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基于PLC的高层楼房无塔供水系统

 昵称25375682 2015-05-07

                                       201140513144  

 

 

 

 

衡水学院

毕业论文(设计)

 

 

 基于PLC的高层楼房无塔供水系统设计

 

 

 

 

 

 

 

 

论文作者

雒英

指导教师

张兰训

系别

::

物理与电子信息系

专业

电子信息工程

年级

2011

提交日期

2015505

答辩日期

2016601

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


毕业论文(设计)学术承诺

本人郑重承诺:所呈交的毕业论文(设计)是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文(设计)中不存在抄袭情况,论文(设计)中不包含其他人已经发表的研究成果,也不包含他人或其他教学机构取得的研究成果。

 

 

作者签名:                              期:               

 

 

 

 

毕业论文(设计)使用授权的说明

本人了解并遵守衡水学院有关保留、使用毕业论文(设计)的规定。即:学校有权保留或向有关部门送交毕业论文(设计)的原件或复印件,允许论文(设计)被查阅和借阅;学校可以公开论文(设计)的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文(设计)及相关资料。

 

 

作者签名:                           指导教师签名:               

 

    期:                                   期:              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


论文题目:基于PLC的高层楼房无塔供水系统设计

  随着经济社会的不断进步与发展、城市化的快速发展,城市人口的迅速增加,城市规模的不断扩大,城市建筑高度的不断增长,同时,人们对于生活品质与供水质量的要求也越来越高。因此,本文以城市快速发展和现代化居民小区建设作为前提,针对其中的高层楼宇供水问题进行讨论与研究。文中所设计的是一个变频恒压供水系统,此系统主要由PLC控制器、水泵机组、压力传感器、液位传感器、变频调速器、热继电器等设备组成反馈调节系统。系统利用水泵的不同工作方式进行流量调节,利用PLC来调度水泵机组的运行。根据水管网的压力实时反馈值给予PLC反馈数据,使PLC能够根据反馈数据的水压偏差对系统及时进行PID调节,把参数下达给变频调速器,进而由变频器调节水泵的运行方式及频率,以达到调节供水网供水量的目的。另外,对于楼内低层水流大,高层水流小、甚至高峰期断流的现象,本系统采用竖向分区供水的方法,来平衡高低层的水压。文中所讨论的变频恒压自动供水控制系统,具有自动化程度高,控制稳定可靠,降低设备损耗,提高高层楼房供水质量的目的。

 

关键词PLC 水泵机组 传感器 变频器 变频恒压 自动控制 稳定可靠

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TITLEDESIGN OF HOME ALARM SYSTEM BASED ON MCU

Abstract: With the continuous progress of science and technology, more requirements on Home Furnishing safe are needed by people and unilateral security cannot meet people’s requirements. Therefore, this paper presents a scheme of an omni-directional family alarm, among which it is accompanied with MCU STC89C52 as the control core, including infrared tube module, module, temperature module, Holzer smoke module,which are used to achieve the anti-theft, fire prevention, anti gas leak and multifunctional family alarm temperature detection in one. Infrared tube is used to detect whether there is someone intruding people’s home illegally from the window, Holzer element is used for detecting whether the door is open normally. Through the comprehensive application of two kinds of sensors ,we can detect the theftburglary and other illegal and criminal acts of illegal intrusion. The temperature sensor is used for monitoring room temperature.Smoke sensor for detecting the liquefied petroleum gas, natural gas and other combustible gas, to prevent gas leakage. By comprehensive application of the temperature sensor and a smoke sensor, we can more effectively prevent fires. The software is designed by using the C language programming with the character of modular structure and clear thinking. This design can meet the people's daily basic security requirements, timely find out various situations and have good development prospects.

 

Key wordsalarm; infrared tube; holzer components; smoke sensor; temperature sensor

 

 

 

 

  ············································································································· I

Abstract··········································································································· II

 

 

1 绪论············································································································· 1

1.1 课题研究的国内外现状·············································································· 1

1.2 课题研究的目的和意义·············································································· 1

1.3 课题研究的主要内容················································································· 1

2 系统方案总体设计·························································································· 3

2.1 系统总体设计··························································································· 3

2.2 相关基础知识介绍···················································································· 3

3 系统硬件的设计与实现··················································································· 7

3.1 单片机最小系统························································································ 7

3.2 烟雾模块································································································· 8

3.3 霍尔模块································································································· 8

3.4 红外对管模块··························································································· 9

3.5 温度采集模块··························································································· 9

3.6 数码管显示模块······················································································ 10

3.7 报警模块································································································ 11

3.8 按键模块································································································ 11

3.9 电机驱动模块························································································· 12

3.10 电源模块······························································································ 12

4 系统软件的设计与实现·················································································· 14

4.1 系统主程序流程······················································································ 14

4.2 模式转换流程························································································· 16

4.3 高低温调节流程······················································································ 16

4.4 烟雾报警流程························································································· 18

4.5 霍尔报警流程························································································· 19

4.6 红外对管报警流程··················································································· 20

4.7 高低温报警流程······················································································ 20

4.8 手动报警流程························································································· 21

5 系统仿真分析······························································································ 22

5.1 烟雾模块仿真························································································· 22

5.2 霍尔模块仿真························································································· 23

5.3 红外对管模块仿真··················································································· 24

5.4 高低温模块仿真······················································································ 25

5.5 手动报警模块仿真··················································································· 28

结语·············································································································· 29

参考文献········································································································ 30

致谢·············································································································· 31

附录·············································································································· 32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1 绪论

1.1 课题研究的国内外现状

在变频调速技术发展起来后,变频恒压供水也逐渐随之发展起来。由于早期国外所生产的变频器其功能主要限定于升降速控制、起制动控制、频率控制、压频比控制、正反转控制以及各种保护功能。因此将变频器应用在变频恒压供水系统中只能作为执行机构。为了保证供水量需求不同时网管压力恒定,需要在变频器外部提供压力传感器和压力控制器,对压力实行闭环控制。

国外的恒压供水工程通常在设计时会采用一个变频器只带动一个水泵的机组方式,这种方式比较不节省投资成本。随着变频技术发展,变频恒压供水系统的可靠性、稳定性以及自动化程度高等优点和明显的节能效果被发现和认可后,国外很多厂家开始重视到并推出了具备恒压供水功能的变频器。然而有些新推出的设备,虽然电路结构得到微化,成本也得到降低,但输出接口缺乏灵活的扩展功能,系统的稳定性与动态性能不高,很难实现与别的组态软件和监控系统的数据通信,并且带负载的容量也被限制,因此,在实际使用中的范围也收到了限制。

国内不少公司目前都在做变频恒压供水工程,大都采用国外的变频器来控制水泵转速、水管管网压力的闭环调节以及多台水泵的循环控制,有的利用PLC以及相对应的软件来实现,有的利用单片机以及相对应的软件来实现。但从系统的稳定性能、动态性能、抗扰性能和开放性能等多个方面的综合技术指标来说,这还远远达不到所有用户的要求。所以目前国内外对于变频恒压供水系统的闭环水压控制的研究并不够。还有待进一步改善和研究变频恒压供水系统性能,使其可以被更好的应用于生活、生产和实践。

1.2 课题研究的目的和意义

作为一个人口大国,我国是一个水资源相较贫乏的国家,长期以来,供水技术也一直很不先进,自动化程度也不够高,受经济快速发展和城市化进程速度加快的影响,人们对供水系统也自然提出了新的要求。这种矛盾的现状促使我们必须改变供水现状的落后状态,促使我们采用新的技术和新的方法,来满足在城市化进程中日渐增长的供水需求。

传统的供水方式主要有: 气压罐供水、水塔高位水箱供水和恒速泵加压供水。气压罐供水方式的优点是技术较简单,体积较小,但这种方式调节量较小,且水泵电机为硬启动,启动频繁,对电气设备的要求也比较高。水塔高位水箱供水方式优点是运行经济,控制简单,但它的占地面积大,基建投资也大,维护起来不方便,并且水泵电机的启动电流大,频繁启动容易被损坏。恒速泵加压供水方式是采用人工手动的方式控制水泵启停,不能对供水管网压力的变化及时作出响应,这种方式的缺点是可靠性差,效率低,在用水量小的时侯,管网将长期处于高压的状态,出现爆损的现象严重,目前使用的已经比较少。这些方式都采用人工控制,可靠性差,效率低,自动化程度也不高,不能满足目前城市的生产生活需要。

    随着自动化技术、计算机技术地不断发展,随着变频技术越发成熟地应用于各领域,一种由变频器、PLC、计算机组成的恒压供水系统也应运而生,这种系统能够自动根据用水量做出快速及时的响应,具有经济节能、稳定性高、效率高等优点,目前己经渐渐取代了传统的供水方式,成为了城市供水的重要组成部分。

1.3 课题研究的主要内容

本系统设计以西门子PLC为核心控制器件,使用水泵机组、压力传感器、液位传感器、变频调速器、热继电器来实现变频恒压供水自动控制系统。完成整套系统软硬件的设计与制作,使系统的控制实现微机自动化管理,使设备的运作达到最佳节能效果和最优工况。

论文主要对以下内容进行研究和描述:

    (1>论文分析比较了水泵电机的调控技术,并论述了变频恒压供水系统中的重要问题,在此基础上提出了系统的设计思路和方案,并确定了本论文的研究内容和研究方法。

(2)论文分析了系统的节能原理,给出了恒压供水的理论模型和近似的数学模型;确定了系统的控制方案,然后给出了控制流程和工作原理,最后论述了水泵的切换条件。

 3)论文对系统的设计做了详细的研究分析。确定了设备的选型;详细分析了变频恒压自动供水运行方式水泵运行的各种情况以及转换过程,讨论了PLC程序的设计方法和程序执行的特点,并以此基础提出系统控制程序的设计方案和功能模块;以介绍PID调节原理为基础,分析了利用PID调节原理来实现变频恒压供水调节的过程,并给出了PID的参数设置方法;最后,提出了一些能够保证系统可靠性的措施。

 4)论文还介绍了利用PLC和计算机的通信,来实现对供水系统运行状态的远程实时监控。
2 系统的理论分析及方案总体设计

2.1 变频恒压供水系统理论分析                         

供水系统的工作点和基本特性的扬程特性是以系统管路中阀门的开度不变为前提,来体现水泵在某一转速下流量与扬程之间的关系特性曲线,流量越大,扬程就越小。由于在水泵转速和阀门开度都不变的情况下,流量大小主要是取决于用户的用水流量情况,因此,扬程特性反映的是扬程和用水流量之间的关系。而管阻特性是以水泵转速不变为前提,来体现阀门在某一开度下,流量与扬程间的关系。管阻特性反映的是水泵的能量克服水泵系统的水位和压力差,以及液体在水管道中的流动阻力变化规律。所以,在同一阀门开度,扬程越大,流量越大。因为阀门开度的改变,事实上是改变了在某一个扬程下,供水系统为用户提供水的能力。所以,管阻特性反映的是供水流量和扬程间的关系。管阻特性曲线和扬程特性曲线的交点被称为供水系统的工作点,在这一点上,供水系统的供水流量和用户的用水流量处于相对平衡的状态,此时供水系统既能满足扬程特性,也能符合管阻特性,系统能够稳定运行。

供水系统组成部分主要是管道、水泵、电动机和阀门等。由异步电动机来驱动水泵旋转供水,把水泵和电机做成一体,通过变频器来调节异步电机转速,从而以改变水泵的出水流量来实现恒压供水。因此,变频供水系统实质上就是异步电动机的变频调速。

对异步电机供电电源的频率进行连续调节,就可以使电机的同步转速被连续平滑地调节,从而调节了转子的转速。变频调速时,从低速到高速均能够保持有限的转差率,所以变频调速是一种调速范围广、精度高、效率高、机械特性硬、平滑性高的调速方式。因此,用变频调速是比较理想和合理的,它也被广泛地应用于水泵电机调速。在供水系统中,一般以水流量为控制目的,常用的控制方法有转速控制法和阀门控制法。阀门控制法水泵电机转速保持不变,通过调节阀门的开度来调节流量。它的实质是通过改变水路中阻力的大小来改变流量,因此,管阻会随着阀门的开度变化而变化,但是扬程特性不变。由于在实际用水中,需水量是变化着的,如果阀门开度在某段时间内保持不变,就会要造成欠压或超压现象。转速控制法阀门开度保持不变,通过改变水泵电机转动速度来调节流量,是通过水的动能变化而改变流量。所以,扬程特性会随着水泵转速的变化而变化,但是管阻特性是不变的。变频调速供水方式实属转速的控制。它的工作原理是依据用户用水流量变化而自动调整水泵的电机转速,使管网的压力保持始终恒定,当用水流量变大时电机就会加速,用水流量变小时电机就会减速。

所以调速控制方式与阀门控制方式相比,供水功率小很多,节能效果也更显著,因此本文中的供水系统将采用变频调速恒压供水方式。

2.2 变频恒压供水系统的理论模型及数学模型

变频恒压供水控制系统在某以个特定的时间段内,恒压就是以使出水口总管网的实际供水压力维持在预先设定的供水压力值上为控制目标。

给定参数

反馈参数

实际压力

变频器 PID

水泵

管网

压力传感器

2.1  变频恒压供水系统控制原理图

文本框: 转速文本框: 频率

可以从图2.1 中看出,系统运行时,若实际供水压力比设定压力值低,那么控制系统将会得到1个正压力差,这个压力差值经过计算、转换,能够计算出变频器的输出频率增加值,这个值是为了降低实际供水压力同设定压力的差值,把变频器的当前输出值和这个增量相加,得出的值就是变频器此时应该输出的频率。这个频率能使水泵机组的转速变大,从而造成实际供水压力的上升,在运行过程中这个过程将会被重复,一直到实际的供水压力和设定的压力值相等为止。如果在运行过程中实际的供水压力比设定压力值高,则情况正好相反,变频器输出频率将下降,水泵机组转速降低,实际的供水压力也因此而降低。同样的,最后的调节结果是实际的供水压力等于设定的压力值。

   但是因为变频调速恒压供水系统的控制对象是滞后的、非线性的、模型不稳定、时变的对象,所以很难得出精准的数学模型,只能进行近似等效模拟。水泵从初始状态向管网中进行恒压供水,供水管网由初始压力开始来启动水泵的运行,直到管网的压力值到达稳定要求要经过2个过程:首先,水泵把水送到管网中,在这个阶段管网的压力基本保持在初始压力,这个过程是一个纯滞后的过程;其次,水泵使整个管网充满水,压力也随着逐渐上升一直到稳定,这个过程是一个大时间常数惯性过程;但系统中的其他检测和控制环节,如变频环节、压力检测、继电控制转换等的滞后时间和时间常数与供水系统的滞后时间和时间常数相比,可以忽略不计,都可以等效成比例环节。

2.3 变频恒压供水系统的工作原理和控制流程

变频恒压供水系统主要由变频器、压力变送器、压力传感器、低压电器、水泵机组以及恒压控制单元组成。设计的主要目标是利用恒压控制单元让变频器控制一个水泵或者循环控制多个水泵,从而实现了管网水压恒定、水泵电机软起动以及工频水泵与变频水泵的切换,另外还能够对运行的数据进行实时传输。依据系统设计目标要求,经过比较和分析,得到一种数据传输方便、扩展功能灵活便捷、系统稳定、控制精确的控制方案,它就是通用变频器、PLC、压力传感器和人机界面的组合。

这是一种灵活方便的控制方式:通信接口良好,能够方便地与其他系统完成数据交换,通用性强,用户能够灵活地组成各种不同的控制系统。硬件设计上,我们只需要确定PLC硬件的配置以及I/0外部接线。控制要求有变动时,能利用PC机方便快捷地改动存贮器的控制程序,因此现场调试也非常方便。同时,PLC可靠性高、抗干扰能力较强,所以系统的可靠性也得到了保障。因而这个方案非常适合本文研究的小区变频恒压供水系统,它能够适应各种不同要求的恒压供水情况,且无关于供水机组容量的大小。

确定供水系统的总体设计方案,其根本依据是使设计的供水能力可以满足系统最不利点的用水量需求,同时也需要参考用户用水量的变化类型,考虑方案是否适用、节能,以及是否满足其它技术方面的要求。

本文研究的是用于小区生活用水的系统,小区用水时间段主要集中在早晚,其余时间属于低流量阶段,这个阶段相对于设计流量,余量较大,因此,在低流量时采用变频调速的方式实现恒压供水,节能效果非常明显。而且水泵的变频软起动冲击电流较小,能够延长电机泵的寿命,水泵在低速运行时,噪声更小、更平稳。

根据小区用水情况特点,采用多泵变频循环的工作方式,通过PLC编程控制。多台水泵并联供水,依据用水量的大小调节水泵工作台数,用水量大时采用变频泵连续调节和工频泵分级调节结合,从而保证供水压力能够始终保持在设定值范围内;用水量小时,用一台小流量水泵就能够维持正常的水压和泄漏。这种工作方式即节能省钱,又能够保证每台水泵都高效运作,可靠性更高,当有水泵出现故障时,不会影响整体供水,并且小泵的维修也方便,启动电流低,不需要增加电源的容量,另外,只需要单台水泵来配置变频器的容量。

供水系统通过变频器、PID调节器和压力变送器组成的闭环调节系统来控制系统保持恒压。根据实时水压变化,由变频器调节电机的转速实现恒压。为减少对管道、泵组产生的水锤,泵组配置了电动蝶阀,水泵开启后,打开电动碟阀,水泵停止运行时先关闭电动碟阀然后再停机。为了实现远程监控功能,系统中配置了计算机以及通信模块。

综上,系统可以分为:执行机构、信号检测机构和控制机构三个部分:

执行机构:由一组水泵构成,它们的作用是将水提供给用户管网。分为变频泵和附属小泵,变频泵是变频调速器控制的、能够进行变频调整的水泵,用于依据用水量变化而改变电机转速,从而维持管网水压恒定;附属小泵的工作状态只是启、停两种,用于当用水量很小的时候,对管网的用水量给予少量补充。将这种水泵组应用于变频调速恒压供水系统中,是因为,将一个大功率的水泵用几台小功率的水泵代替,水泵选型会更容易,这种结构也更适合用在大功率的供水系统中;而且供水系统增减容变得容易,不需要更换水泵,只需要增加恒速泵就可以了;用小功率变频器来替代大功率变频调速器,能有效降低系统成本,增强系统运行的可靠性;另外,增加附属小泵,可以使系统在用水量很低的时候停止所有主泵,而用小泵补水,从而降低了系统运行的噪音;用水量不太大的时侯,系统只是部分水泵运行,这样又能够延长水泵运行的寿命,同时还能减低系统功耗,达到了节能的目的。

信号检测机构:系统控制过程中需要检测报警信号、液位信号和水压信号。水压信号用于反映用户管网水压值,是恒压供水控制系统的主反馈信号。由于这是一个模拟信号,因此读入PLC时,要进行A/D转换。此外,为了增强系统可靠性,还需要用电接点压力表检测供水的下限压力和上限压力,然后可以把检测结果送给PLC,成为数字量的输入;水泵的进水水源充足与否由液位信号来反映。当信号有效,控制系统保护整个系统,来防止因为水泵空抽而使电机和水泵受到损害。这个信号来源于安装在水源处的液位传感器。系统是否正常运行,变频器是否有异常、水泵电机是否过载都由报警信号反映,这个信号是开关量信号。

控制机构:供水控制系统通常是安装在供水控制柜里,包括供水控制器、电控设备和变频器3部分。整个系统的核心是供水控制器。供水控制器直接采集系统中的报警信号、液位、压力,分析来源于通讯接口和人机接口的数据信息,并实施控制算法,得到控制执行机构的方案,通过接触器和变频调速器控制执行机构;对水泵进行转速控制的单元是变频器,它通过跟踪供水控制器传输来的控制信号使调速泵的运行频率被改变,从而控制调速泵的转速。

根据水泵机组中水泵被变频器拖动的情况不同,变频器有两种工作方式即变频循环式和变频固定式,变频循环式即变频器拖动某一台水泵作为调速泵,当这台水泵运行在50Hz时,其供水量仍不能达到用水要求,需要增加水泵机组时,系统先将变频器从该水泵电机中脱出,将该泵切换为工频的同时用变频去拖动另一台水泵电机;变频固定式是变频器拖动某一台水泵作为调速泵,当这台水泵运行在50Hz时,其供水量仍不能达到用水要求,需要增加水泵机组时,系统直接启动另一台恒速水泵,变频器不做切换,变频器固定拖动的水泵在系统运行前可以选择[1]。本系统将使用前一种工作方式。

报警是一个控制系统不可或缺的重要部分。由于系统可以在不同的供水领域适用,所以为了保障系统运行的平稳、可靠、安全,防止因为电网波动过大、变频器报警、供水水源中断、电机过载使系统发生故障,系统就必须监测各种报警量,报警类别由PLC来判断,进行保护和显示控制,防止导致不必要的损失。

接下来介绍系统的控制流程:

 当系统通电后,变频器接收到自控系统发出的有效的启动信号,首先拖动水泵M1运行,利用恒压控制器,依据用户管网设定压力值和实际压力值的误差来调节变频器输出频率,从而控制M1的转速,当输出压力值达到设定值时,用水量与供水量相对平衡,转速稳定到某一个定值,在这期间M1为调速运行。

 当用水量升高、水压降低时,通过恒压控制器和压力闭环,使水泵的转速升高到另一个新的稳定数值,当用水量降低、水压升高时,通过恒压控制器和压力闭环,使水泵的转速降低到另一个新的稳定数值。

 当用水量持续上升,变频器输出频率到达上限频率50Hz,如果这时用户管网的实际压力值还没有到达设定压力值,且满足增加水泵的条件时,系统会把电机M1切换为工频电网供电,使M1恒速运行,同时让第2台水泵M2开始变速运行,此时,系统对水压恢复闭环调节,直到水压上升到设定值。若用水量还在增大,且满足增加水泵的条件,上述转换将继续发生,并投入新的水泵并联运行。当最后一台水泵M3也投入运行,且变频器输出频率达到上限频率50Hz,而压力仍旧没有到达设定值,此时控制系统就会发出水压超过限定值的报警。

当用水量降低水压上升,变频器的输出频率下降到下限频率,而用户管网的实际水压值依然比设定压力值高,且满足减少水泵的条件,系统将会关闭上次转换成工频运行的水泵,对水压恢复闭环调节,让压力重新下降到设定值。若用水量持续下降,且满足减少水泵的条件,上述转换将继续发生,直到剩下最后一台变频泵运行。

 当系统只剩1台调速泵工作,调速泵的运行频率已经降低到下限频率,且满足关泵的条件时,调速泵就会被关闭,系统由附属小泵给予少量补水。此时,如果设定压力值高实际压力值于,则延时后附属小泵开启进行补水,附属小泵开启后,如果附属小泵的工作压力值低于实际压力值,则附属小泵被关闭。当设定压力值再次高于实际压力值后,重复以上过程。附属小泵开启后,如果压力达不到设定压力值,则一定的延时后关闭附属小泵,开启调速泵来控制,控制过程与2, 3, 4步相同。

 

 

2.4 变频恒压供水系统的机组切换条件

虽然通用的变频器频率都能够在0-400HZ的范围内调节,但它被用在供水系统中的时侯,频率可调节的范围有限,不能被无限地升高或降低。在变频状态下运行的水泵电机只能在50HZ时才能切换到工频状态下运行。受到电机工作频率和变频器以及电网的限制,频率调节的上限频率为50HZ。当变频器输出频率已达到50HZ时,即使设定压力值仍然高于实际供水压力值,变频器的输出频率也不能再被增加了,只有控制水泵机组切换,增加运行机组的数量才能实现实际供水压力值的增加。此外,变频器输出频率也不可能为负值,最低也只是0HZ。事实上,实际应用中变频器输出频率不可能下降到0HZ,因为水泵机组运行时,由电机带动水泵向管网进行供水,而管网中的水压会对水泵形成一个反推力,给电机一个反向的力矩,此时源水池中的水也在一定程度上被这个水压阻止进入管网,所以,当电机的运行频率下降到某一个数值,水泵就己经无法抽出水了,而实际的供水压力也不会随电机的频率降低而降低。在实际应用中这个频率就是电机运行的下限频率。它远远比0HZ大,具体的数值与系统所使用的场所及水泵的特性有关,通常是在20HZ左右。由于变频运行状态下,水泵机组中的电机运行频率由变频器输出频率来决定,所以这个下限频率也就成了变频器频的率调节下限频率。

所以当变频器输出频率已经达到上限频率,设定压力值却仍然高于实际的供水压力值时,实际供水压力差己不能使输出频率上升,实际的供水压力值也不会上升。当变频器输出频率己经降低到下限频率,设定的供水压力值却仍高于实际的供水压力值时,压力差不会造成输出频率持续下降,实际的供水压力值也不会下降。因此,将水泵机组切换的时间选择在这两个时间点比较合理,但是还要考虑到一些问题。

第一个判别条件:当设定压力值大于反馈压力值时,输出频率等于上限频率。这个判别条件可能会出现这种状况:当输出频率达到上限频率时,实际的供水压力值在设定的压力值上下范围波动。如果在这种情况下,依旧按照上面的判别条件,只要条件一满足机组就被切换,供水压力很可能就因为新增加了一台机组运行而超过了设定压力值,并且新投入的机组运行时几乎是在变频器输出的频率下限处运行,对供水系统的作用非常小。在极端的情况下,增加了运行机组后,实际供水压力值超出设定的供水压力值,新增加的机组在变频器的频率下限处运行,此时机组又满足了切换停机的条件,需要把在工频状态下运行的一个机组关闭。假设在这段时间,用户用水的情况一直保持不变,那么按要求把一个工频状态下运行的机组关闭后,增加运行机组之前的运行情况与机组整体运行的情况完全一致。因此可以看出,若用水情况无变化,所有供水泵站中可以自动投切的机组将会一直投入--切出--再投入--再切出这样循环下去,这样就增多了机组的切换次数,使系统一直不能处在稳定状态中。同时,在变频器从启动到稳定的过程和机组切换过程中,系统的供水情况也不稳定,实际的供水压力值也会震荡于很大的压力值范围内。这种工作状态既不能提供可靠稳定的供水压力,机组也因为相互频繁切换磨损更严重,运行寿命被减短。

第二个判别条件:当设定压力值小于反馈压力值时,输出频率等于下限频率。同第一种讨论方法,能够得到相似的结论。因此,实际应用中应该在机组确实需要切换的时候再进行切换。

 

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