CN1075764A - 微机控制变频调速补偿式给水系统 - Google Patents

Abstract

本发明给水系统，包括有水箱、供水管，安装在供 水总管上的小型补偿罐，多台水泵、在供水总管上设 有用于反映供水管道实际压力的压力传感器，系统 中还有一微机控制器10，通过采集当前供水管道压 力及变频器工作参数，与设定压力和小流量停机参数 等比较判断供水状态，控制水泵的投入/摘除、跟踪 管道流量及压力变化，实现按管网特性曲线和水泵运 行特性曲线控制系统供水工作，采用小型补偿罐7实 现小流量停机维持供水，使水泵运行和供水工作处于 最佳和最合理状态，使系统能耗大大降低。

Description

本发明涉及的是一有微机控制的给水设备。

目前自来水局部二次加压给水设备主要有气压给水设备，模拟调节控制的变频调速给水设备、微机控制的变频调速给水设备。气压给水设备由于体积大，占地面积大，设备笨重，水泵频繁启动引起供水压力波动及造成管网器件损耗较大等方面的缺点和不足，逐渐已被变频调速给水设备取代。但是，无论是恒压供水，或者变压供水，无论是模拟调节器控制，还是微机控制，为满足设定压力供水，水泵必须连续不间断工作运行，而且在不用水或小流量用水时，水泵依然处于较高的转速运行，以保持静扬程。这无疑是一极大的能源浪费，而且加速设备磨损，降低设备使用寿命。为克服上述缺点CN90102091专利申请公开了一种“自动调速变压给水设备”，其由一台电机水泵，变频调速器，在供水管道上设置差压变送器，压力控制器、小型调节罐构成，当流量变化时，差压变送器的信号相应变化，并以此控制变频调速器控制水泵转速，这种供水设备仅能实现控制单台水泵，在此基础上增设一个小型调节罐，只有当流量为零时压力控制器才能控制变频调速器停机使水泵停止工作，以小型调节罐补偿供水，以求得节电的目的，但其只能是对单台水泵简单控制，其无论在控制方式上还是系统参数方式上都存有许多缺点，如差压变送器指示和控制精度低，压力控制器的压力设定没有参考点，不可能按供水管道特性曲线和水泵运行特性曲线精确控制调速和精确制定和设置小流量特定停机点，不能实现小流量参数自整定，只能控制一台水泵供水，电机和水泵时常处于低效区工作，这些问题得不到解决不但影响设备正常合理运行，而且不能切实解决能耗问题，甚至造成不必要的能耗。

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种微机控制变频调速补偿式给水系统，它能实时监控设备运行和供水状况，使水泵运行供水处于最佳状况，使供水和水泵运行符合供水管网特性曲线和水泵运行特性曲线，以多台电机水泵并联供水并实现对其投入/摘除运行、调速自动控制。

本发明供水系统包括有电机水泵、供水管道、变频调速器，安装在供水总管路上的小型补偿罐、其主要特征在于有两台以上并联的水泵，在供水总管上设有用于反映供水管网实际压力的压力传感器，系统中还有一微机控制器，在供水过程中微机控制器实时采集当前供水管道实际压力值及变频调速器的工作参数，与系统设定压力比较通过内部程序判定当前水泵是否已处于低效或无效工作区，判定目前是否处于小流量状态;确定是否启动/停止当前工作运行水泵，确定是否增减工作水泵;由中央处理器发出指令控制水泵运行状态控制执行机构调整各水泵的运行状态;中央处理器将经PI运算得出的调节值输出给变频调速器控制当前调速运行泵转速，跟踪管网压力变化。

图1是本发明系统结构示意图。

图2是本发明微机控制系统结构框图。

下面进一步详细说明本发明：

本发明供水系统结构如图1所示，包括有进水管1、水箱2、电机水泵3、4、5，逆止阀6，小型补偿罐7，远传压力表8，供水管9、微机控制柜10、三台水泵3、4、5并联，各由一个电机拖动，三台水泵供水量满足设计供水量要求，最大流量为同杨程下三台水泵供水流量之和，在供水总管9上安装小型补偿罐7，在小流量用水时水泵停机，实行气压罐供水，小型补偿罐7其容积为相同供水量采用完全气压罐式给水设备时的气压罐容积的1/10～1/20，在供水总管9上安装反映供水管网压力的远传压力表8，该远传压力表8通过信号线11将管网压力送至微机控制柜10，微机控制柜10通过采集各参数经运算处理比较来确定水泵3、4、5的运行状态，监控水泵运行工作。

本发明微机控制系统结构如图2所示，包括有中央处理器20、程序存贮器21、A/D转换器23、D/A转换器24、LED数字显示22、I/O开关量25、水泵运行状态控制执行装置26组成，水泵运行状态控制执行装置主要由可逆式交流接触器组成，D/A转换输出通过信号线给变频调速器27。

微机控制变频调速补偿式给水系统供水之前，开启微机控制器，先通过调节电位器和显示器观察，进行一次性参数修改设定，其包括：设定压力值、小流量停机参数和再启动参数，PID调节参数，管道特性参数和水泵运行特性参数、采集处理周期、以及实际压力校正值、变频器输出参数校正，启动工作后，中央处理器CPU通过远传压力表8，A/D转换器采集当前管网实际压力值及变频器参数值，与设定压力进行比较判断，首先确定是否发出增减工作水泵指令;与小流量停机参数和再启动参数比较，判定是否处于小流量用水状态/达到再启动压力值，确定是否发出停止/启动当前工作水泵指令;由中央处理器发出指令通过I/O开关量输出由水泵运行状态控制执行装置控制水泵的投入/摘除，水泵全部停止工作时小型补偿罐自动投入补偿供水;中央处理器还将经PI运算的实际与设定压力偏差调节值经D/A输出给变频调速器控制当前调速泵的转速，跟踪供水管道的流量变化，微机控制系统在控制系统工作中实时以数字显示实际压力值和设定压力值。

微机控制器当水泵转速低于由小流量停机参数值与水泵特性曲线及管网特性曲线计算所得数值时即判定当前水泵已进入低/无效区工作且流量很少。水泵的转速是通过变频器的输出端由微机采集得到，再启动参数是由电位器输入的系统允许的最低压力值，水泵运行特性曲线和管道特性曲线是根据不同的现场、水泵以数据形式输入固化在微机的程序存贮器EPROM中，需要时直接提取数据进行比较运算。

本发明供水系统，各水泵在微机程序控制下的工作方法为：

当第一台水泵在变频调速器的控制下软启动工作达到额定工频50Hg时仍达不到设定压力值时中央处理器发出指令，水泵运行状态控制执行装置将该第一台水泵转入工频运行工作;同时引导切换变频调速器控制第二台水泵，对第二台水泵开始软启动调速控制运行，若第二台水泵达到工频50Hg时仍达不到设定压力值时，同样将第二台水泵转为工频运行，变频调速器转换到对第三台水泵软启动调速控制运行;

当用水量减小时，中央处理器判断发出指令，使当前调速泵停止运行，将变频调速器转换到另一台工频运行泵，对其调速控制，直至将最后一台工频运行泵转为调速运行;

当中央处理器通过计算对比判定为目前处于小流量用水状态时发出停机指令，水泵停机运行补偿罐自动投入供水工作，维持管道系统的少量用水或失水;

当管网压力降至中央处理器判定达到再启动压力值时发出指令，再启动当前调速泵，进行调速运行工作，以此循环往复。

本发明微机控制变频调速补偿式给水系统，可实现按管网特性曲线和水泵运行特性曲线控制系统供水工作，采用小型补偿罐实现小流量停机维持供水，并按管网特性曲线及水泵运行特性曲线精确计算制定和设置小流量特定停机和再启动压力值，可实现大流量供水系统中小流量参数自整定，使水泵运行和供水工作处于最佳和最合理状态。用多台水泵替代一台水泵供水工作，克服了一台大泵常处于低效区工作的现状，而且三台水泵起动工作到最高供水流量，供水曲线为无阶跃平滑变化，仅以一台水泵的容量为准确定和使用一台变频调速器，通过对多台水泵的控制最大限度地降低了变频调速器的容量，使每台水泵都尽可能的处于高效区工作，使系统能耗大大降低。

Claims (2)

1、一种微机控制变频调速补偿式给水系统，包括有水箱、电机水泵、供水管、变频调速器，安装在供水总管路上的小型补偿罐，其特征在于有两台以上一三台并联安装的电机水泵，在供水总管上设有用于反映供水管道实际压力的压力传感器，该系统中还有一微机控制器，

该系统监控其水泵供水工作的方法是：微机控制器的中央处理器采集当前供水管道压力值及变频调速器工作参数；与设定压力参数比较，确定是否发出增减工作水泵指令；与设定小流量停机点参数和再启动参数比较，判断是否处于小流量用水状态/再起动状态，确定是否发出停止/启动当前调速水泵指令；由中央处理器发出指令通过水泵运行状态控制执行装置控制水泵的投入/摘除；中央处理器将经PI运算的实际与设定压力偏差调节值输出给变频调速器控制当前调速泵的转速，跟踪管道流量压力变化。

2、根据权利要求1所述给水系统控制水泵供水工作的方法是：

当第一台水泵在变频调速器控制下软启动工作达到额定工频50Hg时仍达不到设定压力值时，中央处理器发出指令水泵运行状态控制执行装置将该第一台水泵转为工频运行工作;同时引导切换变频调速器控制第二台水泵，对第二台水泵开始软启动调速控制运行;若第二台水泵达到工频50Hg时依然达不到设定压力值时，同样将第二台水泵转为工频运行，变频调速器转换到对第三台水泵软启动调速控制运行;

当用水量减小时，中央处理器判断发出指令使当前调速泵停止运行;将变频调速器转换到另一台工频运行泵，对其调速控制;直至将最后一台工频运行泵转为调速运行;

当中央处理器通过计算对比判定为目前处于小流量用水状态时发出停机指令，水泵停止运行，补偿罐自动投入供水工作，维持管道系统的少量用水;

当管网压力降至中央处理器判定为达到再启动压力值时发出指令，再启动第一台水泵调速运行工作，以此循环往复。