精度，使得变频器能在最节能的速度下运转。依据流体力学中的基本原理，我们可知：轴功率与转速的三次方呈正比，当水泵的转速降低时，其功率需要按照转速的三次方降低，由此可见，精确的调整转速对于节能具有可观的效果。

3.2变频技术的控制原理

变频技术在水泵供水系统中的控制原理详见图1所示。压力变送器和水位变送器电源都是运用PLC式电源模块提供的通用DC24V型号的电源，输出信号则采用4～20mA电流环信号，当检测到压力和水位信号与预设值经过PID运算后，通过控制变频器的输出频率来调整变频器电动机的转速，在水位限制内来保持供水的压力、流量处于恒定状态。在这种运行原理下，就构成了以设定压力为基准的压力闭环系统。通过自动监测水池里水位的低限信号，输出水位低限信号或直接停机来做到无人值守式的远程控制。

3.3变频器技术主要工作流程

变频控制系统一般都有两种主要的工作方式：现地控制和远程遥控。

（1）现地控制

现地控制一般具有手动操作及其信号显示等基本功能，工作人员在检查和维修变频器故障时，可以根据工作的具体需求来控制水泵的启动、停止状态。

（2）远程遥控

变频器在运作过程中，主要是通过循环投切的方式来启动主、备两种水泵，软启动器在变频器故障的状态下能够通过转换按钮的操作来代替变频器。当自动开关合上之后，主泵电机开始通电，变频器控制输出从OHz开始上升并监控压力传感器的数据压力。当压力不强时，输出频率会持续上升，直到可以达到50Hz之后，主泵切换到工频状态，变频器切入到备用泵使变频器能够顺利启动，启动变频器后，继续加大水量，使压力达到一定标准之后，水泵能以正常的频率进行工作并保持输出时的压力状态。假如水泵在运行过程中突然出现停电或者停机等故障时，需要等待电源恢复或者系统自动恢复之后才能继续按照预先设置好的工作流程实现多台水泵的顺序变频启动、停止和循环变频等环节。

3.4供水系统的调频设置

变频器式的水泵供水系统中，工作人员需要将总供水管路的最高输出压力设定为最大的工作压力，通过合理地设定变频器压力来提升压力曲线，输出最大的压力和最高、最低的运行频率。这样做的目的在于，能够使供水系统中的两台水泵总会有一个水泵处于变频运行中，而另外一个水泵则处于工频或者是停机状态中。当前我国的变频器水泵供水系统中，大部分的时间内都是只有一个主泵的工作是设定在低频工作段之内的，而备用的那个水泵一般都是处于停机状态中，这样做可以有效地提高整个供水系统的节能效果。

4总结语

变频器式的供水系统相对于传统水塔或高位水箱、气压供水系统而言，具有安全性高、效率好、自动化程度高、经济实惠等方面的优势，被广泛应用于我国的社会生产生活中。在供水系统中采用变频器技术，使水泵变频的启动更加平稳，对整个电网的冲击破坏力也得到减小，系统大部分时间都处于一种低频状态下工作，其工作的可靠性较高，节能性能较好，对其进行投入应用，具有重大的现实战略意义，值得被广泛推广应用。

参考文献

[1] 冉晟伊，熊于菽.变频技术在供水系统中的应用[J].应用科学，2009（01）.

[2] 王强，李齐权.变频技术在恒压供水系统中的应用[J].节能技术，2009（01）.

篇（5）

2某小区热水供暖系统一次网中调速供水应用例

北京育新花园小区热水供暖系统一次网采用3台ISB200/150-400-50A型水泵，其中1台备用。根据系统一次网的设计流量，采用1台水泵即可满足系统的正常使用要求。热水供暖系统一次网为实现在室外温度变化时，循环水泵保持在最佳流量工况下运行的目标，系统一次网的循环流量应随着系统热负荷的变化而动态调整。对小区热水供暖系统一次网采用“质量-流量优化调节”，对应不同的热负荷，系统循环水量在整个采暖季的分布情况和调节情况对应关系如表1。

表1系统一次网循环水泵两种方法调节流量时的轴功率比较

表1中数据表明:系统一次网在流量为159t/h和300t/h的工况下运行的时间较多，大约各占700个小时;而流量小于150t/h和大于400t/h的工况运行时间较少，大约各占80个小时。用变频器驱动水泵电机，进行质量-流量优化调节，实现供暖系统的优化运行。

表1中的数据给出了热水供暖系统一次网中在不同的循环水量状态下运行时，传统的循环水泵阀门调节和变频调速调节的轴功率对比。电价以0.6元/kWh计算，系统一次网循环水泵在一个采暖季里，采用阀门调节流量，运行电耗费用:123，9022×0.6=7.4万元(人民币);采用变频调速方式，运行电费支出:43，040×0.6=2.6万元。一个采暖季中，小区热水供暖系统一次网循环水泵使用变频调速方式可减少电耗80，802kWh，节省费用4.8万元。

市场上变频器的价格大约在800～900元/kW，ISB200/150-400-50A型水泵的功率为75kW，循环水泵配用变频调速设备使用投资大约为元6万元左右，从统计数据上看，不到两个采暖季就可收回投资。

3某饭店供水系统应用例

北京西直门外地区某饭店的供水系统原来由3台泵组成，每台泵的出水管均装有手动阀门，供检修和调节水量用。经变频调速改造后，新系统中除了有变频器以外，还有反映管网压力的压力传感器和电接点压力表及信号放大系统，还有实现逻辑控制的PLC。PLC控制3台水泵的启动和停止，压力传感器为变频器提供了反馈量，并和变频器组成了压力闭环系统，使系统始终在恒压状态工作。电接点压力表用来检测管路的最小压力。

新系统中，一台变频器循环启动3台泵，1号、2号泵的功率是15kW,3号泵为11kW。经测算1号泵或2号泵全力工作一般就会满足整个系统的最大用水量，3号泵是备用泵。白天供水投入1号泵，使它工作在变频调速状态，构成压力闭环系统。但为了均衡水泵的使用寿命，采用定时换泵的方式8小时轮换一个班次，即8小时后，2号泵工作运行，1号泵转为备用，循环使用。当夜间供水量减小，或这两台泵处于检修状态时，3号泵启动并变频运行和维持恒压。

系统采用了富士变频器FRN15P11S-4CX，容量23kVA，额定电流30A，频率变动范围0～120Hz，1号和2号泵的型号为80DL50-20×3额定电压380V，额定电流30A，额定转速1450rpm。3号泵的型号为65LG3620×3，是立式多级分段式离心泵。由于变频器在任何一个确定的时间只驱动一台泵的拖动电机，故3台泵的启动、停止采用逻辑控制实现相互闭锁，保证可靠切换。为确保控制要求的实现，将3台电机所有的控制、保护、检测单元全部集中在一个控制柜里。

表2给出1台15kW的水泵分别在定速和变速情况下运行测得的数据。

从表2中数据对比知道，水泵变频运行后:

电源电压下降了63%，电机定子电流下降41.3%

电源频率下降12%，功率因数提高3.1%

流量减少4%水压降低7.7%

转速下降8.9%

使用计算调速前后的功率之比，式中p为有功功率，U1、I1分别为电机定子线电压和线电流。

工频运行时有:;

变频运行时有:。功率差p1-pB=8.22(kW)。每年360个工作日，每个工作日平均工作16个小时，可节约电能w=(p1-pB)×16×360=47347.2(kWh)，电价按0.6元/kWh计算，每年可节约电费支出2.84万元。而购买变频设备的费用是2万多元，从分析知道，1年便可以回收设备投资。

表21台15kW的水泵变频调速前后各项指标对比

4水泵变频调速的综合结果

从以上某小区热水供暖系统一次网中调速供水和饭店供水系统应用例中知道:水泵经变

频调速以后，除了具有很好的节能效果外，在以下性能指标上获得了提高:

(1)实现了软启动;工作电流下降，电机运行温度明显下降，同时减少了机械磨损，机械检修工作量也大幅减少。

(2)各种保护功能完善，没有再发生因过载、单相运行而烧毁电机的现象，确保了安全运行。

(3)实现了软启动，避免了无调速水泵启动对周边设备及电网的冲击。

(4)能自动维持恒压供水并无级调节水压;供水质量好，由于取消了高位水箱，防止了水的二次污染。

(5)自动化程度提高，提高了水泵的运行效率。

5结语

根据调查资料显示，北京地区的供水系统应用变频调速技术有一定的普及程度，但还有

很大潜力，继续在北京地区的供水系统中普及应用变频调速技术，经济和社会效益是明显的，技术优势也是明显的，尤其是具有较大幅度的节能效果。但同时也有一些问题，如:变频恒压供水系统停电既停水。另外变频器工作产生的高次谐波对电网电压有一定影响，尤其是电网有效容量越小，变频器容量越大，影响程度就越大，这种影响会使电力电容、电抗器、变压器容易发热，并产生电磁谐振，电动机、发电机产生附加损耗，继电器产生误动作。我国的GB12668-90中规定:电气设备使用时，引起的电压畸变率要小于10%，任何奇次谐波不超过5%，偶次谐波不超过2%，使用变频器后，在电网局部地区可能会出现电压畸变超出国标的情况，宜采取相应的措施处理。

篇（6）

1 恒压供水控制

所谓的恒压供水控制就是采用变频调速对不同的水量变化对水压进行控制，使得水压始终可以保证在一个恒定值，以保证城市正常的生产，居民日常生活的用水需求。恒压供水控制方式是目前国内外先进供水控制方式，它可以保证水压的恒定，并实现供水系统进行集中的控制与监管，它相对于传统的供水方式而言稳定性和可靠性非常的高，同时它的操作简单方便，可进行自动化操作管理更还可以节约电能。

2 变频调速控制原理

变频恒压供水系统主要由电动机、水泵机组、测压稳压罐、压力传感器、变频控制柜、阀门和管道等组成。首先要先通过传感器对水的压力进行反馈，再通过调节变频器进行输出，以此来调节三相异步电动机的转速，从而对水泵的出水流量进行控制，实现供水压力的恒定。所以说，变频恒压供水系统的变频，实质就是三相异步电动机的变频调速过程。

3 变频调速系统设计原则

简单来说，就要保证泵的节能性且保证恒定供水。

4 变频恒压供水系统设计实例

4.1 设备选用

对于变频恒压供水系统的设备选用，首先应考虑的是运用计算机进行供水系统的远程控制和管理（多数机械设备的变频都是选用与PLC进行结合的技术），通过PLC进行控制的变频恒压供水系统包括可编程控制器、变频器、压力变送器和水泵，（大多数情况下可编程控制器都会选用西门子S7-200系列的PLC进行变频控制以及现场设备的运行控制），此系统同时具有手动与自动两种工作操作方式，且具有自诊断故障功能和自处理故障功能，同时可在发生故障的第一时间发出报警信号，泵的电动机功率为220KW，以PID计算方法进行水压的闭环控制。

4.2 变频恒压供水系统的原理图设计

水泵电机的转速是由变频器进行控制的，以此来实现水压的恒压控制。当系统被启动时，首先应闭合空气开关，并把转换开关调到变频位置，此时电流通过开关送到交流接触器和热继电器上，再进行加载到达变频器上，这时变频器输出驱动，变频电机开始启动运行；此时应要注意的是，当检测得到的管网压力大于设定值，则系统不能被启动，而当管网压力小于设定值时，系统正常被启动。

当变频器出现故障时，为了保证城市居民的正常用水，应当采用临时的手动工频进行供水控制。首先要切断加在变频器上的三相电源，并将电源连接在工频中，当按下启动按钮后，接触器KM1、KM2和时间继电器得电，电机开始转动，当电机的转速达到指定数值时，时间继电器KT开始动作，此时KM1、KM2主触点随即断开，接触器KM3得电闭合，此时电机的额定电压已进入到了全压的运行状态，即达到临时手动供水目的。

4.3 变频器功能参数设置（见表1）

4.4 节能分析

根据水泵的比例定律可以得出，水泵动力下管道内的水流流量分别与变频调速的转速及其损耗功率都成正比，而其转速的三次方与功率同样也成正比，所以变频调速的控制方式供水所消耗的功率要比阀门控制方式供水消耗的功率小很多，节能效果才会显著，这也是变频调速供水系统具有节能效果的最基本方面。

在整个供水系统中，当管道、管路中水流阀门的开度保持不变的情况下，可以表现出供水系统的基本特性，还可以表现出所处的工作点的扬程特性，其扬程特性曲线是以全扬程与流量间的关系的曲线H1=f（QG）表示的；当水泵的转速不发生变化时，其可以变现出管阻特性，管阻特性曲线则用扬程H与流量Q之间的关系H=f（Qu）表示；而当管道阀门或管路阀门的开度不同时其变现出得管阻特性曲线也会不同。扬程特性曲线与管阻特性曲线的交叉点形成了供水系统的工作点，被称之为供水系统的工作点，此点的供水系统是处于平衡状态的，系统运行也十分稳定；所谓的供水功率是供水系统在向用户进行供水时所消耗的功率P（KW）。

恒压供水技术是采用变频器对电动机的转动频率进行改变，以达到调节水泵转速，改变水泵出水口的压力，这种方式可以降低水管道所受的阻力，进而减少了截流造成的能源损失。

5 结束语

结合实践，将变频技术应用于城市的供水系统，通过PLC进行变频调速，使得城市用水控制系统完全上升到了自动化的阶段，不仅可以起到节能环保的作用，其运行系统更加稳定可靠，其控制操作也更加简便安全。

篇（7）

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

中图分类号：TV674文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）

本文研究设计的变频调速恒压供水系统可运用于居民小区的高层楼宇，在本供水系统中采用变频调速运行方式，可根据实际需要水压的变化自动调节水泵电机的转速或加减泵，实现恒压供水，系统增加了夜间小流量睡眠功能，睡眠后低压仍然能自动唤醒变频运行，在最大程度上节能降耗。系统自动化程度高,可以做到无人职守状态。

随着现代社会的发展和进步，目前城市高层建筑的供水问题日益突出。一方面要求提高供水质量，不能因为压力的波动造成供水的障碍；另一方面要求保障供水的可靠性和安全性，在突然发生火灾时能可靠供水。针对这两个方面的要求，新的供水方式和控制系统应运而生，这就是应用PLC控制的变频调速恒压无塔供水系统。

1 变频调速恒压供水基本原理

1.1 工艺要求

对生活/消防水泵双恒压供水系统的基本要求是：

1.1.1生活供水时，该系统应低恒压值运行，消防供水时，该系统应高恒压值运行。

1.1.2 水泵根据恒压的需求，采用“先开先停”的原则介入和退出。

1.1.3 在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行的时间超过三个小时，则要切换到下一台泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台泵工作的时间过长。

1.1.4 水泵在启动时要有软启动功能。

1.2 系统组成和基本工作原理

以一个生活/消防水泵双恒压无塔供水系统为例来说明其工艺过程，市网来水用高低水位控制器EQ 来控制注水阀 TV1，它们自动把水注满储水池，只要水位低于高水位，则自动往水箱中注水。水池的高/低水位信号也直接送给 PLC，作为低水位报警用。为了保障供水的持续性，水位上下限传感器高低距离不是相差很大。生活用水和消防用水各用三台泵，平时电磁阀YV2 处于失电状态，关闭消防管网，水泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，使生活用水的恒压状态（生活用水低恒压值）下进行；当有火灾发生时，电磁阀 YV2 得电，关闭生活用水管网，三台供消防用水泵使用，并根据用水量的大小，使消防供水也在恒压状态（消防用水高恒压值）下进行。火灾结束后三台泵再改为三台生活供水泵进行使用。

2 控制系统设计

产生水压的设备是水泵，水泵转动的越快，产生的水压就越高。传统的维持水压的方法就是建造水塔，水泵开着时将水打到水塔中，水泵休息时借助水塔的水位继续供水。水塔中的水位变化相对水塔的高度来说很小，也就是说水塔能够维持供水管路中水压的基本恒定。

但建造水塔需花费财力，水塔还会造成水的二次污染。不用水塔，而要解决水压随用水量大小变化的问题。通常的办法是：用水量大时，增加水泵的数量或提高水泵的转动速度以保证管网中的水压不变，用水量小时又需做出相反的调节。这就是恒压供水的基本思路。这在电动机速度调节技术不发达的年代是不可设想的，但是今天需要办到这一点已经变的很容易了，交流变频的诞生为水泵转速的平滑连续调节提供了方便。交流变频器是改变交流电源频率的电子设备，输入三相工频交流电后，可以输出频率平滑变化的三相交流电。

3 硬件与软件实现

3.1 主电路设计

在主电路中，采用一台变频器控制三台生活水泵电机和三台消防水泵电机，生活水泵电机都具有变频/工频两种工作状态，消防采用工频工作状态。KM1、KM3、KM5、分别为电机M4、M5、M6工频运行时接通电源的控制接触器，KM2、KM4、KM6 分别为电机 M4、M5、M6变频运行时接通电源的控制接触器，KM10为接通变频器电源用的接触器，它的启动由PLC的输出端 Y13来控制。

除此之外，电路中还设有保护功能，6 台电动机分别接上三个额定电流为35A的热继电器，对电机过载进行保护。为了实现对电机和控制电路的短路保护，电路中设有三个额定电流为 50A 的熔断器和一个额定电流为196A 的空气开关（QS）。变频器电源输入端子（R，S，T）经过空气开关与熔断器三相电源连接，当电机旋转方向与设定不一致时，需要调换输出端子（U，V，W）的任意两相，电动机一定要保证在工频输出电源拖动和变频输出电源拖动两种情况下电机旋向的一致性，否则在变频/工频的切换过程中会产生很大的转换电流，致使转换无法成功。

供水压力设定值通过变频器的2和5端子（0～5V）设定，10端子是频率设定电源，由 DC24V 电源供电的压力传感器得到实测压力信号后，通过电流分配器然后由变频器4端接收此信号，此测量值与给定值比较得到差值，通过变频器内置PID进行计算,调节变频器输出频率。当变频器故障时，由A-C端导通，输出报警信号给PLC的输入端X7（无故障时，B-C导通，A-C端不导通）。然后PLC控制切断水泵机组的运行，同时PLC输出端Y6进行声光报警。变频器的正转启动和复位端由PLC输出端Y11和Y12控制，频率检测的上/下限信号分别通过OL和FU输出到PLC的X11与X10输入端并与压力上下限一起作为PLC的增泵、减泵控制信号。

3.2 控制电路设计

根据系统控制要求，首先要对PLC输入输出口进行配置。

3.2.1 在该 PLC 控制系统中，三台生活水泵 M4,M5,M6 均可变频工作，也可工频工作，由接触器进行切换，三台消防工频工作水泵，需由PLC 的9个输出信号进行控制。

3.2.2 蓄水池进水阀由 PLC 控制开关阀门，占1 个输出端，蓄水池水位检测由液位检测传感器返回 PLC，占PLC 一个模拟端输入口；

3.2.3 变频器的启停占 PLC 的1个输出端，复位占1个输出端，控制变频器电源用接触器开关占 1 输出端；

3.2.4 故障声光报警占 PLC的1个输出端；自动和手动占PLC一个输出口；

3.2.5 压力传感器向PLC 返回一个4～20mA 的电流信号，作为压力反馈，占1个模拟端输入口；火灾信号输入占一个输入口；

3.2.6 控制系统的启动、停止，消防水泵启动和停止需占PLC 4 个输入端；

3.2.7 6 台电机过载占 6 个输入端；

3.2.8 PLC共使用输入端子16个；输出端子18个；

3.2.9 PLC的 A/D转换器中液位传感器和压力传感器各占一个输入端。

4 结论

变频恒压无塔供水系统包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制--即双恒压系统。介绍了变频恒压供水的基本原理以及系统构成的基础，从系统的整体设计方案和实际需求分析开始，紧密的联系实际生活的需要，设计了楼宇变频调速恒压供水系统的硬件电路和软件程序。以 PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。

参考文献：

[1]王永华.现代电气控制及 PLC 应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[2]程周.可编程控制器原理与应用[M].北京：高等教育出版社 2003.

篇（8）

1 供水系统分析及变频器的特点

人们在生活和工农业生产中离不开水，水是生命存活的必备资源，是关系到人类幸福指数的核心物质。随着社会的发展，人口数量不断增加，城市人口逐年提高，住宅楼向高层化、集中化进展，人均日用水量也在急剧增加，使得在用水高峰期供水压力不足，高层的建筑上不去水，而低峰期则压力过高，又造成能源浪费。而压力过高也存在着安全隐患，易造成爆管事故，同时影响正常供水和居民用水，给居民生活带来不便。

社会的发展也伴随着科技的创新，居民用水面临的上述问题能够得到很好的解决。为此，设计出变频器恒压供水方式。恒压供水，是供水系统保持供水压力恒定，使供水和用水之间保持平衡，即用水量多时供水量多，用水量少时供水量也少。这样就满足了在不同用水量状况时总能保持供水管网中的水压基本恒定，满足终端用水客户的需求。

变频技术是应交流电动机无级调速的需要而诞生的，变频器是把电网提供的工频（50赫兹）交流电变换成输出频率连续可调的交流电，以实现交流电动机平滑变速运行的设备。（三相异步电动机转速公式为：n=60f/p（1-s），f即为电源频率P为电机极对数 s代表转差率）交流电动机变频调速技术是一项广泛应用的节能技术，它可以实现设备的软起动和软停止，降低对电网的冲击，同时也降低了设备的故障率，大幅减少了电能的消耗，同时减少了机械磨损，确保系统安全稳定、长周期运行。

2 变频恒压供水系统的硬件组成及控制原理

变频恒压供水系统是由压力传感器、变频器、可编程序控制器（PLC）、水泵机组及若干辅助部件构成的闭环控制系统。

2.1 硬件的功能

压力传感器 压力传感器是将测得的压力信号转换成电信号的器件。是使用最为广泛的一种传感器，应用于各种工业自控环境中。压力传感器的精度直接影响系统的控制质量。变频供水系统中的压力传感器一般采用电阻式传感器或压力变送器，压力传感器的输出信号传递到变频器。

可编程序控制器（Programmable Logic Controller），也称为可编程逻辑控制器，简写为PLC。 是整个恒压供水系统的核心控制部件。PLC是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。它使用可编写程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能。PLC的工作原理也就是通过对外部输入的状态进行检测、并对输入的数据进行运算和处理后，再输出控制量。它具有编程简单易学、工作可靠性高、安装维护方便等特点。

变频器 是一种将电网供电频率50Hz的交流电转换成输出频率连续可调的交流电的电气设备，是输出频率可调的电源。因为异步电动机的转速公式为n=60f/P（1-s），从中可以看出，改变电动机供电电源的频率f，可以实现电动机的无级调速。在恒压供水系统中变频器接收来自传感器采集的压力信号，通过变频器内部自带的采样程序及PID闭环程序与用户设定的压力构成闭环， 对终端设备电机（水泵）进行控制，以达到水泵恒压力供水的要求。供水系统中可以一台变频器控制多台电动机（水泵）即水泵组的运行，也可以每台变频器只控制一台电动机（水泵）运行。

水泵组 把电动机和水泵连成一体，通过调节电动机的转速来控制水泵水量和水压的变化，是恒压供水系统的执行机构。恒压供水系统中通常设置多台水泵（3台为例），供水量大时开启3台，供水量小时开1台或2台。每台水泵的出水管均有手动阀，以供维修和调节水量之用。水泵组中的水泵统一协调工作，以满足供水需要。

2.2 变频器恒压供水系统的控制原理

压力传感器检测管网压力，将压力信号转换为标准电信号送进变频器的模拟量输入端，与设定的压力值进行比较，并通过变频器内置的PID运算将结果转换为频率调节信号，以调整水泵电动机的电源频率，进而实现控制水泵转速，调节了供水系统的供水量，达到恒压供水的目的。

自动运行时，由PLC控制电动机的工频运行和变频运行继电器，依据条件进行增泵升压和减泵降压控制。每次运行先启动1#泵，当用水量增高水压下降，变频器输出频率增加至工频时，水压仍低于设定值，由PLC控制将1#泵切换至工频电网恒速运行，同时启动2#泵并进入变频运行，系统恢复对水压的闭环调节，直到水压达到设定值为止；如果用水量继续增加，当2#泵加速运行变频器输出频率达到工频时，水压仍低于设定值，由PLC控制切换至工频电网恒速运行，同时3#水泵启动变频运行，系统对水压闭环调节，直到水压达到设定值为止；当用水量下降水压增高时，变频器输出频率降到启动频率而水压仍高于设定值，停止该水泵的运行，系统恢复对水压的闭环调节，使压力重新达到设定值；当用水量继续下降，每当减速运行变频器输出频率降至启动频率时，则将此泵停止运行，直到剩下最后一台变频泵运行为止。

系统还设置了手动运行模式，该模式主要用于系统出错或是变频器的故障检修。

3 变频器恒压供水的优势

1）采用变频器恒压供水系统，实现了真正意义上的无人值守全自动供水控制；

2）电动机启动电流从零逐渐增加到额定电流，启动时间相应延长，对电网没有较大的冲击；

3）系统实现了软启动，消除启动电流大的冲击，减轻了机械启动转矩对电机的机械损伤，延长了电机和泵的使用寿命；

4）可以消除启动和停机时的水锤效应；

5）系统可以按照需求来设定压力，系统根据设定的压力自动调节水泵转速和水泵运行台数，使设备运行在高效节能的最佳状态，从而达到了节水节电节省人力的节能目的。

【参考文献】

[1]张威.PLC与变频器项目教程[M].机械工业出版社.

篇（9）

前言：随着现代社会的而不断发展，为了实现工作的高效，自动化控制已经成为了工业生产中的一项基本要求。在供水系统中应用PLC和变频器就是为了实现对供水系统的自动化控制。但是在近些年的自动化系统的分析中却出现了水源污染和资金的浪费等问题，对此我们对PLC与变频器组成的恒压供水系统进行了系统化的分析，并通过不断的优化系统来解决实际应用中的问题。

1.PLC、变频器与恒压供水系统的概述

1.1 可编程控制器（PLC）技术

可编程控制器（PLC）实质上是一种具有专门为工业环境应用而设计的可以编程的控制器，是一种新型的可靠的工业自动化的控制设备。可编程处理器主要以循环扫描的原理工作，具体包括输入采样，用户程序执行和输出刷新这三个阶段的循环扫描。而它的主要硬件就是计算机的硬件设备，具体包括中央处理器，存储器，输入设备，输出设备，通信接口等。所以综合上述的工作原理和外部设备可以得知可编程控制器操作简单，而且可靠性比较强。而且可编程控制器（PLC）技术也已经比较成熟，在冶金领域和水处理领域已经被广泛使用。

1.2 变频器技术

变频器技术简单来讲就是把电压以及频率不变的交流电变为电压和频率可变的交流电的一种装置。变频器具体的工作原理主要分为两个部分，第一部分是把通过变频器技术把单项或者是三项的交流电变成直流电，第二部分则是把第一步得到的直流电逆变成三相交流电。变频器在调压，调频，稳压，调速方面有着明显的优势，而且在电压的稳定性和设备的操作性以及节能等方面也有着比较明显的优点。

1.3 恒压供水系统

恒压供水系统无论在工业方面还是在国民生活方面都有着非常重要的意义，可以说恒压供水系统是整个国民生活和经济中的最重要的系统，在国家提倡绿色经济的背景下恒压供水系统能更多的减少能源和资源在使用中的浪费。是未来居民供水的一个使用趋势。

2.基于PLC和变频器的恒压供水系统

2.1 系统的组成和原理

基于PLC和变频器的恒压供水系统，主要由可编程控制器（PLC）及其扩展模块、变频器、水泵机组和压力变送器等组成[1]。供水系统的控制主要是通过对供水管道压力的而控制来实现的。根据实际的要求，人为的设定一个水压标准值，变PLC用来检测管内的实时水压，然后自动将检测值与设定值作比较，PLC内部强大的计算能力，计算出为了维持设定水压水泵电机应维持的转速的电压，输出到变频器端，变频器根据接收到PLC输出电压，进而自动化调整到该转速并维持运转，保持恒压的供水状态。当用水量过大，而变频器对水压水泵电机转速的控制不足以维持设定水压时，系统中PLC模块发挥重要的作用，PLC可根据变频器的频率将在变频工作状态下的泵转入工频运行状态，并且自动将备用的变频器和泵启动，用以维持较大的管内水压。而当管内水压下降时，PLC自动转换到变频工作状态，将备用泵关闭。

2.2 系统流程

2.2.1 系统上电

PLC控制元件判断是否有警报信号输入，警报信号包括PLC模块自身故障、变频器故障，供水系统的压力超过设定值等，这些情况如果出现，就会在屏幕上显示警示信号，警示信号一旦显示，我们就应该停止程序，将故障处理以后在进行接下来的流程。

2.2.2 系统运行

首先根据供水的实际情况来设定可以达到供水要求时的管道的水压，设定过程很简单，只需在触摸输入屏上输入电压值即可。在触摸显示屏上还有运行开启的按钮，通过按钮即可实现系统的启动运行。系统运行后，PLC就可以检测实时水压，并通过PID运算的结果控制水泵的转速，使管内水压维持在设定值，系统维持正常工作。

2.2.3 水泵运行条件判断

水泵运行过程中始终是多水泵运行状态，但最多只有一台水泵在变频状态下运行。为了延长水泵的使用寿命和解决维修时的不停产的问题，我们一般在系统中设置多台台水泵，采取轮替工作的模式，当一台水泵运行到一定时间就自动转换到另一台水泵上继续工作。如果出现一些特殊情况使用水量骤增，一台水泵达到最大输出功率仍不能满足用水需求时，此时PLC模块会对采集供水管道的水压进行判断，这是水泵运行中一个最重要的判断点，若判断结果显示实际检测值大于触摸屏上的设定值，这时两台水泵会同时运行，系统继续根据PID算法进行变频控制[2]。

2.2.4 系统的故障判断

系统运行的过程中，随时可能出现一些故障，所以PLC模块中始终进行故障的判断，PLC自身的故障可自己检测；变频器发生故障时或者变频器检测到机电发生故障时也会向PLC发出故障信号。此时，PLC只要检测到故障信号时，会自动停机并报警，等待工作人员维护。

3.系统的硬件设计

3.1 变频器硬件设计

变频器根据实际需要，我们选择7.5kW的产品，变频器内部可以通过检测电动机的电流和电压自动运行计算输出频率。变频器的面板上还设有故障警示灯以及恢复启动按钮，方便故障后系统的重新启动。变频器的输出端接一个接触器接到四个泵上面，泵在通过另外四个接触器连接到工频电源上。

3.2 PLC硬件设计

PLC控制器x择西门子一中的CPU224系列，I/O地址分配在控制器的说明书中有具体的展示。PLC的接线也较为复杂，根据I/O地址的分配进行接线，使其分别控制一个接触器，PLC还具有模拟量输出功能控制变频器的输出频率，模拟量输入功能检测管网的水压。

3.3 系统原理框图

4.PLC和变频器恒压供水系统的发展前景

当今，PLC和变频器恒压供水系统的技术已经比较成熟，而且也被社会普遍承认，得到了广泛的应用。出现这种情况的主要原因是在于PLC和变频器恒压供水系统在节省电，节水，可控性，耗能，反应速度和自我保护等方面相对于传统的恒压供水系统都有显著的优势和提高。而且随着当今社会科技的高速发展，节能环保呼声的愈长愈高，国家大的政策走向的侧重，PLC和变频器恒压供水系统这种节能而且科技性强的设备的发展前景更是非常光明。所以，我们可以预见PLC和变频器恒压供水系统在以后的生活和工作生产中会得到更加广泛的应用。

结语

综上所述，PLC和变频器的恒压供水系统在工业及生活供水系统的供水中有着广泛的应用，随着相关技术的不断发展，该供水系统在节约能源，可控性强，安全等许多方面显示出一定的优势。通过实践总结也可以看出，PLC与变频器恒压供水系统可实现自动化运行，运行精准，平稳可靠，延长泵的使用寿命，节约了电能，得到了广泛的认可。

篇（10）

一、系统总体方案的设计

1.供水控制系统的结构

供水控制系统的设计主要包括两方面：一方面是机械结构的设计；另一方面是PLC和变频器电气控制方面的设计。

（1）主要组成部分。①压力传感器：作为系统的控制输入量，能否准确采集该信号决定控制系统的精度及可靠性。②控制器：是整个控制系统的核心，通过对外界输入状态进行检测，输出控制量；对外界输入的数据进行运算处理后，输出相应的控制量。例如单片机、可编程逻辑控制器、计算机等。本系统采用西门子的SIMATIC S7-200系列。CPU226具有24个输入点和16个输出点，共40个I/O点。③变频器：作为核心控制器的后续控制单元，对终端设备进行控制，最终达到控制要求。本系统主要采用全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载专用MM430型变频器。功率范围7.5kW至250kW。具有高度可靠性和灵活性。④水泵：供水系统的执行机构，通过变频器控制电动机的转速，最后达到控制水泵流量大小的要求。

（2）电气控制系统。电气控制系统主要包括操作面板、电气控制柜等单元。在该系统中需要检测较多的数字输入量，并且还要检测模拟量的输入，然后根据设定的程序进行数据处理，供水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、供水压力的测量与调节、系统水处理设备运转的监视及控制、故障及异常状况的报警等。电气控制系统安装在电气控制柜中，包括供水控制器（PLC系统）、变频器和电控设备三个部分。

2.恒压供水系统的工作原理

变频恒压供水系统以供水出口管网水压为控制目标，在控制上实现出口总管网的实际供水压力跟随设定的供水压力。设定的供水压力可以是一个常数，也可以是一个时间分段函数，在每一个时段内是一个常数。所以，在某个特定时段内，恒压控制的目标就是使出口总管网的实际供水压力维持在设定的供水压力上。

二、恒压供水系统电路设计

1.恒压供水系统主电路设计

系统包括Ml、M2、M3三台水泵电动机，功率分别为45kW、22kW、22kW。该系统为一台变频器依次控制每台水泵实现恒压控制，具有变频和工频两种运行状态。其中接触器KM2、KM4、KM6分别控制Ml、M2、M3变频运行，KMl、KM3、KM5分别控制Ml、M2、M3工频运行，FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电动机过载保护用的热继电器；QS1、QS2、QS3和QS4分别为变频器和三台泵电动机主电路的隔离开关；FU为主电路的熔断器；变频器是风机水泵负载专用变频器MM430。

2.恒压供水系统控制电路设计

控制电路的设计包括继电控制电路及PLC控制电路。继电控制电路图设计SA为手动/自动转换开关，SA拨在1的位置为手动控制状态，拨在2的状态为自动控制状态。手动运行时，可用按钮SB1～SB8控制三台泵的启/停和电磁阀YV2的通/断；自动运行时，系统在PLC程序控制下运行。其中接触器KM2、KM4、KM6分别控制Ml、M2、M3变频运行，KMl、KM3、KM5分别控制Ml、M2、M3工频运行。HL1～HL6为指示灯，其中HLl、HL3和HL5分别指示Ml～M3的工频运行，HL2、HL4、HL6分别指示Ml～M3的变频运行。HL7、HL8分别水位的上下限指示灯，KA为报警电铃。KA1为生活消防转换接触器。HL9为自动运行状态电源指示灯。HL10为报警指示灯。KA2为变频器复位接触器。