CN106609745A - 一种双变频恒压供水控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双变频恒压供水控制系统和控制方法，该控制系统包括：控制处理器PLC、第一变频器、第二变频器、N台水泵、第一交流接触器、第二交流接触器和转换开关。所述控制处理器PLC连接于所述第一变频器与第二变频器，其中所述第一变频器与第二变频器并联连接，所述第一变频器的输出端接有所述第一交流接触器，所述第二变频器的输出端接有所述第二交流接触器，其中所述第一交流接触器与所述第二交流接触器相连，所述水泵的数量N为≥2的整数。

Description

一种双变频恒压供水控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及供水系统领域，特别涉及一种双变频恒压供水控制系统和控制方法。

背景技术

目前，现有的变频恒压供水系统一般都是一台变频器带几台主泵，设备启动后，一台主泵在变频器的控制下变频运行，当供水压力达到设定值且流量与水量平衡时，水泵电机稳定在某一转速。当用水量增加时，水泵将按变频器设定的速率加速至另一稳定转速。当变频水泵达到最大转速后，用水量仍在增加时，系统将变频泵切换至工频运行，然后变频器切换到另一台主泵变频运行。以此循环，直到满足供水压力。

当变频水泵应用水量减少而降低水泵转速后，用水量进一步减少，系统将关闭一台工频泵。直到剩一台变频泵运行。当无人用水时，系统自动进入睡眠状态。当系统压力下降至唤醒压力时，水泵自动投入运行。

现有的变频恒压供水系统在变频器无故障时都能正常工作满足供水需求，但当变频器出现故障不能正常运行时，变频泵将停止工作，只剩工频泵运行，系统不会因为用水量的变化而改变泵的运行频率。当用水量减少时，易造成出水管道的压力过大而爆管；当用水量增大时，易造成供水压力不足。这些都将给整个供水系统管道带来巨大威胁，严重影响人们的正常生活。

为了解决上述问题，本发明采用了新的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种实用的双变频恒压供水控制系统和控制方法，该控制系统可在两个变频器之间进行切换，能够保证整个系统的正常运作，同时该控制方法可检测水泵和变频器的运行情况，若达到发生故障的指标，控制处理器PLC可进行相应处理，确保整个系统工作的安全性和有效性。

在本发明的第一方面，提供一种双变频恒压供水控制系统，该控制系统包括：控制处理器PLC、第一变频器、第二变频器、N台水泵、第一交流接触器、第二交流接触器和转换开关；

所述控制处理器PLC连接于所述第一变频器与第二变频器，用于操控所述转换开关从而对所述第一变频器与第二变频器进行切换，其中所述第一变频器与第二变频器并联连接；

所述第一变频器的输出端连接于所述第一交流接触器，所述第二变频器的输出端连接于所述第二交流接触器，并且所述第一交流接触器与所述第二交流接触器相连；以及

所述水泵的数量N为≥2的整数。

在另一优选例中，所述第一变频器与第二变频器的电源输入端上均接有断路器。

在另一优选例中，所述水泵的外部电路线上设有热继电器、两个交流接触器和断路器，其中一个所述交流接触器一端与所述第一交流接触器相连，另一端与所述水泵相连；而另一个所述交流接触器一端与所述热继电器相连，另一端与所述断路器相连。

在另一优选例中，所述控制系统还包括双回路显示仪PSC，用于显示系统设定压力和反馈压力，其中所述双回路显示仪PSC一端连接于所述第一变频器，另一端连接于所述控制处理器PLC。

在另一优选例中，所述控制系统还包括第一开关电源和第二开关电源，其中所述第一开关电源用于给电位器供电，所述第二开关电源用于给远传压力表供电。

在另一优选例中，所述第一变频器的负载电路与所述第二变频器的负载电路分别设有中间继电器和指示灯。

在另一优选例中，所述水泵的数量N的范围为3-10的整数。

在本发明的第二方面，提供一种双变频恒压供水控制方法，该控制方法包括步骤:

(a)提供所述的恒压供水控制系统，

并且在所述控制系统中，在所述水泵的外部电路线上设有热继电器、两个交流接触器和断路器，其中将一个所述交流接触器一端连接于所述第一交流接触器，另一端连接于所述水泵，将另一个所述交流接触器一端连接于所述热继电器，另一端连接于所述断路器；

(b)当水泵工频运行时，通过所述热继电器检测所述水泵的运行情况，当所述热继电器检测到所述水泵的电流超过整定电流值，停止所述水泵运作并报警；和/或当所述水泵变频运行时，通过所述第一变频器或第二变频器检测所述水泵的运行情况，当所述第一变频器或第二变频器检测到所述水泵的电流大于额定电流的20％，停止所述水泵运作并报警；

(c)当所述第一变频器或第二变频器发生故障切换以及在定时轮换切换所述第一变频器和第二变频器时，利用所述控制处理器PLC进行变频器间切换；

其中，所述的步骤(b)和(c)的次序可互换。

在另一优选例中，所述方法还包括选自下组的一个或多个特征:

(i)所述的控制系统中，在所述第一变频器与第二变频器的电源输入端上均接有断路器；并且，所述方法包括：通过所述断路器控制所述第一变频器的供电和/或第二变频器的供电；

(ii)所述的控制系统中，在所述控制系统中设有双回路显示仪PSC，其中所述双回路显示仪PSC一端连接于所述第一变频器，另一端连接于所述控制处理器PLC；并且所述方法还包括：通过所述双回路显示仪PSC显示所述系统的设定压力和反馈压力；

(iii)所述的控制系统中，在所述控制系统中设有电位器、远传压力表、第一开关电源和第二开关电源；并且所述方法包括：通过所述第一开关电源给所述电位器供电，以及通过所述第二开关电源给所述远传压力表供电。

在另一优选例中，步骤(c)中，所述的故障切换包括：当工作的第一变频器或第二变频器发生故障时，通过设置于在所述第一变频器或第二变频器的负载电路上的指示灯，发出故障信号，并通过所述控制处理器PLC进行变频器间切换；和/或

在步骤(c)中，所述定时轮换切换包括：基于所述控制处理器PLC中设置的轮换时间程序，对所述第一变频器和第二变频器进行切换。

附图说明

图1为实施例1中的一种双变频恒压供水控制系统的结构示意图；

图2为实施例1中的一种双变频恒压供水控制系统的结构示意图；

图3为实施例1中的一种双变频恒压供水控制系统的结构示意图；

图4为实施例1中的控制处理器PLC进行变频器间切换的流程示意图。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种双变频恒压供水控制系统和控制方法，该系统在只有一台变频器的系统上增加了一台备用变频器、断路器、交流接触器和转换开关，两个变频器其中之一发生故障时，控制处理器PLC可在两个变频器之间进行切换，保证整个系统的正常运作，令热继电器或变频器检测水泵的运行情况，令变频器的负载电路上的中间继电器和指示灯检测变频器的运行情况，若达到发生故障的指标，控制处理器PLC可进行相应处理，确保系统能够安全有效地进行运作。

控制系统

本发明提供了一种双变频恒压供水控制系统，该控制系统包括：控制处理器PLC、第一变频器1、第二变频器2、N台水泵(图中未画出)、第一交流接触器3、第二交流接触器4和转换开关5。

本发明中，所述控制处理器PLC连接于所述第一变频器1与第二变频器2，用于操控所述转换开关5从而对所述第一变频器1与第二变频器2进行切换，其中所述第一变频器1与第二变频器2并联连接。

本发明中，所述第一变频器1的输出端连接于所述第一交流接触器3，所述第二变频器2的输出端连接于所述第二交流接触器4，并且所述第一交流接触器3与所述第二交流接触器4相连。

本发明中，所述水泵的数量N为≥2的整数。

本发明中，优选地，所述第一变频器1与第二变频器2的电源输入端上均接有断路器6。

在另一优选例中，所述水泵的外部电路线上设有热继电器7、两个交流接触器8和断路器6，其中一个所述交流接触器8一端与所述第一交流接触器3相连，另一端与所述水泵相连；而另一个所述交流接触器8一端与所述热继电器7相连，另一端与所述断路器6相连。

在另一优选例中，所述控制系统还包括双回路显示仪PSC，用于显示系统设定压力和反馈压力，其中所述双回路显示仪PSC一端连接于所述第一变频器1，另一端连接于所述控制处理器PLC。

在另一优选例中，所述控制系统还包括第一开关电源9和第二开关电源10，其中所述第一开关电源9用于给电位器(RT，图中未画出)供电，所述第二开关电源10用于给远传压力表(PT，图中未画出)供电。

在另一优选例中，所述第一变频器1的负载电路与所述第二变频器2的负载电路分别设有中间继电器11和指示灯12。

在另一优选例中，所述水泵的数量N的范围为2-15的整数。

在另一优选例中，所述水泵的数量N的范围为3-10的整数。

控制方法

本发明提供了一种双变频恒压供水控制方法，该控制方法包括步骤:

(a)提供所述的恒压供水控制系统，

并且在所述控制系统中，在所述水泵的外部电路线上设有热继电器7、两个交流接触器8和断路器6，其中将一个所述交流接触器8一端连接于所述第一交流接触器3，另一端连接于所述水泵，将另一个所述交流接触器8一端连接于所述热继电器7，另一端连接于所述断路器6；

(b)当水泵工频运行时，通过所述热继电器7检测所述水泵的运行情况，当所述热继电器7检测到所述水泵的电流超过整定电流值，停止所述水泵运作并报警；和/或当所述水泵变频运行时，通过所述第一变频器1或第二变频器2检测所述水泵的运行情况，当所述第一变频器1或第二变频器2检测到所述水泵的电流大于额定电流的20％，停止所述水泵运作并报警；

(c)当所述第一变频器1或第二变频器2发生故障切换以及在定时轮换切换所述第一变频器1和第二变频器2时，利用所述控制处理器PLC进行变频器间切换。

在另一优选例中，所述方法还包括选自下组的一个或多个特征:

(i)所述的控制系统中，在所述第一变频器1与第二变频器2的电源输入端上均接有断路器6；并且，所述方法包括：通过所述断路器6控制所述第一变频器1的供电和/或第二变频器2的供电；

(ii)所述的控制系统中，在所述控制系统中设有双回路显示仪PSC，其中所述双回路显示仪PSC一端连接于所述第一变频器1，另一端连接于所述控制处理器PLC；并且所述方法还包括：通过所述双回路显示仪PSC显示所述系统的设定压力和反馈压力；

(iii)所述的控制系统中，在所述控制系统中设有电位器(RT)、远传压力表(PT)、第一开关电源9和第二开关电源10；并且所述方法包括：通过所述第一开关电源9给所述电位器供电，以及通过所述第二开关电源10给所述远传压力表供电。

在另一优选例中，步骤(c)中，所述的故障切换包括：当工作的第一变频器1或第二变频器2发生故障时，通过设置于在所述第一变频器1或第二变频器2的负载电路上的指示灯12，发出故障信号，并通过所述控制处理器PLC进行变频器间切换；和/或

在步骤(c)中，所述定时轮换切换包括：基于所述控制处理器PLC中设置的轮换时间程序，对所述第一变频器1和第二变频器2进行切换。

本发明的主要优点包括：

(a)该控制系统设有一个备用变频器，两个变频器其中之一发生故障时，控制处理器PLC可在两个变频器之间进行切换，能够保证整个系统的正常运作；

(b)该系统的现有模块可检测水泵和变频器的运行情况，若达到发生故障的指标，控制处理器PLC可进行相应处理，确保系统能够安全有效地进行运作；

(c)日常使用该系统的变频器时可进行定时轮换切换，避免因长时间使用一台变频器而导致该变频器老化受损，从而影响系统的正常工作。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例1

本实施例采用如图1-3所示的控制系统并对该系统进行供水控制。如图1-3所示，该控制系统包括：控制处理器PLC、第一变频器1、第二变频器2、3台水泵、第一交流接触器3、第二交流接触器4和转换开关5。

本实施例中，所述控制处理器PLC连接于所述第一变频器1与第二变频器2，其中所述第一变频器1与第二变频器2并联连接。

所述第一变频器1的输出端接有所述第一交流接触器3，所述第二变频器2的输出端接有所述第二交流接触器4，其中所述第一交流接触器3与所述第二交流接触器4相连，所述第一变频器1与第二变频器2的电源输入端上均接有断路器6，所述第一变频器1的负载电路与第二变频器2的负载电路分别设有中间继电器11和指示灯12。

所述水泵的外部电路线上设有热继电器7、两个交流接触器8和断路器6，其中一个所述交流接触器8一端与所述第一交流接触器3相连，另一端与所述水泵相连，另一个所述交流接触器8一端与所述热继电器7相连，另一端与所述断路器6相连。

所述控制系统还包括双回路显示仪PSC，所述双回路显示仪PSC一端连接于所述第一变频器1，另一端连接于所述控制处理器PLC。

所述控制系统还包括第一开关电源9和第二开关电源10。

本实施例中，由转换开关5选择主备用变频器，若选择第一变频器1主用，第二变频器2备用，通过PLC程序编写，第一交流接触器3线圈得电，第一交流接触器3主触头吸合，第一变频器1投入运行，当第一变频器1发生故障时，第一交流接触器3失电，主触头断开，同时第二交流接触器4得电，主触头吸合，第二变频器2投入运行，在此过程中，控制水泵的交流接触器8不发生动作，水泵保持原有工作状态，变频泵在第二变频器2投入运行时，频率逐渐增大，直至供水压力达到设定压力时，变频泵稳定在某一转速，系统恢复正常运行。当选择第二变频器2为主用，第一变频器1为备用时工作原理一致。

本实施例对该系统进行供水控制，方法如下：

(a)提供所述的恒压供水控制系统，

并且在所述控制系统中，在所述水泵的外部电路线上设有热继电器7、两个交流接触器8和断路器6，其中将一个所述交流接触器8一端连接于所述第一交流接触器3，另一端连接于所述水泵，将另一个所述交流接触器8一端连接于所述热继电器7，另一端连接于所述断路器6；

在所述第一变频器1与第二变频器2的电源输入端上均接有断路器6；并且，通过所述断路器6控制所述第一变频器1的供电和/或第二变频器2的供电；

在所述控制系统中设有双回路显示仪PSC，其中所述双回路显示仪PSC一端连接于所述第一变频器1，另一端连接于所述控制处理器PLC；并且通过所述双回路显示仪PSC显示所述系统的设定压力和反馈压力；

在所述控制系统中设有电位器、远传压力表、第一开关电源9和第二开关电源10；并且，通过所述第一开关电源9给所述电位器供电，以及通过所述第二开关电源10给所述远传压力表供电；

(b)当水泵工频运行时，通过所述热继电器7检测所述水泵的运行情况，当所述热继电器7检测到所述水泵的电流超过整定电流值，停止所述水泵运作并报警；和/或当所述水泵变频运行时，通过所述第一变频器1或第二变频器2检测所述水泵的运行情况，当所述第一变频器1或第二变频器2检测到所述水泵的电流大于额定电流的20％，停止所述水泵运作并报警；

(c)当所述第一变频器1或第二变频器2发生故障切换以及在定时轮换切换所述第一变频器1和第二变频器2时，利用所述控制处理器PLC进行变频器间切换；

其中，所述的故障切换包括：当工作的第一变频器1或第二变频器2发生故障时，通过设置于在所述第一变频器1或第二变频器2的负载电路上的指示灯12，发出故障信号，并通过所述控制处理器PLC进行变频器间切换；和/或基于所述控制处理器PLC中设置的轮换时间程序，对所述第一变频器1和第二变频器2进行切换，具体工作流程示意图如图4所示。

相关技术人员在一年时间里对现场10套实施例1的系统进行跟踪调查，获得一些结果如下：

该系统中的双变频器发生故障的平均总次数为0.3次，平均每发生一次故障需要修复时间为5天，故障率为0.41％，工作效率为100％，使用方便性强。

对比例1

对比例1采用两个独立的供水系统(两个独立的供水系统中的变频器和水泵的规格与实施例1一样)，其中a系统为单变频器+1台水泵，b系统为单变频器+2台水泵。

相关技术人员在一年时间里分别对现场10套a系统和10套b系统进行跟踪调查，获得一些结果如下：

a系统中的单变频器发生故障的平均次数为0.6次，平均每发生一次故障需要修复时间为5天，故障率为0.82％，工作效率为99.18％，使用方便性较强；

b系统中的单变频器发生故障的平均次数为0.6次，平均每发生一次故障需要修复时间为5天，故障率为0.82％，工作效率为99.18％，使用方便性较强。

对比例2

对比例2采用c系统(c系统中的变频器和水泵的规格与实施例1一样)，其中c系统为单变频器+3台水泵。

相关技术人员在一年时间里对现场10套c系统进行跟踪调查，获得一些结果如下：

c系统中的单变频器发生故障的平均次数为0.8次，平均每发生一次故障需要修复时间为5天，故障率为1.09％，工作效率为98.91％，使用方便性中等。

本实施例1相比于对比例1可知，在一台变频器带1-2台泵运行时，故障率相差不大，略有提高。实施例1中虽全年有一台变频器发生过0.3次故障，但故障期间，系统启用备用变频器仍可以正常运行，全年365天持续正常工作，因此工作效率达到100％。而对比例1中变频器发生过0.6次故障，全年有3天不能正常供水，变频器的故障率为0.82％，高于实施例1中0.41％。工作效率为99.18％低于实施例1中的100％。

本实施例1相比于对比例2可知，在变频器型号、泵的规格台数相同的情况下，使用一台变频器发生过0.8次故障，全年有4天不能正常供水。增加一台备用变频器能使对比例2中的故障率从1.09％下降到0.41％，工作效率达到100％，大大减少变频器的故障率，提高系统的工作效率。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种双变频恒压供水控制系统，其特征在于，该控制系统包括：控制处理器PLC、第一变频器(1)、第二变频器(2)、N台水泵、第一交流接触器(3)、第二交流接触器(4)和转换开关(5)；

所述控制处理器PLC连接于所述第一变频器(1)与第二变频器(2)，用于操控所述转换开关(5)从而对所述第一变频器(1)与第二变频器(2)进行切换，其中所述第一变频器(1)与第二变频器(2)并联连接；

所述第一变频器(1)的输出端连接于所述第一交流接触器(3)，所述第二变频器(2)的输出端连接于所述第二交流接触器(4)，并且所述第一交流接触器(3)与所述第二交流接触器(4)相连；以及

所述水泵的数量N为≥2的整数。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一变频器(1)与第二变频器(2)的电源输入端上均接有断路器(6)。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述水泵的外部电路线上设有热继电器(7)、两个交流接触器(8)和断路器(6)，其中一个所述交流接触器(8)一端与所述第一交流接触器(3)相连，另一端与所述水泵相连；而另一个所述交流接触器(8)一端与所述热继电器(7)相连，另一端与所述断路器(6)相连。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括双回路显示仪PSC，用于显示系统设定压力和反馈压力，其中所述双回路显示仪PSC一端连接于所述第一变频器(1)，另一端连接于所述控制处理器PLC。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括第一开关电源(9)和第二开关电源(10)，其中所述第一开关电源(9)用于给电位器供电，所述第二开关电源(10)用于给远传压力表供电。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一变频器(1)的负载电路与所述第二变频器(2)的负载电路分别设有中间继电器(11)和指示灯(12)。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述水泵的数量N的范围为3-10的整数。

8.一种双变频恒压供水控制方法，其特征在于，该控制方法包括步骤:

(a)提供权利要求1所述的恒压供水控制系统，

并且在所述控制系统中，在所述水泵的外部电路线上设有热继电器(7)、两个交流接触器(8)和断路器(6)，其中将一个所述交流接触器(8)一端连接于所述第一交流接触器(3)，另一端连接于所述水泵，将另一个所述交流接触器(8)一端连接于所述热继电器(7)，另一端连接于所述断路器(6)；

(b)当水泵工频运行时，通过所述热继电器(7)检测所述水泵的运行情况，当所述热继电器(7)检测到所述水泵的电流超过整定电流值，停止所述水泵运作并报警；和/或当所述水泵变频运行时，通过所述第一变频器(1)或第二变频器(2)检测所述水泵的运行情况，当所述第一变频器(1)或第二变频器(2)检测到所述水泵的电流大于额定电流的20％，停止所述水泵运作并报警；

(c)当所述第一变频器(1)或第二变频器(2)发生故障切换以及在定时轮换切换所述第一变频器(1)和第二变频器(2)时，利用所述控制处理器PLC进行变频器间切换；

其中，所述的步骤(b)和(c)的次序可互换。

9.根据权利要求8所述的供水控制方法，其特征在于，所述方法还包括选自下组的一个或多个特征:

(i)所述的控制系统中，在所述第一变频器(1)与第二变频器(2)的电源输入端上均接有断路器(6)；并且，所述方法包括：通过所述断路器(6)控制所述第一变频器(1)的供电和/或第二变频器(2)的供电；

(ii)所述的控制系统中，在所述控制系统中设有双回路显示仪PSC，其中所述双回路显示仪PSC一端连接于所述第一变频器(1)，另一端连接于所述控制处理器PLC；并且所述方法还包括：通过所述双回路显示仪PSC显示所述系统的设定压力和反馈压力；

(iii)所述的控制系统中，在所述控制系统中设有电位器、远传压力表、第一开关电源(9)和第二开关电源(10)；并且所述方法包括：通过所述第一开关电源(9)给所述电位器供电，以及通过所述第二开关电源(10)给所述远传压力表供电。

10.根据权利要求8所述的供水控制方法，其特征在于，步骤(c)中，所述的故障切换包括：当工作的第一变频器(1)或第二变频器(2)发生故障时，通过设置于在所述第一变频器(1)或第二变频器(2)的负载电路上的指示灯(12)，发出故障信号，并通过所述控制处理器PLC进行变频器间切换；和/或

在步骤(c)中，所述定时轮换切换包括：基于所述控制处理器PLC中设置的轮换时间程序，对所述第一变频器(1)和第二变频器(2)进行切换。