CN115263734B - 一种变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置，以满足依次智能启停多台水泵特定工况的需求，并有效地提高用户变频节能减排系统效率，大大降低了用户的投入资金，同时大大降低了设备的占地空间，解决了资金与空间问题。
Description
技术领域
本发明涉及变频水泵排放技术领域，尤其涉及一种变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置。
背景技术
为满足工业或城市用水需，城市或工业园区中供水公司通过高耗能大功率水泵进行供水，为响应国家“碳达峰、碳中和”战略，变频调速节能减排系统应运而生。
随着冬季与夏季对供水需求的变化，通过依次启停多台水泵的特定工况，以满足工业或城市用水量的实时增减，目前供水公司的变频调速节能减排系统常规技术无法满足目前依次启停多台水泵的特定工况，并且对于水泵在工频和变频状态下的运转切换的稳定性较低。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置以满足依次智能启停多台水泵特定工况的需求，并有效地提高用户变频节能减排系统效率，大大降低了用户的投入资金，同时大大降低了设备的占地空间，解决了资金与空间问题。
为实现上述目的，本发明提供一种变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置，其包括：高压电源线路、变频控制单元、水泵机组；
所述高压电源线路和所述变频控制单元分别与所述水泵机组相连，所述高压电源线路用于驱动所述水泵机组以工频状态运行，所述变频控制单元用于驱动所述水泵机组以变频状态运行，其中，所述变频控制单元与所述高压电源线路相连，所述变频控制单元包括变频模块，由所述变频模块对所述高压电源线路的供电频率进行调整；
所述水泵机组至少包括控制器、第一水泵系统和第二水泵系统；
所述第一水泵系统包括第一变频接触器、第一工频接触器、第一隔离开关、第一水泵、第一压力检测单元，所述高压电源线路与所述第一水泵通过第一工频接触器相连，由所述第一工频接触器的开闭以控制所述高压电源线路对所述第一水泵的工作驱动，所述变频控制单元的输出端与所述第一水泵通过所述第一变频接触器相连，由所述第一变频接触器的开闭以控制所述变频控制单元对所述第一水泵的工作驱动，所述第一压力检测单元用于检测所述第一水泵的输出水压大小；
所述第二水泵系统包括第二变频接触器、第二工频接触器、第二隔离开关、第二水泵、第二压力检测单元，所述高压电源线路与所述第二水泵通过第二工频接触器相连，由所述第二工频接触器的开闭以控制所述高压电源线路对所述第二水泵的工作驱动，所述变频控制单元的输出端与所述第二水泵通过所述第二变频接触器相连，由所述第二变频接触器的开闭以控制所述变频控制单元对所述第二水泵的工作驱动，所述第二压力检测单元用于检测所述第二水泵的输出水压大小；
所述第一压力检测单元检测所述第一水泵的输出水压为第一压力值，当所述第一压力值小于第一预设阈值时，所述控制器配置为控制所述第一工频接触器断开且所述第一变频接触器闭合，由所述变频控制单元驱动所述第一水泵以变频状态运行；当所述第一压力值大于或等于第一预设阈值时，所述控制器配置为控制所述第一变频接触器断开且所述第一工频接触器闭合，由所述高压电源线路驱动所述第一水泵以工频状态运行，其中，所述控制器配置为控制所述第一变频接触器断开并延迟第一时间段之后，再控制所述第一工频接触器闭合。
进一步地，所述控制器配置为控制所述第一变频接触器断开且所述第一工频接触器闭合，由所述高压电源线路驱动所述第一水泵以工频状态运行之后，当所述第一压力值大于第二预设阈值时，所述控制器配置为控制所述第二工频接触器断开且所述第二变频接触器闭合，由所述变频控制单元驱动所述第二水泵以变频状态运行，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。
进一步地，由所述变频控制单元驱动所述第二水泵以变频状态运行后，所述第二压力检测单元检测所述第二水泵的输出水压为第二压力值，当所述第二压力值大于或等于第三预设阈值时，所述控制器配置为控制所述第二变频接触器断开且所述第二工频接触器闭合，由所述高压电源线路驱动所述第二水泵以工频状态运行，其中，所述控制器配置为控制所述第二变频接触器断开并延迟第二时间段之后，再控制所述第二工频接触器闭合。
进一步地，所述第二时间段大于所述第一时间段。
进一步地，所述控制器配置为控制所述第一变频接触器断开时获取第一压力值为第一初值，所述控制器配置为在所述第一时间段之后获取第一压力值的第一终值，所述控制器配置为当所述第一终值与所述第一初值的差值大于第一驱动阈值时，所述控制器控制所述第一工频接触器闭合，当所述第一终值与所述第一压力的差值小于或等于第一驱动阈值时，所述控制器控制所述第一工频接触器断开且所述第一变频接触器闭合。
进一步地，所述控制器配置为控制所述第二变频接触器断开时获取第二压力值为第二初值，所述控制器配置为在所述第二时间段之后获取第二压力值的第二终值，所述控制器配置为当所述第二终值与所述第二初值的差值大于第二驱动阈值时，所述控制器控制所述第二工频接触器闭合，当所述第二终值与所述第二压力的差值小于或等于第二驱动阈值时，所述控制器控制所述第二工频接触器断开且所述第二变频接触器闭合。
进一步地，所述第二驱动阈值大于所述第一驱动阈值。
与相关技术相比，本发明提出的一种变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置，其有益效果在于：以满足依次智能启停多台水泵特定工况的需求，并有效地提高用户变频节能减排系统效率，大大降低了用户的投入资金，同时大大降低了设备的占地空间，解决了资金与空间问题。
附图说明
图1为本发明实施例中变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置的系统示意图；
图2为本发明实施例中变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置的系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
请参见图1-2所示，本发明提供一种变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置，其包括：高压电源线路10、变频控制单元20、水泵机组30。
高压电源线路10和变频控制单元20分别与水泵机组30相连，高压电源线路10用于驱动水泵机组30以工频状态运行，变频控制单元20用于驱动水泵机组30以变频状态运行，其中，变频控制单元20与高压电源线路10相连，变频控制单元20包括变频模块21，由变频模块21对高压电源线路10的供电频率进行调整，进而实现对水泵机组30中水泵的工作频率的控制。
水泵机组30至少包括控制器40、第一水泵系统31和第二水泵系统32。
第一水泵314系统31包括第一变频接触器311、第一工频接触器312、第一隔离开关313、第一水泵314、第一压力检测单元，高压电源线路10与第一水泵314通过第一工频接触器312相连，由第一工频接触器312的开闭以控制高压电源线路10对第一水泵314的工作驱动，变频控制单元20的输出端与第一水泵314通过第一变频接触器311相连，由第一变频接触器311的开闭以控制变频控制单元20对第一水泵314的工作驱动。
具体地，当第一工频接触器312闭合时，第一变频接触器311的断开，以使得第一水泵314以工频状态运行；当第一变频接触器311闭合时，第一工频接触器312的断开，以使得第一水泵314以变频状态运行。其中，当第一水泵314以变频状态运行时。
第二水泵324系统32包括第二变频接触器321、第二工频接触器322、第二隔离开关323、第二水泵324、第二压力检测单元，高压电源线路10与第二水泵324通过第二工频接触器322相连，由第二工频接触器322的开闭以控制高压电源线路10对第二水泵324的工作驱动，变频控制单元20的输出端与第二水泵324通过第二变频接触器321相连，由第二变频接触器321的开闭以控制变频控制单元20对第二水泵324的工作驱动，第二压力检测单元用于检测第二水泵324的输出水压大小。
具体地，当第二工频接触器322闭合时，第二变频接触器321的断开，以使得第二水泵324以工频状态运行；当第二变频接触器321闭合时，第二工频接触器322的断开，以使得第二水泵324以变频状态运行。其中，当第二水泵324以变频状态运行时，由第二压力检测单元检测第二水泵324的输出水压大小，由控制器40根据所获取的第二水泵324的输出水压控制变频模块21以调整第二水泵324的工作频率。
第一压力检测单元检测第一水泵314的输出水压为第一压力值，当第一压力值小于第一预设阈值时，控制器40配置为控制第一工频接触器312断开且第一变频接触器311闭合，由变频控制单元20驱动第一水泵314以变频状态运行，由第一压力检测单元检测第一水泵314的输出水压大小，由控制器40根据所获取的第一水泵314的输出水压控制变频模块21以调整第一水泵314的工作频率。
当第一压力值大于或等于第一预设阈值时，控制器40配置为控制第一变频接触器311断开且第一工频接触器312闭合，由高压电源线路10驱动第一水泵314以工频状态运行。
具体地，当第一压力值大于或等于第一预设阈值时，控制器40控制变频模块21将第一水泵314的工作频率增加至工频频率，即以50Hz进行运行，然后再由控制器40控制第一变频接触器311断开且第一工频接触器312闭合，由高压电源线路10驱动第一水泵314以工频状态运行。由此，可使得第一水泵314在切换至工频状态运行之前，将变频频率切换至与工频频率相同的状态运行，之后再依序控制第一变频接触器311断和第一工频接触器312，继而实现对第一水泵314系统31的安全切换，保证其工作稳定性。
其中，控制器40配置为控制第一变频接触器311断开并延迟第一时间段之后，再控制第一工频接触器312闭合。在该第一时间段之内可能会发生对需求排水量的临时性增加，使得第一压力检测单元对第一压力值大于或等于第一预设阈值，若直接将第一水泵314的工作状态切换至工频状态，将可能会造成能耗的增加。
因此，在第一时间段之内，控制器40配置为控制第一变频接触器311断开时获取第一压力值为第一初值，控制器40配置为在第一时间段之后获取第一压力值的第一终值，控制器40配置为当第一终值与第一初值的差值大于第一驱动阈值时，控制器40控制第一工频接触器312闭合，当第一终值与第一压力的差值小于或等于第一驱动阈值时，控制器40控制第一工频接触器312断开且第一变频接触器311闭合。
也就是说，在第一变频接触器311断开时获取第一压力值为第一初值，此时作为第一时间段的起点，并根据预设第一时间段的时长，获取在第一时间段之后获取第一压力值的第一终值，示例地，第一时间段为10s或20s。
由控制器40确定第一终值与第一初值的差值并根据其确定的差值，判断与第一驱动阈值的大小关系，若第一终值与第一初值的差值大于第一驱动阈值时，则说明在第一时间段内其对排水量的需求增加，则由控制器40控制第一工频接触器312闭合且第一变频接触器311断开，使得第一水泵314以工频状态运行。若第一终值与第一初值的差值小于或等于第一驱动阈值时，控制器40控制第一工频接触器312断开且第一变频接触器311闭合，且由控制器40通过变频模块21在第一调整时间内以调整频率驱动第一水泵314变频运行，其中，第一调整时间可为5s且调整频率为40Hz，小于与50Hz的工频频率。进而使得在切回至变频状态运行时，以低于工频频率的较小频率运行第一调整时间，防止其以工频频率运行所造成的管网冲击以及对第一水泵314的安全保护。
需要说明的是，将第一水泵314从变频状态切换至工频运行时，由控制器40驱动其工作频率增加至工频频率，实现供电系统切换前的频率优先切换，降低管网冲击并实现无扰切换，通过在第一时间段内的压力判断，可精准确定其当前是否成压力增高的趋势，若是，则确定第一水泵314切换至工频状态运行，否则仍切回至变频状态运行。
为提高水泵工作稳定性并防止以工频频率运行时的较大负荷，则设定第一水泵314以第一调整时间内的较低频率运行，实现对第一水泵314的安全保护。
进一步地，控制器40配置为控制第一变频接触器311断开且第一工频接触器312闭合，由高压电源线路10驱动第一水泵314以工频状态运行之后，当第一压力值大于第二预设阈值时，控制器40配置为控制第二工频接触器322断开且第二变频接触器321闭合，由变频控制单元20驱动第二水泵324以变频状态运行，第二预设阈值大于第一预设阈值。
即当第一压力值继续增大时且超过第二预设阈值，需要将第二水泵324切换至工作状态并由第一水泵314机组30和第二水泵324机组30同时工作以实现水流排放。
由变频控制单元20驱动第二水泵324以变频状态运行后，第二压力检测单元检测第二水泵324的输出水压为第二压力值，当第二压力值大于或等于第三预设阈值时，控制器40配置为控制第二变频接触器321断开且第二工频接触器322闭合，由高压电源线路10驱动第二水泵324以工频状态运行，其中，控制器40配置为控制第二变频接触器321断开并延迟第二时间段之后，再控制第二工频接触器322闭合。
第二水泵324机组30从变频状态切换至工频状态的控制策略与第一水泵314机组30的控制策略相同，其不同在于第二时间段大于第一时间段。其设置目的在于，为保证至少包括第一水泵314机组30和第二水泵324机组30的多水泵机组30的工作稳定性，并降低水泵机组30的整体能耗，需要对后续引入工作的第二水泵324机组30的工作状态进行稳定判断，因此，需要将第二时间段的时长大于第一时间段的时长，以使得第二水泵324机组30可在更长的时间段内对第二压力值进行稳定判断。
具体地，控制器40配置为控制第二变频接触器321断开时获取第二压力值为第二初值，控制器40配置为在第二时间段之后获取第二压力值的第二终值，控制器40配置为当第二终值与第二初值的差值大于第二驱动阈值时，控制器40控制第二工频接触器322闭合，当第二终值与第二压力的差值小于或等于第二驱动阈值时，控制器40控制第二工频接触器322断开且第二变频接触器321闭合。
其中，第二驱动阈值大于第一驱动阈值。由此设定第二水泵324切换至工频状态运行的设置标准要高于第一水泵314切换至工频状态运行的设置标准，也就是说，对第二水泵324切换至工频状态时，相比于第一水泵314切换至工频状态需要更长的判断时间及更大的终值和初值的差值。进而以更稳定准确的判断方式，驱动第二水泵324以工频状态运行，保证管网系统的工作稳定性。
具体地，由控制器40确定第二终值与第二初值的差值并根据其确定的差值，判断与第二驱动阈值的大小关系，若第二终值与第二初值的差值大于第二驱动阈值时，则说明在第二时间段内对排水量的需求增加，则由控制器40控制第二工频接触器322闭合且第二变频接触器321断开，使得第二水泵324以工频状态运行。若第二终值与第二初值的差值小于或等于第二驱动阈值时，控制器40控制第二工频接触器322断开且第二变频接触器321闭合，且由控制器40通过变频模块21在第二调整时间内以调整频率驱动第二水泵324变频运行，其中，第二调整时间可为5s且调整频率为40Hz，小于与50Hz的工频频率。进而使得在切回至变频状态运行时，以低于工频频率的较小频率运行第二调整时间，防止其以工频频率运行所造成的管网冲击以及对第二水泵324的安全保护。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置，其特征在于，其包括：高压电源线路、变频控制单元、水泵机组；所述高压电源线路和所述变频控制单元分别与所述水泵机组相连，所述高压电源线路用于驱动所述水泵机组以工频状态运行，所述变频控制单元用于驱动所述水泵机组以变频状态运行，其中，所述变频控制单元与所述高压电源线路相连，所述变频控制单元包括变频模块，由所述变频模块对所述高压电源线路的供电频率进行调整；所述水泵机组至少包括控制器、第一水泵系统和第二水泵系统；所述第一水泵系统包括第一变频接触器、第一工频接触器、第一隔离开关、第一水泵、第一压力检测单元，所述高压电源线路与所述第一水泵通过第一工频接触器相连，由所述第一工频接触器的开闭以控制所述高压电源线路对所述第一水泵的工作驱动，所述变频控制单元的输出端与所述第一水泵通过所述第一变频接触器相连，由所述第一变频接触器的开闭以控制所述变频控制单元对所述第一水泵的工作驱动，所述第一压力检测单元用于检测所述第一水泵的输出水压大小；所述第二水泵系统包括第二变频接触器、第二工频接触器、第二隔离开关、第二水泵、第二压力检测单元，所述高压电源线路与所述第二水泵通过第二工频接触器相连，由所述第二工频接触器的开闭以控制所述高压电源线路对所述第二水泵的工作驱动，所述变频控制单元的输出端与所述第二水泵通过所述第二变频接触器相连，由所述第二变频接触器的开闭以控制所述变频控制单元对所述第二水泵的工作驱动，所述第二压力检测单元用于检测所述第二水泵的输出水压大小；所述第一压力检测单元检测所述第一水泵的输出水压为第一压力值，当所述第一压力值小于第一预设阈值时，所述控制器配置为控制所述第一工频接触器断开且所述第一变频接触器闭合，由所述变频控制单元驱动所述第一水泵以变频状态运行；当所述第一压力值大于或等于第一预设阈值时，所述控制器配置为控制所述第一变频接触器断开且所述第一工频接触器闭合，由所述高压电源线路驱动所述第一水泵以工频状态运行，其中，所述控制器配置为控制所述第一变频接触器断开并延迟第一时间段之后，再控制所述第一工频接触器闭合；
所述控制器配置为控制所述第一变频接触器断开且所述第一工频接触器闭合，由所述高压电源线路驱动所述第一水泵以工频状态运行之后，当所述第一压力值大于第二预设阈值时，所述控制器配置为控制所述第二工频接触器断开且所述第二变频接触器闭合，由所述变频控制单元驱动所述第二水泵以变频状态运行，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值；
由所述变频控制单元驱动所述第二水泵以变频状态运行后，所述第二压力检测单元检测所述第二水泵的输出水压为第二压力值，当所述第二压力值大于或等于第三预设阈值时，所述控制器配置为控制所述第二变频接触器断开且所述第二工频接触器闭合，由所述高压电源线路驱动所述第二水泵以工频状态运行，其中，所述控制器配置为控制所述第二变频接触器断开并延迟第二时间段之后，再控制所述第二工频接触器闭合；
所述第二时间段大于所述第一时间段；
所述控制器配置为控制所述第一变频接触器断开时获取第一压力值为第一初值，所述控制器配置为在所述第一时间段之后获取第一压力值的第一终值，所述控制器配置为当所述第一终值与所述第一初值的差值大于第一驱动阈值时，所述控制器控制所述第一工频接触器闭合，当所述第一终值与所述第一压力的差值小于或等于第一驱动阈值时，所述控制器控制所述第一工频接触器断开且所述第一变频接触器闭合。
2.如权利要求1所述的变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置，其特征在于，所述控制器配置为控制所述第二变频接触器断开时获取第二压力值为第二初值，所述控制器配置为在所述第二时间段之后获取第二压力值的第二终值，所述控制器配置为当所述第二终值与所述第二初值的差值大于第二驱动阈值时，所述控制器控制所述第二工频接触器闭合，当所述第二终值与所述第二压力的差值小于或等于第二驱动阈值时，所述控制器控制所述第二工频接触器断开且所述第二变频接触器闭合。
3.如权利要求2所述的变频调速节能减排系统用的一拖多智能装置，其特征在于，所述第二驱动阈值大于所述第一驱动阈值。
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Denomination of invention: A One Drive Multiple Intelligent Device for Energy Saving and Emission Reduction System with Variable Frequency Speed Control Granted publication date: 20230718 Pledgee: Tai'an Daiyue Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Shandong kaidiou Electric Co.,Ltd. Registration number: Y2024980006736 |