CN101922443A - 基于液位调节的变频提升泵的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于液位调节的变频提升泵的控制方法，该控制方法包括：水泵变频的切换保护：在提升泵由工频向变频的切换前，先将变频器频率强制提升到设定的频率值；液位反馈控制的提升泵变频调节方法：提升泵变频调节控制采用吸水井水位跟踪的恒水位PID变频调节方式。与现有技术相比，本发明的优点包括：解决了变频泵在切换时因负载电流突变时对变频器的电流冲击，从而大大提高了变频器的使用寿命，同时，也避免了变频器因冲击电流太大而造成设备损坏的现象，该方法在多台变频泵切换控制方面具有实用性。

Description

基于液位调节的变频提升泵的控制方法

技术领域

本发明涉及变频泵控制方法，尤其涉及基于液位调节的变频提升泵的控制方法。

背景技术

提升泵是小区供水、自来水厂、污水处理厂、水利工程等方面的一种常用设备，随着电机变频技术的发展，对于提升泵设备的控制由常规的启动、停止，逐步上升到通过变频技术来调节提升泵的输出功率，以达到高效、节能的效果。

水泵变频调速存在于多泵组合运行的场合，目前，在多台变频泵自动切换时，由于投运的水泵上电的时刻，由无负载瞬间到带负载，电机电流会瞬间上升，从而对变频器形成电流冲击，降低了设备的使用寿命，恶化了变频泵的运行品质和环境。

其次，目前通常的泵前液位反馈调速方式，均直接反馈当前液位值，这样会造成变频泵反复频繁调节，特别当变频泵处于运行临界点时，更是会引起变频泵喘振，降低了机泵的使用寿命。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种高效可靠的基于液位调节的变频提升泵的控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：基于液位调节的变频提升泵的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

(1)水泵变频的切换保护：

在提升泵由工频向变频的切换前，先将变频器频率强制提升到设定的频率值；

(2)液位反馈控制的提升泵变频调节方法：

提升泵变频调节控制采用吸水井水位跟踪的恒水位PID变频调节方式。

所述的提升泵变频调节控制采用吸水井水位跟踪的恒水位PID变频调节方式包括：

a.增泵流程：常态运行时，提升泵分别运行在全频状态和其中一台运行在变频状态；当吸水井水位持续上升，其中的变频泵频率调至全频时，系统以变频方式启动下一台提升泵，启动频率设为20Hz，在选择启动泵前，控制系统搜索可选泵的累计运行时间，首选累计运行时间最少的提升泵，随后，继续对吸水井水位不断采样对比，进入下一程变频调节阶段，直至该变频泵调节至全频运行，再同样方式启动下一台提升泵，以此类推；

b.减泵流程：常态运行时，提升泵分别运行在全频状态和其中一台运行在变频状态；当吸水井水位持续下降，其中的变频泵频率下调至停泵频率时，系统将停止该提升泵，并将最早投运的提升泵设为变频泵，继续对吸水井水位不断采样对比，进入下一程变频调节阶段，直至该变频泵调节至停泵频率，再同样方式停止该提升泵，设定下一台泵为变频泵，以此类推；

c.PID变频控制流程：变频运行的提升泵采用PID闭环调节控制方式。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

(1)解决了变频泵在切换时因负载电流突变时对变频器的电流冲击，从而大大提高了变频器的使用寿命，同时，也避免了变频器因冲击电流太大而造成设备损坏的现象，该方法在多台变频泵切换控制方面具有实用性；

(2)提供了基于吸水井水位反馈控制的提升泵控制方法，采用闭环控制和PID调节方式使得变频提升泵跟踪吸水井水位进行自适应调整，该方法适用于居民小区供水系统以及自来水厂的生产过程控制。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。

(1)水泵变频切换保护：为了确保变频器的运行安全，避免因变频切换瞬间电压冲击变频器而受损的可能，控制系统在执行多泵变频切换之前关闭变频器(输出停止信号至变频器STOP端口)，变频切换完成即开启变频器(输出运行信号至变频器RUN端口)，为此，在PLC控制柜内需要增加变频器的RUN和STOP触点各一付，共计4个输出触点。控制系统变频切换控制流程如下：

变频切换时序：在提升泵由工频向变频的切换前，先将变频器频率强制提升到设定的频率值(如49.5Hz，该频率值可由用户在HMI界面上设定)。

(2)液位反馈控制的提升泵变频调节方法：

提升泵变频调节控制采用吸水井水位跟踪的恒水位PID变频调节方式。

①增泵流程：常态运行时，提升泵分别运行在全频状态(定义为全频泵)和其中一台运行在变频状态(定义为变频泵)。当吸水井水位持续上升，其中的变频泵频率调至全频时(＞47Hz)，系统将以变频方式启动下一台提升泵，启动频率设为20Hz，在选择启动泵前，控制系统搜索可选泵的累计运行时间，首选累计运行时间最少的提升泵，随后，继续对吸水井水位不断采样对比，进入下一程变频调节阶段，直至该变频泵调节至全频运行(＞47Hz)，再同样方式启动下一台提升泵，以此类推。

②减泵流程：常态运行时，提升泵分别运行在全频状态(定义为全频泵)和其中一台运行在变频状态(定义为变频泵)。当吸水井水位持续下降，其中的变频泵频率下调至停泵频率时(＝20Hz)，系统将停止该提升泵，并将最早投运的提升泵设为变频泵，继续对吸水井水位不断采样对比，进入下一程变频调节阶段，直至该变频泵调节至停泵频率(＝20Hz)，再同样方式停止该提升泵，设定下一台泵为变频泵，以此类推。

通常，变频泵调节至20Hz以下，即失去并联水泵的水泵效能，因此，在本方案中将20Hz变频点设为停泵切换点。

③PID变频控制流程：变频运行的提升泵采用PID闭环调节控制方式。

为及时跟踪吸水井水位变化过程，PID指令执行周期设定为200毫秒。通常，在确定PID参数(Kp、Ki、Kd)时要兼顾系统灵敏性和稳定性，在实际工况过程中，PID调节是逼近跟踪的过程，系统设定调节的偏差范围，以避免调节的“过冲”现象，达到系统的平滑运行，为此，需要操作人员设定一个偏差范围DV，即PID指令的死区设定值，在这个设定值的范围内，PLC可以认为反馈值啮合得很好，不输出调节值。

Claims (2)

1.基于液位调节的变频提升泵的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

(1)水泵变频的切换保护：

在提升泵由工频向变频的切换前，先将变频器频率强制提升到设定的频率值；

(2)液位反馈控制的提升泵变频调节方法：

提升泵变频调节控制采用吸水井水位跟踪的恒水位PID变频调节方式。

2.根据权利要求1所述的基于液位调节的变频提升泵的控制方法，其特征在于，所述的提升泵变频调节控制采用吸水井水位跟踪的恒水位PID变频调节方式包括：

a.增泵流程：常态运行时，提升泵分别运行在全频状态和其中一台运行在变频状态；当吸水井水位持续上升，其中的变频泵频率调至全频时，系统以变频方式启动下一台提升泵，启动频率设为20Hz，在选择启动泵前，控制系统搜索可选泵的累计运行时间，首选累计运行时间最少的提升泵，随后，继续对吸水井水位不断采样对比，进入下一程变频调节阶段，直至该变频泵调节至全频运行，再同样方式启动下一台提升泵，以此类推；

b.减泵流程：常态运行时，提升泵分别运行在全频状态和其中一台运行在变频状态；当吸水井水位持续下降，其中的变频泵频率下调至停泵频率时，系统将停止该提升泵，并将最早投运的提升泵设为变频泵，继续对吸水井水位不断采样对比，进入下一程变频调节阶段，直至该变频泵调节至停泵频率，再同样方式停止该提升泵，设定下一台泵为变频泵，以此类推；

c.PID变频控制流程：变频运行的提升泵采用PID闭环调节控制方式。