CN105971864A - 泵组驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泵组驱动系统，包括控制柜、变频一体电机和工频电机。控制柜包括触摸操作屏、工作状态指示灯、报警指示灯和急停按钮。变频一体电机为变频控制器与电机本体一体式集成结构，工频电机上配置有防水锁头、继电器和接触器。本发明的泵组驱动控制器采用模块化设计，把变频控制器直接集成到水泵电机上，并把电气控制元件继电器和接触器配置在工频电机上，提高了标准化程度，由于部分元器件从控制柜移到了电机上，减小了泵组控制柜的体积，降低了整个系统的成本。

Description

泵组驱动系统

技术领域

本发明涉及一种泵组驱动系统，特别是二次给水设备所用的泵组驱动系统。

背景技术

二次给水设备是一种直接与市政供水管网联接、在市政管网剩余压力基础上串联叠压供水而确保市政管网压力不小于设定压力的二次加压给水系统。二次给水设备充分利用管网压力，系统封闭，杜绝水质二次污染，是高层建筑供水设计的新型增压稳流装置。二次给水设备一般是采用2-6台水泵组成的变频泵组系统。泵组驱动系统广泛的应用于二次给水设备系统中：一方面泵组驱动系统根据给水系统对流量和扬程的需求，通过传感器反馈信号自动的控制水泵启停数量和调节水泵的转速，使得给水设备更加节能环保；另一方面泵组驱动系统还配置了一下通讯功能用于实现状态监控。目前这类泵组驱动系统一般由独立的控制柜实现，主要存在三方面的问题：一是标准化程度低，对不同的客户需求采用不同的配置，扩展性差；二是控制柜电气元件配置复杂，控制柜体积大。

针对上述问题，本发明泵组驱动系统采用模块化设计，把变频控制器直接集成到水泵电机上，并把电气控制元件继电器和接触器配置在电机上：泵组驱动系统提高了标准化程度，由于部分元器件从控制柜移到了电机上，减小了泵组控制柜的体积，降低了整个系统的成本，提高了产品的竞争力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种泵组驱动系统，包括控制柜、变频一体电机和工频电机。

控制柜，提供电源输入给泵组系统，接收泵组传感器反馈信号，发送控制信号给变频一体电机和工频电机；

变频一体电机由变频控制器和电机本体组成；

变频控制器，根据系统信号调节电机的转速，从而调节泵组系统流量和压力；

工频电机，根据系统信号启动或停止水泵运行，从而调节泵组系统流量和压力；

工频电机上配置有防水锁头、继电器和接触器，防水锁头提高了系统防水防护等级；继电器放大控制信号使接触器断开或闭合实现对水泵的停止或启动运行。

其中，所述控制柜包含触摸操作屏、工作状态指示灯、报警指示灯和急停按钮。触摸操作屏作为人机界面，通过触摸操作屏实现对泵组系统参数设置，运行控制和状态监测。

其中，所述变频一体电机是由变频控制器和电机本体集成的一体式结构。

其中，泵组驱动系统包括2-6个并联的电机，其中至少包括一台变频一体电机和一台工频电机，其中：所述变频一体电机通过电源输出与主信号线连接至所述控制柜，所述并联设置的几台工频电机均通过电源输出与信号传输线连接至所述控制柜。

通过上述技术方案，本发明提供的泵组驱动系统用于在系统中2-6台电机驱动水泵并行运行时对系统实施控制。对泵组系统的控制，目前主要采用变频控制器，变频控制器内部的PID控制器通过运行变频电机和根据需求控制电机的速度调节水泵的转速，从而对泵组系统流量和压力进行调整。

当泵组系统的管网压力低于用户需要的设定压力时，变频控制器自动升高水泵的转速以满足系统压力要求，如果电机转速达到最大限制转速时管网压力仍低于用户需要的设定压力，水泵控制柜通过信号线把信号传递给系统中的其他水泵并调节其转速或启动，停止运行，直到水泵系统压力满足设定压力。而当泵组驱动系统中水泵以最小频率运行时，如果系统压力仍大于用户设定压力，则控制系统将让最近启动的水泵停机。如果检测到压力过高时没有正在运行的其它水泵，则当前泵将直接进入睡眠模式。

本发明的泵组驱动系统配置了变频一体电机和工频电机自动切换功能，用于均衡系统中所有电机的寿命，即：控制系统统计每台电机的运行小时数，并据此调整电机的启动顺序，运行累计时间数最低的电机将首先启动，运行累计时间最大的电机将最后启动。控制系统运行模式分为自动和手动，便于调试或者故障诊断和分析。

通过泵组驱动系统接受传感器参数、控制参数和系统保护参数。另外，泵组驱动系统还配置了查看当前变频控制器故障或供水系统故障信息以及历史故障信息等报警信息的功能。

当市政管网停水时，泵组驱动系统在液位控制器控制下自动停止运行，市政管网供水恢复后，自动启动重新恢复正常供水等停水停机功能。用户不用水或用水量很小时设备自动进入休眠状态(停机)并保持供水压力，用户恢复用水时系统自动唤醒，恢复正常供水。当小区停电时，由市政管网继续向低区用户供水，停电不停水。设备恢复供电后，自动启动，恢复正常供水的停电继续供水。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的泵组驱动系统原理示意图；

图2为本发明实施例所公开的变频一体电机示意图；

图3为本发明实施例所公开的工频电机示意图。

图中数字表示：

1.控制柜 2.变频一体电机 3.工频电机

4.电源输入 5.电源输出 6.主信号线

7.电源输出 8.电源输出 9.信号传输线

10.信号传输线 11.触摸操作屏 12.工作状态指示灯

13.报警指示灯 14.急停按钮 21.变频控制器

22.电机本体 31.防水锁头 32.继电器

33.接触器

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

以配置三台水泵的泵组驱动系统为例，图1为本发明泵组驱动系统原理示意图，如图所示，本发明的泵组驱动系统具体包括控制柜1、一台变频一体电机2、两台工频电机3、电源输入4、电源输出5、主信号线6、电源输出7、电源输出8、信号传输线9及信号传输线10。控制柜1包含触摸操作屏11、工作状态指示灯12、报警指示灯13和急停按钮14；参考图2，变频一体电机2由变频控制器21和电机本体22组成；参考图3，工频电机3上配置有防水锁头31、继电器32和接触器33，不包含变频控制器，因而其转速不可调，只能工频定速运行。由于工频电机不包含变频控制器，从而降低了泵组驱动系统的成本。

在泵组调试过程中，通过触摸操作屏11实现对泵组系统参数设置，运行控制和状态监测。工作状态指示灯12显示泵组系统的工作状态。当系统出现故障，报警指示灯13将闪烁，出现紧急情况，可以通过急停按钮14强制系统停止运行。

泵组系统运行过程中，电网通过电源输入4给控制柜1供电，控制柜1的电源输出5给变频一体电机2供电，电源输出7和电源输出8给工频电机3供电。控制柜1根据给水系统设定的压力值p和泵组出口压力传感器反馈的信号，通过运算后由主信号线6把信号传递给变频控制器21自动的调节电机本体22的转速，从而调节水泵的转速：当给水系统的管网压力p1低于用户需要的设定压力p时，变频控制器21自动调节电机22的转速以满足系统压力要求；如果电机转速达到最大限制转速时，管网压力p1仍低于用户需要的设定压力p，控制柜1通过信号传输线9或者信号传输线10把信号传递给工频电机3，工频电机3上配置的继电器32放大信号控制接触器33启动工频电机3定速运转，变频控制器21调节变频一体电机2的转速，直到给水系统输出压力p2＝p；当p2＞p时，变频控制器21调节变频一体电机2减速运行，如果变频一体电机2速度已经调到最低限定值，p2＞p，控制柜1通过信号传输线9或者信号传输线10把信号传递给工频电机3，继电器32放大信号控制接触器33停止电机3运转，变频控制器21调节变频一体电机2的转速，直到给水系统输出压力p2＝p；当p2＜p时，水泵加速运行；当p2＝p时，给水系统进行自动的无用水检测，然后自动停机；当p2＜p时，水泵自动恢复运行；当需要的设定压力p小于入口压力p1时，系统不启动，由市政给水管网直接给用户管网供水。控制柜1根据泵组系统反馈信号对泵组系统进行控制。控制柜1定时的获取变频一体电机22和工频电机3的运行状态，从而为精确控制给水系统的压力和流量。

图2为本发明变频一体电机2的示意图，变频控制器21和电机本体22集成一体，变频控制器21和电机本体22通过点、线或者面接触的方式连接。变频控制器21集成在电机上，从而减小了控制柜体积。

图3为本发明工频电机3的示意图，防水锁头31提高了防水的防护等级，继电器32对控制信号进行放大，实现接触器33的断开和闭合控制，启动或者停止工频电机3。

通过控制柜1可以方便的设置系统中传感器的最大量程、设定压力、传感器反馈类型、变频一体电机2的旋转方向、比例积分微分参数、采样周期、睡眠功能、休眠相关参数等比例积分微分参数，缺水保护开关、缺水保护重启延时、来水检测高压报警设定值等功能参数，过载保护电流、过压失速保护、限流、输入缺相保护、输出缺相保护等保护参数，并通过控制柜1与预设值进行对比分析并执行相应的动作。变频控制器21还能设置系统参数，如电机模式设置、电量、工作时间、状态等功能、系统启动自动开机功能、电机编号、电机锁定等功能设置与显示等。

本发明的泵组驱动系统运行模式分为自动和手动，手动模式便于调试或者故障诊断和分析。该泵组驱动系统还配置了系统故障或供水系统故障信息以及历史故障信息等报警信息的查询功能、市政管网停水保护功能、小流量休眠功能和停电不停水功能。当小区停电时，由市政管网继续向低区用户供水，设备恢复供电后，自动启动，恢复正常供水的停电继续供水。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种泵组驱动系统，其特征在于，其包括控制柜、至少一台变频一体电机及至少一台工频电机，所述变频一体机与工频电机并联连接至所述控制柜，所述控制柜连接有电源输入；

所述控制柜提供电源输出并发送控制信号给变频一体电机和工频电机，其包括：触摸操作屏、工作状态指示灯、报警指示灯和急停按钮；

所述变频一体电机包括集成一体式的变频控制器和电机本体；

所述工频电机配置有防水锁头、继电器和接触器。

2.根据权利要求1所述的泵组驱动系统，其特征在于，所述变频一体电机通过电源输出及主信号线连接至所述控制柜。

3.根据权利要求1所述的泵组驱动系统，其特征在于，所述工频电机通过电源输出及信号传输线连接至所述控制柜。

4.根据权利要求1-3任一项所述的泵组驱动系统，其特征在于，包含2-6台电机并联连接至所述控制柜，其中包括至少一台变频一体电机和至少一台工频电机。