CN103174197A - 恒压循环供水的变频软启动控制方法及控制回路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动机变频控制领域，特别涉及一种恒压循环供水的变频软启动控制方法及控制回路，其特征在于，在水泵一和水泵二的控制回路中，由多泵控制器根据管网上的远传压力表的压力信号，使两个水泵分别在工频控制模式与变频控制模式之间切换，使管网压力在设定范围内保持稳定状态。所述多泵控制器可在设定时间间隔内自动转换两个水泵的工频与变频工作模式。与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过多泵控制器采集远传压力表反馈的管网压力模拟信号，控制变频器输出，对两个水泵电动机进行工频、变频循环控制，使管网压力保持正常稳定供水状态。

Description

恒压循环供水的变频软启动控制方法及控制回路

技术领域

本发明涉及电动机变频控制领域，特别涉及一种恒压循环供水的变频软启动控制方法及控制回路。

背景技术

目前为了达到恒压供水的目的，对于供水装置中有两台给水泵的情况下，一般要对两台给水泵进行变频或工频控制，尤其是供水压力需要随时变化时，由于水泵电机功率只有15KW，即使两台水泵同时工频运行，水压也不会超过0.1MPa，水压很低，要实现管网恒压控制必然要求提高控制精度。供水系统是一个非线性、大惯性的系统，当压力波动较大时，需要加快响应，应采用模糊控制；当压力范围较小时，应用PID控制来保持静态精度，这时采用PLC控制较为方便，但是这种技术方案存在的不足之处是价格昂贵，成本太高，而且接线非常繁琐，维护麻烦。

目前市场上的多泵控制器具有以下功能：

○1具有压力测量值防抖动补偿控制功能；

2○参数调整和设定具有密码锁定及保护功能；

3○采用人工智能模糊控制算法，设定参数少，控制精度高，内带看门狗电路，采用数字滤波及多项抗干扰措施，防止软件跑飞；

○4可接无源远传压力表、有源电压及电流型压力变送器；

5○具有压力传感器零点和满度补偿功能；

6○具有缺水自动检测保护功能和外部输入停机保护功能；

○7具有小流量水泵睡眠控制功能；

○8具有手操器功能，可手动调节输出电压来控制变频器的频率；

9○具有定时换泵功能。

其不足之处是没有恒压供水的软启动功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种恒压循环供水的变频软启动控制方法及控制回路，针对400V电压以下电路，借助远传压力表和多泵控制器，对两台给水泵的电机进行工频、变频循环控制，满足恒压供水的软启动控制要求，使主管道水压力保持恒定状态。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

恒压循环供水的变频软启动控制方法，在水泵一和水泵二的控制回路中，由多泵控制器根据管网上的远传压力表的压力信号，使两个水泵分别在工频控制模式与变频控制模式之间切换，使管网压力在设定范围内保持稳定状态，其具体控制步骤如下：

1）供水开始时，由变频器控制水泵一投入工作，水泵二为停止状态，多泵控制器采用模糊控制技术，使水泵一的转速与管网压力匹配；

2）正常供水过程中，多泵控制器实时检测远传压力表的模拟信号并采用PID控制技术控制水泵一的转速，当用水量大，水泵一的工作频率达到50Hz，管网压力仍无法达到下限设定值时，将水泵一转为工频运行，启动水泵二进入变频运行；

3）双泵供水过程中，随用水量减少，管网压力高于设定值二时，多泵控制器根据上限设定值控制变频器降低水泵二的转速，当水泵二的频率降至0Hz，管网压力仍高于上限设定值时，关闭工频控制的水泵一，水泵二依据PID技术变频控制。

所述多泵控制器可在设定时间间隔内自动转换两个水泵的工频与变频工作模式。

上述方法采用的恒压循环供水的变频软启动控制回路，包括供电回路和低压控制回路，供电回路中，水泵一M1与三相电源之间依次经热过载继电器FR1和接触器KM2相连，水泵一M1和变频器之间通过接触器KM1相连；水泵二M2与三相电源之间依次经热过载继电器FR2和接触器KM4相连，水泵二M2和变频器之间通过接触器KM3相连；

低压控制回路中，变频器的输入端OP6、CM、AN1、GND分别与多泵控制器的输出端FDW、CM1、D/A、CM2对应相相连，多泵控制器的压力信号输入端V+、IN、GND与远传压力表对应连接；多泵控制器的输出端B1、G1、B2和G2分别对应控制接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3和接触器KM4，其中：接触器KM1所在控制回路中串联有接触器KM2和KM3的常闭触点，接触器KM2所在控制回路中串联有接触器KM1和热过载继电器FR1的常闭触点，接触器KM3所在控制回路中串联有接触器KM1和接触器KM4的常闭触点，接触器KM4所在控制回路中串联有接触器KM3和热过载继电器FR2的常闭触点。

所述多泵控制器的型号是欧瑞FPC60。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过多泵控制器采集远传压力表反馈的管网压力模拟信号，控制变频器输出，对两个水泵电动机进行工频、变频循环控制，使管网压力保持正常稳定供水状态。

附图说明

图1是本发明恒压循环供水系统实施例布置结构示意图；

图2是本发明恒压循环供水系统控制回路结构示意图。

图中：1-水源 2-水泵一 3-阀门一 4-远传压力表 5-用户水阀 6-水泵二 7-阀门二 8-供水管线 9-多泵控制器 10-变频器

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1，是本发明一种恒压循环供水系统实施例布置结构示意图，水源1内设有水泵一2和水泵二6，水泵一2与供水管线8之间设有阀门一3，水泵二6与供水管线8之间设有阀门二7，供水管线8的远端设用户水阀5，供水管线8上设有远传压力表4，远传压力表4通过多泵控制器9与变频器10相连，变频器10分别控制水泵一2和水泵二6的三相交流异步电机。

见图2，是本发明恒压循环供水系统控制回路结构示意图，包括供电回路和低压控制回路，供电回路中，水泵一M1与三相电源之间依次经热过载继电器FR1和接触器KM2相连，水泵一M1和变频器之间通过接触器KM1相连；水泵二M2与三相电源之间依次经热过载继电器FR2和接触器KM4相连，水泵二M2和变频器之间通过接触器KM3相连；

低压控制回路中，变频器的输入端OP6、CM、AN1、GND分别与多泵控制器的输出端FDW、CM1、D/A、CM2对应相相连，多泵控制器的压力信号输入端V+、IN、GND与远传压力表对应连接；多泵控制器的输出端B1、G1、B2和G2分别对应控制接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3和接触器KM4，只要分别控制接触器KM1、KM2、KM3、KM4，就可实现电机M1和电机M2在工频控制和变频控制模式之间的切换，其中：接触器KM1所在控制回路中串联有接触器KM2和KM3的常闭触点，接触器KM2所在控制回路中串联有接触器KM1和热过载继电器FR1的常闭触点，接触器KM3所在控制回路中串联有接触器KM1和接触器KM4的常闭触点，接触器KM4所在控制回路中串联有接触器KM3和热过载继电器FR2的常闭触点，这样可防止KM1与KM2、KM3与KM4同时动作时损坏变频器，在KM1与KM2之间、KM3与KM4之间设置了互锁；同时可防止一台变频器同时带动两台水泵变频运行，在KM1与KM3之间也设置了互锁。多泵控制器的型号是欧瑞FPC60。

系统工作时，合上三相电源上的断路器QF1、QF2后，控制电源指示灯HL1亮。断开停机信号输入开关SA1使多泵控制器的接线端子DI2与CM2断开，多泵控制器通过其接线端子FWD、CM1对变频器进行起停控制，通过接线端子D/A、CM2对变频器进行转速控制。设定多泵控制器为两泵循环软启动控制模式。在此工作模式下，系统定义输出端B1和B2分别为两台水泵变频工作端子，输出端G1和G2分别为两台水泵工频工作端子。此模式下系统上电工作时，先接通输出端B1，启动水泵一M1变频工作。

本发明恒压循环供水的变频软启动控制方法，是在水泵一和水泵二的控制回路中，由多泵控制器根据管网上的远传压力表的压力信号，使两个水泵分别在工频控制模式与变频控制模式之间切换，使管网压力在设定范围内保持稳定状态，其具体控制步骤如下：

1）当用户水阀开度较小（用水量较少）时，变频器采用模糊控制技术对水泵一M1进行变频调节，保持系统的压力稳定；

2）如果用户水阀开度较大（用水量大），而远传压力表在管网端测得的水压偏小，达不到系统压力下限设定值时，则变频器输出频率升高，当水泵一M1工作频率升高到50Hz时，为了克服水的非线性及大惯性特点，延时5秒，如果测量压力值仍然达不到系统压力下限设定值时，多泵控制器则将输出端B1断开，接通输出端G1，将水泵一M1由变频状态转换为工频工作状态，关断变频器，延时3秒，然后接通多泵控制器输出端B2，将变频器切换到水泵二M2，水泵二M2启动进行变频工作，供水系统依靠调节水泵二M2的工作频率来稳定系统压力，实现一台工频、一台变频的双泵运行；

3）当用户用水量减少，管网压力高于上限设定值时，变频器的输出频率会下降，当水泵二M2工作频率下降至0Hz时，延时6秒，如远传压力表在管网端测得的水压仍然超过系统上限设定值，多泵控制器将输出端G1断开，关闭工频的水泵一M1，变频器控制水泵二M2，直至满足管网压力。为了避免某个水泵长期处于工频运行状态，多泵控制器可在设定时间间隔内自动转换两个水泵的工频与变频工作模式。停机时，闭合开关SA1超过2秒钟后，多泵控制器所有输出都关闭。

控制回路中的变频器接线、低压元件、多泵控制器接线分别见表1、表2、表3。

表1 变频器接线端子定义说明

表2 低压元件代号说明

序号	符号	名称	规格型号	备注
					1	QF1	小型断路器	3P C40A	主电路开关
2	QF2	小型断路器	1P C2A	控制电路开关
					3	K1	小型继电器	DC24V	变频器运行继电器
4	SA1	按钮开关		停机开关
					5	HL1	信号灯	AC220V	控制电源指示
6	HL2	信号灯	AC220V	变频选择水泵一指示
					7	HL3	信号灯	AC220V	水泵一工频运行指示
8	HL4	信号灯	AC220V	变频选择水泵二指示
					9	HL5	信号灯	AC220V	水泵二工频运行指示
10	HL6	信号灯	AC220V	变频器运行指示
					11	HL7	信号灯	AC220V	变频器故障指示
12	KM1	交流接触器		变频选择水泵一
					13	KM2	交流接触器		水泵一工频运行
14	KM3	交流接触器		变频选择水泵二
					15	KM4	交流接触器		水泵二工频运行
16	FR1、FR2	热过载继电器	40A
					17		变频器	15KW AC380V额定输出电流32A	见表2
18		多泵控制器		见表3
					19		远传压力表

表3 多泵控制器的接线端子说明

Claims (4)

1.恒压循环供水的变频软启动控制方法，其特征在于，在水泵一和水泵二的控制回路中，由多泵控制器根据管网上的远传压力表的压力信号，使两个水泵分别在工频控制模式与变频控制模式之间切换，使管网压力在设定范围内保持稳定状态，其具体控制步骤如下：

1）供水开始时，由变频器控制水泵一投入工作，水泵二为停止状态，多泵控制器采用模糊控制技术，使水泵一的转速与管网压力匹配；

2）正常供水过程中，多泵控制器实时检测远传压力表的模拟信号并采用PID控制技术控制水泵一的转速，当用水量大，水泵一的工作频率达到50Hz，管网压力仍无法达到下限设定值时，将水泵一转为工频运行，启动水泵二进入变频运行；

3）双泵供水过程中，随用水量减少，管网压力高于上限设定值时，多泵控制器根据上限设定值控制变频器降低水泵二的转速，当水泵二的频率降至0Hz，管网压力仍高于上限设定值时，关闭工频控制的水泵一，水泵二依据PID技术变频控制。

2.根据权利要求1所述的恒压循环供水的变频软启动控制方法，其特征在于，所述多泵控制器可在设定时间间隔内自动转换两个水泵的工频与变频工作模式。

3.权利要求1或2方法采用的恒压循环供水的变频软启动控制回路，其特征在于，包括供电回路和低压控制回路，供电回路中，水泵一M1与三相电源之间依次经热过载继电器FR1和接触器KM2相连，水泵一M1和变频器之间通过接触器KM1相连；水泵二M2与三相电源之间依次经热过载继电器FR2和接触器KM4相连，水泵二M2和变频器之间通过接触器KM3相连；

低压控制回路中，变频器的输入端OP6、CM、AN1、GND分别与多泵控制器的输出端FDW、CM1、D/A、CM2对应相相连，多泵控制器的压力信号输入端V+、IN、GND与远传压力表对应连接；多泵控制器的输出端B1、G1、B2和G2分别对应控制接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3和接触器KM4，其中：接触器KM1所在控制回路中串联有接触器KM2和KM3的常闭触点，接触器KM2所在控制回路中串联有接触器KM1和热过载继电器FR1的常闭触点，接触器KM3所在控制回路中串联有接触器KM1和接触器KM4的常闭触点，接触器KM4所在控制回路中串联有接触器KM3和热过载继电器FR2的常闭触点。

4.根据权利要求3所述的恒压循环供水的变频软启动控制回路，其特征在于，所述多泵控制器的型号是欧瑞FPC60。

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