CN217386194U - 基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站控制系统，包括泵站监测设备、自动控制系统、软启动控制柜、变频器控制柜、低压软启动器、高压变频器、壹号一体化泵站、贰号一体化泵站，泵站监测设备与自动控制系统电连接，自动控制系统与软启动控制柜电连接，自动控制系统还与变频器控制柜电连接，软启动控制柜通过低压软启动器与壹号一体化泵站电连接，变频器控制柜通过高压变频器与贰号一体化泵站电连接；该基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站电气控制系统，设置有高压变频器、低压软启动器两套泵站，能够蓄水池水位的不同、交汇井水流量选择不同的泵站进行蓄水、排水。

Description

基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站控制系统

技术领域

本实用新型属于一体化泵站电气控制系统技术领域，具体涉及基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站控制系统。

背景技术

近年来，随着城市化进程的加剧，由强降水引起的城市内涝灾害问题愈发严重。把雨水留下来，同时将雨水径流的高峰流量暂时储存在调蓄池中，待流量下降后，再从调蓄池中将水排出，以削减洪峰流量，降低下游雨水干管的管径，提高区域的排水标准和防洪能力，减少内涝灾害。

发明内容

为了解决现有调蓄池在蓄水、排涝时存在浪费资源、无法针对洪峰进行调节的问题。

本实用新型所述的基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站控制系统，包括泵站监测设备、自动控制系统、软启动控制柜、变频器控制柜、低压软启动器、高压变频器、壹号一体化泵站、贰号一体化泵站，所述泵站监测设备与自动控制系统电连接，所述自动控制系统与软启动控制柜电连接，所述自动控制系统还与变频器控制柜电连接，所述软启动控制柜通过低压软启动器与壹号一体化泵站电连接，所述变频器控制柜通过高压变频器与贰号一体化泵站电连接。

进一步的，所述自动控制系统包括网络服务器、人机交互界面、数据存储装置、泵站控制终端、PLC控制柜，所述网络服务器与泵站控制终端电连接，所述泵站控制终端与人机交互界面电连接，所述泵站控制终端与数据存储装置电连接，所述泵站控制终端与PLC控制柜电连接；所述网络服务器还与泵站监测设备电连接，所述PLC控制柜与软启动控制柜电连接；所述PLC控制柜还与变频器控制柜电连接。

进一步的，所述泵站监测设备包括调蓄池水位传感器、交汇井水位传感器。

进一步的，所述低压软启动器、自动控制系统均采用低压配电系统供电，所述低压配电系统包括干湿变压器、无功补偿柜、GCS抽屉柜、低压软起柜。

进一步的，所述高压变频器采用高压配电系统供电，所述高压配电系统包括高压进线柜、变压器馈线柜、高压变频器馈线柜、母线隔离柜、I段母线、II段母线。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站电气控制系统，设置有高压变频器、低压软启动器两套泵站，能够蓄水池水位的不同、交汇井水流量选择不同的泵站进行蓄水、排水；低压水泵，流量小，由低压软启动器控制，可以降低一体化泵站中水泵的起动电流，可以避免启动电源的电压降和电压骤降，对电网无电流冲击，对机械负载的转矩冲击小，减少起动应力，延长水泵及相关设备的使用寿命；高压水泵，流量大，由高压变频器控制，变频调速可以在零速零电压启动，同时也可以加转矩启动，因此会很大程度上减少水泵直起时产生的大电流，减少电机绕组电应力产生的热量，从而提高水泵的使用寿命。

以下将结合实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1为调蓄池中的调蓄系统的组成结构示意图。

图2为高压配电系统的结构示意图。

图3为低压配电系统的结构示意图。

图4为基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站电气控制系统的结构示意图。

图中：1、调蓄池；2、调蓄池最高水位传感器；3、调蓄池最低水位传感器；4、壹号阀门井；5、贰号阀门井；6、壹号一体化泵站；7、贰号一体化泵站；8、为过滤沉淀池；9、交汇井；10、为配电控制室；11、12高压进线柜；13、变压器馈线柜；14、高压变频器馈线柜；15、母线隔离柜； 16为I段母线；17、II段母线；18、SCB13干式变压器(；19、SVG无功补偿柜；20、GCS抽屉柜；21、低压软起柜。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“对齐”、“重叠”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

为了解决现有调蓄池在蓄水、排涝时存在浪费资源、无法针对洪峰进行调节的问题；本实施例提供了一种如图4所示的基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站电气控制系统，包括泵站监测设备、自动控制系统、软启动控制柜(CMC-HX530-3-G)、变频器控制柜(CFV9000A-630-10-G)、低压软启动器(CMC-HX530KG)、高压变频器(CFV9000A-630-10K-T)、壹号一体化泵站(XC-BZ-01)、贰号一体化泵站(XC-BZ-02)，所述泵站监测设备与自动控制系统电连接，所述自动控制系统与软启动控制柜电连接，所述自动控制系统还与变频器控制柜电连接，所述软启动控制柜通过低压软启动器与壹号一体化泵站电连接，所述变频器控制柜通过高压变频器与贰号一体化泵站电连接。

进一步的，所述自动控制系统包括网络服务器(XC-FU-100)、人机交互界面(XC-JM-231)、数据存储装置(XC-SC-111)、泵站控制终端 (XC-ZD-001)、PLC控制柜(XC-NXL201)，所述网络服务器与泵站控制终端电连接，所述泵站控制终端与人机交互界面电连接，所述泵站控制终端与数据存储装置电连接，所述泵站控制终端与PLC控制柜电连接；所述网络服务器还与泵站监测设备电连接，所述PLC控制柜与软启动控制柜电连接；所述PLC控制柜还与变频器控制柜电连接。

进一步的，所述泵站监测设备包括调蓄池水位传感器、交汇井水位传感器。调蓄池水位传感器包括最高水位传感器、最低水位传感器；交汇井水位传感器包括水位传感器、涝限水位传感器、正常水位传感器。(水位传感器型号XC532)

进一步的，所述低压软启动器、自动控制系统均采用低压配电系统供电，所述低压配电系统包括干湿变压器、无功补偿柜、GCS抽屉柜、低压软起柜。

进一步的，所述高压变频器采用高压配电系统供电，所述高压配电系统包括高压进线柜、变压器馈线柜、高压变频器馈线柜、母线隔离柜、I段母线、II段母线。

如图1所示，为调蓄池中的调蓄系统的组成结构示意图。1为调蓄池； 2为调蓄池最高水位传感器；3为调蓄池最低水位传感器；4为壹号阀门井 (用于调蓄管道检修)；5为贰号阀门井(用于调蓄管道检修)；6为壹号一体化泵站(低压水泵，流量小，由低压软启动器控制)；7为贰号一体化泵站(高压水泵，流量大，由高压变频器控制)；8为过滤沉淀池(对市政排水管道中可能存在的大体积垃圾进行收集)；9为交汇井(调蓄池与市政排水管道交汇的竖井)；10为配电控制室(变配电室及主控室)；交汇井9是调蓄池与市政排水管道交汇的竖井，可以清晰准确的反映市政排水管道内的水量。交汇井9内壁垂直装有三个水位传感器，从上往下依次为：防涝水位传感器、涝限水位传感器和正常水位传感器，通过这三个传感器对交汇井9内水位的监测，以及结合调蓄池内水位的监测结果，由自动控制系统来判断是该将调蓄池中的水排出，还是该往调蓄池中蓄水。

调蓄池蓄水：当监测到交汇井9内水位超过正常水位到达涝限水位，而调蓄池1水位低于最高水位时，启动壹号一体化泵站6将市政排水管道中的水抽往调蓄池1，当调蓄池1水位到达最高水位时，无论交汇井9内水位如何，壹号一体化泵站6停止工作；当监测到交汇井9内水位超过涝限水位到达防涝水位，而调蓄池2水位低于最高水位时，启动贰号一体化泵站7(此时壹号泵站6已启动)将市政排水管道中的水抽往调蓄池1，当调蓄池1水位到达最高水位时，无论交汇井9内水位如何，两台泵站均停止工作。

调蓄池排水：当监测到交汇井9内水位处于正常水位，而调蓄池1水位高于最低水位时，启动壹号一体化泵站6将调蓄池1中的水抽往市政排水管道，此过程中实时监测交汇井9内水位，当交汇井9内水位超过正常水位到达涝限水位时，壹号一体化泵站6停止工作，当交汇井内水位恢复到正常水位后，再次启动壹号一体化泵站6将调蓄池1中的水抽往市政排水管道，直到调蓄池1水位到达最低水位后，壹号一体化泵站6停止工作。

蓄水过程：当交汇井9内水位处于正常水位与涝限水位之间时，启动壹号一体化泵站6(低压水泵，流量小)蓄水，当交汇井9内水位处于涝限水位与防涝水位之间时，两台一体化泵站(高压水泵与低压水泵)同时启动蓄水。这种分步式启动方式降低了电能的使用量，提高了能源的使用效率。

排水过程：当交汇井9内水位处于正常水位，而调蓄池1水位高于最低水位时，启动壹号一体化泵站6(低压水泵，流量小)排水，排水过程中对交汇井9内水位进行实时监测。这种缓慢排水的方式即降低了市政排水管道短时间内的排水压力，又保证了市政排水管道的通畅。

泵站中水泵的起停过程：一体化泵站中水泵的起停都由变频器或软启动器控制，不但有效避免了水泵启动过程中对电网造成的冲击，同时也避免了水泵停止过程中水锤效应对管道阀门的损害。

一体化泵站的电气自动化控制系统包括高、低压供配电系统和PLC自动控制系统两部分。其中10KV和0.4KV的高、低压配电系统为一体化泵站、传感监测、控制等设备提供电力，PLC自动控制系统则根据实时的监测结果对调蓄池的调蓄过程进行控制。

如图2所示，为高压配电系统示意图，高压配电系统为环状式两路10KV 高压供配电系统。图中11和12为高压进线柜；13为变压器馈线柜(低压配电电能经干式变压器到低压配电系统)；14为高压变频器馈线柜(为高压变频器CFV9000A-630-10K-T提供电能)；15为母线隔离柜(对I段和II 段母线起隔离作用)；16为I段母线；17为II段母线。系统长期使用11号高压进线柜及I段母线工作，12号高压进线柜及II段母线处于备用状态。

如图3所示，为低压配电系统示意图。图中18为SCB13干式变压器(将 10KV高压变为0.4KV低压)，19为SVG无功补偿柜(对低压配电系统进行无功功率补偿)，20为GCS抽屉柜(为PLC自动控制系统提供电力)， 21为低压软起柜(为壹号一体化泵站提供电能)。

变频器在泵站中的使用意义

(1)因为水泵的消耗功率与转速的立方成正比，所以当泵站不急于抽水时，使用变频器将水泵转速降低，则节能效果明显。

(2)变频调速可以在零速零电压启动，同时也可以加转矩启动，因此会很大程度上减少水泵直起时产生的大电流，减少电机绕组电应力产生的热量，从而提高水泵的使用寿命。

(3)变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行均匀地加速，而且其加速曲线也有直线加速、S形加速或者自动加速等多种选择，运行速度可以根据需要随时进行调节，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC 或其他控制器来实现速度变化。因此使得水泵的控制十分简便。

(4)通过工频启动时对与电机相连的机械部分轴和水泵叶轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧水泵叶轮的磨损和损耗，导致其使用寿命的降低。在变频调速中，停止方式受控，并且有减速停车、自由停车、直流制动等不同的停止方式可以选择，它能减少对机械部件和水泵叶轮的冲击，从而提高泵站运行的稳定性并增加泵站的使用寿命。

软启动器在泵站中的使用意义

(1)降低一体化泵站中水泵的起动电流，可以避免启动电源的电压降和电压骤降，对电网无电流冲击，对机械负载的转矩冲击小，减少起动应力，延长水泵及相关设备的使用寿命。

(2)安全可靠，晶闸管固态软起不同于其它类型的软起产品需经常维护，连续运行数年也无需停机维护，更无爆炸引起高压接地等危险。而且体积小，结构紧凑，同等功率下，体积为其它软启动的50％左右，节省空间和投资成本。

(3)软启动器使用液晶显示屏显示当前运行的信息量，显示直观，而且菜单丰富，调试方便，可根据一体化泵站中水泵的运行情况自由地调整参数，从而使水泵达到最佳的运行效果。

(4)软启动器具有完善可靠保护功能和多种起动模式及宽范围的电流、电压设定，可适应水泵轻载、重载等多种负载场合。起动重复性好，可频繁起停。软起本身自带计算机数字控制，功能齐全，便于实现自动控制，远程组网控制。

综上所述，该种基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站电气控制系统，设置有高压变频器、低压软启动器两套泵站，能够蓄水池水位的不同、交汇井水流量选择不同的泵站进行蓄水、排水；低压水泵，流量小，由低压软启动器控制，可以降低一体化泵站中水泵的起动电流，可以避免启动电源的电压降和电压骤降，对电网无电流冲击，对机械负载的转矩冲击小，减少起动应力，延长水泵及相关设备的使用寿命；高压水泵，流量大，由高压变频器控制，变频调速可以在零速零电压启动，同时也可以加转矩启动，因此会很大程度上减少水泵直起时产生的大电流，减少电机绕组电应力产生的热量，从而提高水泵的使用寿命。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站控制系统，其特征在于：包括泵站监测设备、自动控制系统、软启动控制柜、变频器控制柜、低压软启动器、高压变频器、壹号一体化泵站、贰号一体化泵站，所述泵站监测设备与自动控制系统电连接，所述自动控制系统与软启动控制柜电连接，所述自动控制系统还与变频器控制柜电连接，所述软启动控制柜通过低压软启动器与壹号一体化泵站电连接，所述变频器控制柜通过高压变频器与贰号一体化泵站电连接。

2.如权利要求1所述的基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站控制系统，其特征在于：所述自动控制系统包括网络服务器、人机交互界面、数据存储装置、泵站控制终端、PLC控制柜，所述网络服务器与泵站控制终端电连接，所述泵站控制终端与人机交互界面电连接，所述泵站控制终端与数据存储装置电连接，所述泵站控制终端与PLC控制柜电连接；所述网络服务器还与泵站监测设备电连接，所述PLC控制柜与软启动控制柜电连接；所述PLC控制柜还与变频器控制柜电连接。

3.如权利要求2所述的基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站控制系统，其特征在于：所述泵站监测设备包括调蓄池水位传感器、交汇井水位传感器。

4.如权利要求1所述的基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站控制系统，其特征在于：所述低压软启动器、自动控制系统均采用低压配电系统供电，所述低压配电系统包括干湿变压器、无功补偿柜、GCS抽屉柜、低压软起柜。

5.如权利要求1所述的基于变频器和软启动器关联配合的一体化泵站控制系统，其特征在于：所述高压变频器采用高压配电系统供电，所述高压配电系统包括高压进线柜、变压器馈线柜、高压变频器馈线柜、母线隔离柜、I段母线、II段母线。

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