恒压供水系统的现状分析 恒压供水系统的控制要求

一台变频器驱动电机带水泵,若要保持管道压力稳定,该采用什么方案?其工作过程

该采用恒压供水控制方案，或者是变频器的PID控制方案。

恒压供水系统的现状分析 恒压供水系统的控制要求

恒压供水系统的现状分析 恒压供水系统的控制要求

工作过程是：压力传感器或远传压力表，将管道压力传递给变频器，变频器再根据反馈值，与设置值进行比较比较，然后，输出相应的指令（如加速、减速或继续以当前频率运行等）给变频器，变频器根据该指令继续运行，直到实际反馈值与设定值相符，变频器进入休眠状态，或者是以一个较低的频率一直运行。

扩展资料

一、恒压供水系统

恒压供水系统是采用压力传感器、PLC和变频器作为中心控制装置确保城市供水水压持续恒定的供水系统。相对于传统供水系统，恒压供水系统有技术先进、水压恒定、作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高等优势。

将管网的实际压力经反馈后与给定压力进行比较，当管网压力不足时，变频器增大输出频率，水泵转速加快，供水量增加，迫使管网压力上升。反之水泵转速减慢，供水量减小，管网压力下降，保持恒压供水。

恒压供水系统

二、硬件组成

系统采用压力传感器、PLC和变频器作为中心控制装置，实现所需功能。安装在管网干线上的压力传感器，用于检测管网的水压，将压力转化为4～20 mA的电流或者是0~10V的电压信号，提供给变频器。

变频器是水泵电机的控制设备，能按照水压恒定需要将0～50 Hz的频率信号供给水泵电机，调整其转速，变频器功能强大，即预先编置好的参数集，将使用过程中所需设定的参数数量减小到小，参数的缺省值依应用宏的选择而不同。系统采用PID控制的应用宏，进行闭环控制。变频器根据恒压时对应的电压设定值与从压力传感器获得的反馈电流信号，利用PID控制宏自动调节，改变频率输出值来调节所控制的水泵电机转速，以保证管网压力恒定要求。

恒压供水系统特性与优势

1、 节电：优化的节能控制软件，使水泵完成限度地节能运转；

2、 节水：依据实践用水状况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象；

3、 运转牢靠：由变频器完成泵的软起动，使水泵完成由工频到变频的无冲击切换，避免管网冲击、防止管网压力超限，管道决裂。

4、 联网功用：采用全中文工控组态软件，实时监控各个站点，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且可以累积每个站点的用电量，累积每台泵的出水量，同时提供各种方式的打印报表，以便剖析统计。

5、 控制灵敏：分段供水，定时供水，手动选择工作方式。 长沙中崛供水

无塔供水系统与变频恒压供水系统的优缺点？

无塔供水设备指的是无负压供水设备吧！无负压供水设备能直接利用自来水管网原有的压力，但是自来水停水后小区也会停水，而变频恒压供水设备的缺点是不能利用自来水原有的压力，大事自来水停水后水箱总的水还可以继续给小区供水一段时间，现在又一种跟先进的供水设备，结合上述两种供水设备的优点，叫箱式无负压供水设备。

郑州天海恒压供水系统设备。采用气压式供水。利用密封罐体，利用罐内高压气水压力达到供水目的。具体工作顺序是由水泵将水通过逆止阀压入罐体，使罐内气体受到压缩，压力逐渐增大。当压力达到指定上限时电接点压力表通过控制柜使泵机自动停止。设备中的水压高于外界管网压力，自动送水至供水管网。当罐体内水位下降，罐内气体膨涨压力减小到指定的下限位置时，电接点压力表通过控制柜使水泵重新启动。如此反复，使设备不停供水。当罐内气体不足时，补气阀可自动补气。

恒压供水系统的恒压供水系统介绍

供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种新型成熟的交流电机无极调速技术，它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域，特别是供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。恒压供水方式技术先进、水压恒定、作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：

变频恒压供水有什么优缺点

节能。

原来都是用定频50HZ的交流异步电机，电机始终工作在一个功率点上，调节供水量就靠挡板节流的方式，这样就浪费了大量的电能。

采用变频供水后，调节供水量调节电机的工作频率就可以了，改变电机的工作点，这样就节省了大量的电能。

类似的还有变频风机也是同样道理。

湖南嘉威供水设备厂生产的“嘉威”牌变频恒压供水设备还可以。

变频恒压供水设备从长远的角度考虑不怎么节能！而且浪费人力和物力。无负压供水设备比变频恒压供水设备价格稍贵一点，但是相比之下要节能、卫生、无污染。湖南嘉威供水设备有限公司

恒压供水

摘要：本文介绍基于变频器与PLC的恒压供水系统的构成及工作原理。系统采用变频调速方式，自动调节水泵电机转速，保持供水压力的恒定，PLC控制投入工作水泵的台数，在用水量的高峰及低谷都能满足系统的需要。系统具有节能、工作可靠、自动化程度高等优点，提高了供水质量。

1. 引言

随着变频调速技术和可编程控制器的飞速发展，以及其应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要装置之一，在工业生产领域得到广泛使用，在其它领域（如民用和家庭自动化）的应用也得到了迅速的发展。

由于变频调速技术和可编程程序控制器的应用灵活方便，在恒压供水系统中亦得到广泛的应用。采用PLC作为中心控制单元，利用变频器与PID结合，根据系统状态可快速调整供水系统的工作压力，达到恒压供水的目的，提高了系统的工作稳定性，得到了良好的控制效果以及明显的节能效果。

2、系统结构

变频恒压供水系统原理如图一；它主要有PLC、变频器、压力变送器、液位传感器、动力及控制线路以及泵组组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4～20mA标准信号送入变频器内置的PID调节器，经PID运算与给定压力参数进行比较，得到4～20mA参数，4～20mA信号送至变频器。控制系统由变频器控制水泵的转速以调节供水量，根据用水量的不同，变频器调节水泵的转速不同、工作频率也就不同，在变频器设置中设定一个上限频率和下限频率检测，当用水量大时，变频器迅速上升到上限频率，此时，变频器输出一个开关信号给PLC；当用水处于低峰时，变频器输出达到下限频率，变频器也输出一个开关信号给PLC；两个信号不会同时产生。当产生任何一个信号时，信号即反馈给PLC，PLC通过设定的内部程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组，以此协调投入工作的水泵电机台数，并完成电机的启停、变频与工频的切换。通过调整投入工作的电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速，使系统管网的工作压力始终稳定，进而达到恒压供水的目的。

3、工作原理

该系统有手动和自动两种运行方式。手动方式时，按下按钮启动和停止水泵，可根据需要分别控制1#~3#泵的启停，该方式主要供设备调试、自动有故障和检修时使用。自动运行时，首先由1#水泵变频运行，变频器输出频率从0HZ上升，同时PID调节器把接收的信号与给定压力比较运算后送给变频器控制。如压力不够，则频率上升到50HZ，变频器输出一个上限频率到达信号给PLC，PLC接收到信号后经延时，1＃泵变频迅速切换为工频，2＃泵变频启动，若压力仍达不到设定压力，则2＃泵由变频切换成工频，3＃泵变频启动；如用水量减少，PLC控制从先起的泵开始切除，同时根据PID调节参数使系统平稳运行，始终保持管网压力。

若有电源瞬时停电的情况，则系统停机，待电源恢复正常后，系统自动恢复到初始状态开始运行。变频自动功能是该系统基本的功能，系统自动完成对多台泵的启动、停止、循环变频的全部作过程。

4、变频器

变频器采用艾默生电气公司生产的EV2000系列变频器。EV2000采用独特的控制方式，实现了高转矩、高精度、宽调速驱动，满足通用变频器高性能化的要求，具有超出同类产品的防跳闸功能和适应恶劣电网温度、湿度和粉尘能力，极大提高产品可靠性。

EV2000具有实用的PI(图二)、简易PLC、灵活的输入输出端子、脉冲频率给定、停电和停机参数存储选择。频率给定通道与运行命令通道捆绑，零频回控制等，为设备提供集成度一体化解决方案，对降低系统成本，提高系统可靠性具有极大价值。PI参数的设定将直接反馈变频器控制中的响应速度和精度，零频运行阈值和零频回的设定可以避免变频器在低频率输出水泵低速运行（水泵在变频器输出15HZ以下时的效率很低），使变频器低于某一频率时自动停止输出，即不影响恒压供水的要求，又把效率提至。

5、PLC控制系统

该系统采用三菱FX-1s30MR，I/O点数为30点，继电器输出，PLC编程采用FX—20P—E手持式编程器或三菱PLC专用编程软件SWOPC—FX/WIN—C，PLC可编程程序控制器及软件提供完整的编程环境，可进行离线编程、在线连接和调试。为了提高整个系统的性价比，该系统采用可编程控制器的开关量输入输出来控制电机的起停、自动投入、定期切换，供水泵的变频及故障的报警等，而电机的转速、设定压力、频率、电流、电压等模拟信号量及实际运行参数则由变频器及其内置PID来显示和控制。

三菱PLC的编程指令简单易懂且程序设计灵活，本系统PLC主体程序用STL指令与状态继电器S，STL指令可以编制生产流程和工作与顺序图非常接近的程序，顺序功能图中的每一步与其他步是完全隔离开的，根据控制要求将这些程序段按一定的顺序组合在一起，就可以成功地完成控制任务。FX系列PLC的状态继电器编制顺序控制程序时一般与STL指令一起使用。

泵组切换示意图如图 三，工作条件满足，开始工作时，1#泵变频启动，泵的转速随变频器输出频率的上升而逐渐升高，如变频器的频率达到50HZ而此时水压还未达到设定值，变频器检测到上限频率并输出一个开关信号给PLC，延时一段时间后，1＃泵迅速切换至工频运行，同时解除变频器运行信号，使变频器频率降为0HZ，然后2＃泵变频启动，若压力仍未达到，则2＃泵切换至工频，3＃泵变频启动，在运行中始终保持一台泵变频运行，当压力达到设定值时变频输出将为0HZ，同时变频器输出一个下限频率信号至PLC，由PLC决定切除1＃工频泵，此时由一台工频泵和一台变频泵运行，如果此时压力达到设定值，变频器的输出为0HZ，同时输出下限信号给PLC，PLC解除2＃工频泵，只由3＃泵变频运行来维持管网压力。当压力下降，变频器频率升至50HZ输出信号，延时后3＃泵切换为工频，1＃泵变频启动，若压力仍不满足则1＃变切换为1＃工，2＃泵变频运行，如果压力仍达不到，2＃变切换为2＃工，启动3＃变，三台泵同时工作以保证供水要求。

这样的切换过程有效地减少泵的频繁起停，同时在实际管网对水压波动做出反应之前，由变频器迅速调节，使水压平稳过渡，从而有效的避免了高楼用户短时间停水的情况发生。

以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常时 采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。这种切换的方式理论上要比直接切换工频的方式先进，但其容易引起泵组的频繁起停，从而减少设备的使用寿命。而在该系统中采用直接停工频泵的运行方式，同时由变频器迅速调节，只要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止了水压的大范围波动及水压太低时的短时间缺水的现象，提高了供水品质。

6、注意事项

要使系统稳定快速准确的运行，应注意一下参数：

1） 变频、工频切换时间T

切换时间T在PLC程序中设定，设置T时为了确保在加泵时，泵由变频转换为工频过程中，同一台泵的变频运行和工频运行各自对对应的交流接触器不会同时吸合，而损坏变频器，同时为了避免工频启动时启动电流大而对电网产生冲击，所以在允许的范围内时间T必须尽可能小。

2） 上、下限频率持续时间TH和TL

变频器运行的频率随管网用水量增大而升高，本系统以变频运行的频率是否达到上限（下限），并保持一定的时间来判断是否加、减泵，这个判断时间就是TH（TL）,如果设定值过大，系统就不能迅速的对管网用水量的变化做出反应；如果设定值过小，管网用水量变化时就很可能引起频繁的加减泵工作。

7、结束语

该系统采用PLC和变频器结合，系统运行平稳可靠，实现了真正意义上的无人职守的全自动循环倒泵、变频运行，保证了各台水泵运行效率的和设备的稳定运转启动平稳，消除了启动大电流冲击，由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵的使用寿命，可以消除启动和停机时的水锤效应。该设计系统是大型公共社区如高校、居民小区等处的性能、价格比较高的优选方案。并通过在青岛科技大学一期泵房近两年的使用，运行稳定，节能效果显著，得到了用户一致好评。

变频恒压供水系统的国内研究现状

恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、压频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。

从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一

台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成

本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等

方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始

重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像日本SAMC公司，就推出了恒压供水基板，备 有“变频泵固定方式”，“变频泵循环方式”两种模式。它将PID调节器和PLC可编程控制

器等硬件集成在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功

能，只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作，可构成

多7台电机(泵)的供水系统。这类设备虽微化了电路结构，降低了设备成本，但其输

出接口的扩展功能缺乏灵活性，系统的动态性能和稳定性不高，与别的监控系统(如BA

系统)和组态软件难以实现数据通信，并且限制了带负载的容量，因此在实际使用时其

范围将会受到限制。

目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的

转速，水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制器(PLC)

及相应的软件予以实现;有的采用单片机及相应的软件予以实现。但在系统的动态性能、

稳定性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用

户的要求。艾默生电气公司和成都希望集团(森兰变频器)也推出恒压供水专用变频器

(5.5kW-22kW)，无需外接PLC和PID调节器，可完成多4台水泵的循环切换、定时起、

停和定时循环。该变频器将压力闭环调节与循环逻辑控制功能集成在变频器内部实现，

但其输出接口限制了带负载容量，同时作不方便且不具有数据通信功能，因此只适用

于小容量，控制要求不高的供水场所。

变频供水系统目前正在向集成化、维护作简单化方向发展,在国内外，专门针对

供水的变频器集成化越来越高，很多专用供水变频器集成了PLC 或PID，甚至将压力传

感器也融入变频组件。同时维护作也越来越简明显偏高，维护成本也高于国内产品。

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。目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于

能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容

性(EMC)，的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够。因此，有待于进一步研究

改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践。

国内关于PLC恒压供水系统的发展概况

变频技术是一种新型成熟的交流电机无极调速技术，变频恒压供水设备以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域，特别是供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。

变频恒压供水设备由可编程控制器、变频调速器、控制电路及电机泵组成闭环供水控制系统，完全可以满足供水系统管网中的压力保持恒定，使得整个供水系统始终保持高效节能的运行状态。