系統(tǒng)介紹

變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖1所示，它主要是由PLC、觸摸屏、變頻器、壓力傳感器、動力控制線路以及3臺水泵等組成。操作人員可通過控制柜面板上的指示燈和按鈕、轉換開關來了解和控制系統(tǒng)的運行。

圖1 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理圖

通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成4～20mA的標準信號送入PLC，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出一調節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉速，調節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上。

當用水量超過一臺泵的供水量時，通過PLC控制加泵，根據(jù)用水量的大小由PLC控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調速，實現(xiàn)恒壓供水。當供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構成了以設定壓力為基準的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)運行模式及功能

本系統(tǒng)具備手動、自動兩種運行模式。在自動模式下通過啟動/停止按鈕控制水泵電機的運行與停止；變頻器根據(jù)設定壓力自動調整電機轉速，使管網(wǎng)壓力保持在設定壓力。手動模式下通過啟動/停止按鈕控制水泵電機；通過修改變頻器參數(shù)A145進行運行頻率設定（即預設頻率2）。

該系統(tǒng)具備低壓自動啟動水泵、故障自動切換備泵及故障鎖定等功能。如當前使用泵發(fā)生故障，系統(tǒng)將鎖定故障泵，只有通過觸摸屏解鎖后，該泵才能再次啟動。

該系統(tǒng)中，如三臺控制柜均選擇“自動”模式，則系統(tǒng)為兩用一備模式。任意啟動其中兩臺，第三臺自動選擇為備用；如三臺控制柜任意兩臺選擇“自動”模式，一臺選擇“手動”模式，則兩臺選為自動模式的控制柜構成一用一備模式。任意啟動其中一臺，另一臺自動選擇為備用。

系統(tǒng)運行方式分析

該系統(tǒng)有手動和自動兩種運行方式，系統(tǒng)啟動前進行下述操作：

①打開觸摸屏的“PID設置”畫面，進行壓力設定；

②打開觸摸屏的“功能設置”畫面，選擇“故障自動切換”為“是”或“否”。當選擇“是”時，啟動水泵后系統(tǒng)自動選擇備用泵，當運行泵發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動啟動備用泵。

③打開“功能設置”畫面，選擇“低壓自動切換”為“是”或“否”。當選擇“是”時，當管網(wǎng)壓力低于“低壓力設定值”設定時，會依次啟動1#、2#、3#水泵，啟動過程中如管網(wǎng)壓力超過“低壓力設定值”時，不會再啟動后續(xù)泵。

圖2 1#水泵自動運行控制程序

1.手動運行

將水泵控制方式選擇旋鈕旋至“手動”位置，按下控制柜面板上的“啟動”按鈕，變頻器會以A145設定的頻率運行。

2.自動運行

①兩用一備模式（三臺水泵均正常，均可以自動使用）

將三臺水泵的“手動/自動”旋鈕旋到自動位置；按下任意兩臺水泵的“啟動”按鈕，水泵啟動，并通過變頻器自動調速運行。需要停車時，按下“停止” 按鈕，水泵停止運行。圖2為1#水泵自動運行的控制程序。

在操作中值得注意的是，三臺水泵均選擇“自動”時，任意啟動其中兩臺，第三臺自動被選擇為備用泵。如僅啟動一臺，則不會自動選擇備用泵。故障自動切換選擇為“是”后，如運行泵任意一臺泵發(fā)生故障，則自動啟動備用泵；如選擇“否”，處于自動狀態(tài)的水泵則需要通過柜面按鈕啟動。

②一用一備模式（兩臺水泵均正常，均可以自動使用）

將任意兩臺水泵“手動/自動”旋鈕旋到自動位置，組成一用一備系統(tǒng)。第三臺水泵“手動/自動”旋鈕旋到手動位置；按下自動兩臺水泵任意一臺“啟動”按鈕，水泵啟動，并自動調速運行；需要停車時，按下“停止”按鈕，水泵停止運行。

關于“故障”

1.當變頻器自身故障時，故障蜂鳴器發(fā)出聲光報警，同時觸摸屏上顯示“故障”；

2.當水泵“手動/自動”旋鈕旋到自動位置時，按下“啟動”按鈕，如PLC未收到變頻器的運行信號，視為變頻器故障，同時觸摸屏上顯示“故障”；

3.當水泵“手動/自動”旋鈕旋到自動位置時，因“低水壓自動啟動”或“故障自動切換”而自動啟動水泵，如PLC未收到變頻器的運行信號，視為變頻器故障，同時觸摸屏上顯示“故障”；

4.當水泵“手動/自動”旋鈕旋到自動位置時，如果觸摸屏上顯示“故障”時，該水泵不能夠自動啟動，按下柜面“啟動”按鈕也無效。

當水泵“手動/自動”旋鈕旋到手動位置時，如變頻器未故障，則按下柜面“啟動”按鈕能夠啟動水泵。但在實際操作過程中，在未查明故障原因之前不要嘗試手動啟動水泵。

5.如觸摸屏顯示“故障”，只有按下“解除”后，變頻器才能再次自動啟動。

關于“低壓力自啟動”

1.“手動/自動”旋鈕旋到自動位置時，才可以自啟動。

2.如“低壓力自啟動”選擇了“是”，當管網(wǎng)壓力低于“低壓力設定值”設定時，會首先啟動1#水泵，經(jīng)過15秒延時后啟動2#水泵，再經(jīng)過15秒延時后啟動3#水泵。啟動過程中如管網(wǎng)壓力超過“低壓力設定值”時，便不會再啟動后續(xù)泵。

3.如停電再來電，“低壓力自啟動”會自動保持停電之前的狀態(tài)。

4.“低壓力自啟動”的應用：在系統(tǒng)以兩用一備或一用一備模式運行時，如果管網(wǎng)用水量增大超出變頻器調節(jié)范圍后，管網(wǎng)壓力會下降。當管網(wǎng)壓力低于“低壓力設定值”后，會自動啟動備用水泵。停電再來電時，能夠自動啟動水泵。圖3為低壓力自啟動控制部分程序。

圖3 低壓力自啟動控制部分程序

AB變頻器主要參數(shù)設置

本系統(tǒng)采用羅克韋爾公司AB變頻器，型號為22P-D208-110KW。參數(shù)設置的前提是變頻器參數(shù)為默認值，就是出廠設置。而且要參看電氣原理圖，確認變頻器控制端子接線正確及變頻器型號。P為基本編程代號，T為端子代號，A為高級編程代號。本系統(tǒng)中變頻器的主要參數(shù)設置如下：

表1 變頻器的主要參數(shù)設置

其他注意事項

1.水泵檢修時必須切斷變頻器主電源；

2.三臺變頻器的A145參數(shù)設置要一致，從而避免多臺水泵同時手動運行時出水相互影響；自動啟動水泵時加、減速時間取決于P39、P40的設定值；手動啟動水泵時加、減速時間取決于A147、A148的設定值；

3.變頻器顯示面板上紅色按鍵按下后變頻器會停止工作；變頻器故障時能夠清除故障，務必謹慎操作；

4.天氣炎熱時，必須打開柜內散熱風扇，避免變頻器熱故障停機。

結束語

在供水系統(tǒng)中采用變頻調速運行方式，系統(tǒng)可根據(jù)實際設定水壓自動調節(jié)水泵電機的轉速或加減泵，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定值，以求最大限度的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)資，并使系統(tǒng)處于可靠運行的狀態(tài)，實現(xiàn)恒壓供水。

該系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)控制，系統(tǒng)用水量任何變化均能使供水管網(wǎng)的壓力保持給定，大大提高了供水品質。目前該系統(tǒng)在我公司投入使用，效果明顯。

（本文選編自《電氣技術》，原文標題為“淺析三菱PLC、AB變頻器恒壓供水系統(tǒng)的應用”，作者為譚德亭。）