CN107143490A - 泵组控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泵组控制系统，系统包括水泵、水池、管路、参数设置模块、水位测量模块和系统控制模块，系统控制模块，用于接收水位测量模块传送的测量和计算后的数据，并根据所述数据控制系统的运行。本发明的泵组能源效率自动化控制系统及其控制方法，能自动测量和预测管路系统的流量需求，控制整个泵组系统大部分时间高效率区间运行。与现有的水泵控制系统相比，可以节能12‑25%。

Description

泵组控制系统

技术领域

本发明涉及一种水泵利用的系统，特别是涉及一种泵组控制系统。

背景技术

目前工商业及民用水泵利用的控制系统主要采用以下两种控制方式：1、工频运行，水泵电机不调速；2、变频运行，利用变频器控制水泵的转速。但是，以上两种方式的缺陷是不节能或节能特性不明显，具体原因是：1、对于工频运行的水泵，泵的运行参数无法与管路系统要求完全匹配；2、对于变频运行的水泵，泵的运行参数只能与管路系统要求部分匹配，无法将水泵始终控制在高能效区运行。

发明内容

为了克服目前工业及民用水泵利用系统存在的上述缺陷，本发明提供了一种泵组控制系统制方法，适用于各种类型的水泵，通过PLC控制，使泵组实现高效率运行。本发明的泵组能源效率自动化控制系统及其控制方法包括控制系统、控制软件和泵组系统，控制系统通过检测管路系统中的流量需求信号、泵的运行状态信号，经过逻辑分析，判断管路系统的流量需求趋势，PLC根据预先设定的水泵最佳能效区间，自动给定运行频率，实现泵组的高效节能运行控制。本发明的泵组能源效率自动化控制系统由多台水泵组成，泵的数量最多可以为10台或者更多，一般以2-3台比较适宜。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种泵组能源效率自动化控制系统，包括水泵、水池、管路、参数设置模块、水位测量模块和系统控制模块，

所述参数设置模块，用于预先设置所述水泵及管路的特性参数和控制参数；

所述水位测量模块，用于每隔一定的时间测量、判断、计算出高位水池水位、流量需求趋势和系统瞬时流量，并将所述测量、判断、计算出的数据发送系统控制模块；

系统控制模块，用于接收水位测量模块传送的测量和计算后的数据，并根据所述数据控制系统的运行。

当所述系统控制模块接收到的数据为L_L ＜ L ＜L_H时，为节能运行方式，优选执行下述操作：

⑴当 A↓且Q_L ＜ B ＜ Q_H 时：Q = B

⑵当 A↓且B ≤Q_L时：Q = Q_L

⑶当 A↓且B ≥Q_H时：Q = Q_H

⑷当 A↑且Q_L ＜ B ＜ Q_H时：Q = 1.05B

⑸当 A↑且B ≤Q_L时：Q = Q_L

⑹当 A↑且B ≥Q_H时：Q = 1.05 Q_H

上述公式中各个参数的含义为：

L实际运行水位，L_L下限水位， L_H上限水位，Q水泵实际运行流量， Q_H水泵上限流量， Q_L水泵下限流量，A流量需求趋势，B瞬时流量。

当所述系统控制模块接收到的数据为L ≤ L_L时，优选执行下述操作：

⑴B≤Q₀ ：Q= Q₀，水位达到L_M 时，转入权利要求2所述的节能运行方式；

⑵B＞Q₀ ：主泵工频运行，开启备用水泵，二台并列运行，直到水位达到L_M 时 ，停备用泵，转入权利要求2所述的节能运行方式；

上述公式中各个参数的含义为：

L_M平均水位，Q₀水泵工频流量。

当所述系统控制模块接收到的数据为L≥L_H时，优选执行下述操作：

主泵转入睡眠状态，直到水位达到L_M 时，系统控制模块唤醒主泵；

上述公式中各个参数的含义为：

L_M平均水位。

所述泵组能源效率自动化控制系统的系统控制模块优选通过PLC实现，所述PLC的输入模块接收泵组系统的流量需求信号、变频器的运行参数、泵的切换和停泵信号，PLC的输出模块向变频器输出运行频率信号，向触摸屏输出适时运行参数和故障保护信息；变频器根据PLC给定的运行频率信号控制泵电动机转速，同时向PLC输出实时运行参数信号触摸屏显示实时运行参数和预置参数、系统保护及故障信息，同时向上位机传输数据；感应测量回路将管路系统的流量需求信号反馈给PLC。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种泵组能源效率自动化控制方法，包括以下步骤：

预先设置水泵及管路的特性参数和控制参数；

每隔一定的时间测量、判断、计算出高位水池水位、流量需求趋势和系统瞬时流量；

根据测量、判断、计算出高位水池水位、流量需求趋势和系统瞬时流量控制泵组的运行。

当测量、判断、计算出的数据为L_L ＜ L ＜L_H时，为节能运行方式，优选执行下述操作：

⑴当 A↓且Q_L ＜ B ＜ Q_H 时：Q = B

⑵当 A↓且B ≤Q_L时：Q = Q_L

⑶当 A↓且B ≥Q_H时：Q = Q_H

⑷当 A↑且Q_L ＜ B ＜ Q_H时：Q = 1.05B

⑸当 A↑且B ≤Q_L时：Q = Q_L

⑹当 A↑且B ≥Q_H时：Q = 1.05 Q_H

上述公式中各个参数的含义为：

L实际运行水位，L_L下限水位， L_H上限水位，Q水泵实际运行流量， Q_H水泵上限流量， Q_L水泵下限流量，A流量需求趋势，B瞬时流量。

当测量、判断、计算出的数据为L ≤ L_L时，优选执行下述操作：

⑴B≤Q₀ ：Q= Q₀，水位达到L_M 时，转入权利要求7所述的节能运行方式；

⑵B＞Q₀ ：主泵工频运行，开启备用水泵，二台并列运行，直到水位达到L_M 时 ，停备用泵，转入权利要求7所述的节能运行方式；

上述公式中各个参数的含义为：

L_M平均水位，Q₀水泵工频流量。

当测量、判断、计算出的数据为L≥L_H时，优选执行下述操作：

主泵转入睡眠状态，直到水位达到L_M 时，系统控制模块唤醒主泵；

上述公式中各个参数的含义为：

L_M平均水位。

所述方法通过可以PLC实现，所述PLC的输入模块接收泵组系统的流量需求信号、变频器的运行参数、泵的切换和停泵信号，PLC的输出模块向变频器输出运行频率信号，向触摸屏输出适时运行参数和故障保护信息；变频器根据PLC给定的运行频率信号控制泵电动机转速，同时向PLC输出实时运行参数信号触摸屏显示实时运行参数和预置参数、系统保护及故障信息，同时向上位机传输数据；感应测量回路将管路系统的流量需求信号反馈给PLC。

本发明的泵组能源效率自动化控制系统及其控制方法，能自动测量和预测管路系统的流量需求，控制整个泵组系统大部分时间高效率区间运行。与现有的水泵控制系统相比，可以节能10-30%。

附图说明

图1为本发明实施例所述的L_L ＜ L ＜L_H时系统流程图；

具体实施方式

为了克服目前工业及民用水泵利用系统存在的上述缺陷，本发明提供了一种泵组控制系统制方法，适用于各种类型的水泵，通过PLC控制，使泵组实现高效率运行。本发明的泵组能源效率自动化控制系统及其控制方法包括控制系统、控制软件和泵组系统，控制系统通过检测管路系统中的流量需求信号、泵的运行状态信号，经过逻辑分析，判断管路系统的流量需求趋势，PLC根据预先设定的水泵最佳能效区间，自动给定运行频率，实现泵组的高效节能运行控制。本发明的泵组能源效率自动化控制系统由多台水泵组成，泵的数量最多可以为10台或者更多，一般以2-3台比较适宜。

本发明提供了一种泵组控制系统制方法，适用于各种类型的水泵，通过PLC控制，使泵组实现高效率运行。

本发明所称的PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（InternationalElectrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为:可程式逻辑控制器是一种数位运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

本发明的泵组能源效率自动化控制系统及其控制方法包括控制系统、控制软件和泵组系统，控制系统通过检测管路系统中的流量需求信号、泵的运行状态信号，经过逻辑分析，判断管路系统的流量需求趋势，PLC根据预先设定的水泵最佳能效区间，自动给定运行频率，实现泵组的高效节能运行控制。本发明的泵组能源效率自动化控制系统由多台水泵组成，泵的数量最多可以为1～10台或者更多，一般以2-3台比较适宜。

如图1所示，为本发明实施例所述的系统流程图，本发明的泵组能源效率自动化控制系统及其控制方法是这样工作的：

参数定义：

1、水位：

实际运行水位：L

下限水位：L_L

平均水位：L_M

上限水位：L_H

2、水泵流量：

实际运行流量：Q

上限流量：Q_H

下限流量：Q_L

工频流量：Q₀

3、流量需求趋势：A

4、瞬时流量：B

预先设置水泵及管路系统的特性参数和控制参数，水位测量系统每隔一定的时间测量、判断并计算出高位水池水位L、流量需求趋势A和系统瞬时流量B，并据此控制系统的运行。

逻辑控制过程为：

1、如果L_L ＜ L ＜L_H，节能运行

⑴当 A↓且Q_L ＜ B ＜ Q_H 时：Q = B

⑵当 A↓且B ≤Q_L时：Q = Q_L

⑶当 A↓且B ≥Q_H时：Q = Q_H

⑷当 A↑且Q_L ＜ B ＜ Q_H时：Q = 1.05B

⑸当 A↑且B ≤Q_L时：Q = Q_L

⑹当 A↑且B ≥Q_H时：Q = 1.05 Q_H

2、如果 L ≤ L_L

⑴B≤Q₀：Q= Q₀，水位达到L_M 时，转入节能运行方式

⑵B＞Q₀：主泵工频运行，开启备用水泵，二台并列运行，直到水位达到L_M 时 ，停备用泵，转入节能运行。

3、如果L≥L_H

主泵转入睡眠状态，直到水位达到L_M 时，唤醒主泵。同时本发明还通过对主泵运行时间的监控，实现主泵与备用泵的互换，使主泵和备用泵的运行时间均匀分配。

Claims (3)

1.一种泵组控制系统，其特征在于，当所述系统控制模块接收到的数据为L_L ＜ L ＜L_H时，为节能运行方式，执行下述操作：

⑴当 A↓且Q_L ＜ B ＜ Q_H时：Q = B

⑵当 A↓且B ≤Q_L时：Q = Q_L

⑶当 A↓且B ≥Q_H时：Q = Q_H

⑷当 A↑且Q_L ＜ B ＜ Q_H时：Q = 1.05B

⑸当 A↑且B ≤Q_L时：Q = Q_L

⑹当 A↑且B ≥Q_H时：Q = 1.05 Q_H

上述公式中各个参数的含义为：

L实际运行水位，L_L下限水位， L_H上限水位，Q水泵实际运行流量， Q_H水泵上限流量， Q_L水泵下限流量，A流量需求趋势，B瞬时流量。

2.根据权利要求1所述泵组控制系统，其特征在于，当所述系统控制模块接收到的数据为L ≤ L_L时，执行下述操作：

⑴B≤Q₀ ：Q= Q₀，水位达到L_M 时，转入权利要求2所述的节能运行方式；

⑵B＞Q₀ ：主泵工频运行，开启备用水泵，二台并列运行，直到水位达到L_M 时 ，停备用泵，转入权利要求2所述的节能运行方式；

上述公式中各个参数的含义为：

L_M平均水位，Q₀水泵工频流量。

3.根据权利要求1所述泵组控制系统，其特征在于，当所述系统控制模块接收到的数据为L≥L_H时，执行下述操作：

主泵转入睡眠状态，直到水位达到L_M 时，系统控制模块唤醒主泵；

上述公式中各个参数的含义为：

L_M平均水位。