薛文起
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摘要：随着经济和各行各业的快速发展，软水站传统控制系统一般采用单台恒速直接供水模式，耗电、耗水量大且供水水压不稳；射流泵加水箱供水的模式，依靠射流泵结构，设计的进水管直径大于出水管直径，在管道中形成压力差，但经常会出现出水压力不足的问题；采用恒速给水泵加气压罐供水模式，通过压力传感器采集并返回气压罐中的水压并完成对水压的实时调节，但该模式运行不稳定，且耗电量大。变频恒压供水模式通过实时监测出水口压力，将采集到的压力值反馈给控制器，由控制器控制变频器完成对给水泵的实时调速，进而保证供水管网水压恒定，实现无级调速，恒压供水。目前，活性炭厂用软水站的水泵采用离心式给水泵，活性炭厂用原软水站控制系统经常会出现水流量大、压力低时给水泵电机过载而导致停机断水事故；给水泵的使用效率极低，造成电能浪费；供水管网压力过高，造成爆管事故；人工操作带来的劳动强度大、水压不稳等问题。为解决原软水站供水控制系统存在的问题，设计变频恒压供水控制系统，稳定软水站出水压力，保证生产用水安全。
关键词：变频器；恒压；供水系统；维护管理
引言
在供水系统中，通常以流量为控制目的；其工作原理是根据用户需水量的变化调整水泵电机的转速，使管网压力始终保持恒定。水在人们的生产生活中必不可少，是维持人类生存的必要物质。而对于人类的生存而言，日常生活用水非常重要，没有了生活用水，生活秩序将被打乱，严重影响环境和生活质量。而对于供水系统来说，稳定的水源是其最终目标。这就对供水系统的控制部分提出了要求。基于此，设计一种变频恒压供水控制系统，该系统具有安全可靠，自动化程度高，节能效果显著等优点。
1变频恒压供水系统
变频恒压供水系统主要由蓄水池、水泵机组、控制器、变频器、压力罐以及生产供水管网组成。地面污水经处理后的中水经除氧器、除铁器以及多介质过滤设备后进入蓄水池。设置由一台工频给水泵、三台变频给水泵用于对过滤后的蓄水池中的软化水进行处理。ＰＬＣ控制器实时采集压力罐出水口压力值，将出水口压力实时值与设定值进行比较，通过控制策略控制变频器的输出功率，进而控制电动机转速，达到实时调节生产管网水压，使出水口压力保持恒压的目的。
2变频器恒压供水系统的保护装置
目前，恒压供水设备的系统中，保护装置一般分为两种：一是弹簧安全阀，二是由控制系统进行控制的电磁泄压阀。弹簧安全阀由于其自身的机械结构特点，只能在系统压力值超过整定值的情况下动作，一旦系统的液态介质中含有沙粒、铁屑等杂质，便有可能造成弹簧安全阀在动作之后关闭不严，而这种情况下，使用者又无法对弹簧安全阀进行拆解清洗，就导致弹簧安全阀衍变为系统的一个泄漏点。相对于弹簧安全阀，电磁泄压阀由于是接受控制系统发出的信号来实现自身的通断，在遇到阀体卡遇杂质的情况下，可以通过反复开关电磁泄压阀，利用液态介质冲洗阀芯的办法解决。
3恒压供水控制系统设计方案
3.1系统软件部分设计
系统启动后首先对参数配置进行初始化，在自动运行状态下系统保证管网压力恒定。自动运行模式下，首先一号泵变频工作，PLC接收变送器压力反馈信号判断处理，控制变频器输入水泵电机的频率。
程序对输出频率进行判断，频率达到上限则复位变频器，经过一段时间后二号泵变频启动一号泵工频运行，继续对变频器输出频率进行判断，若频率达到上限，经过一段时间后延时后三号泵变频启动前两台泵设置工频，若频率达到下限，则一号泵停止，当水泵全部投入运行时频率达到下限，经过一段时间后延时后优先停掉最先进入工频运行的那台泵，即一号泵停止二号泵工频三号泵变频运行，依此类推循环运行。在变频恒压供水控制系统软件设计中，当水位过低时，ＰＬＣ控制器需控制低水位报警闭锁电动机启动，以防蓄水池被抽空；当变频器故障时，如相电压不平衡等，需进行变频器故障报警闭锁电动机启动，将电动机自动切换至工频运行；当电机发送故障时，如电机过流、过载等，需进行电动机故障闭锁电动机启动，并进行声光报警。
3.2系统的硬件组成
ＦＸ系列ＰＬＣ是由电源、ＣＰＵ、存储器和输入输出器件组成的单元型可编程逻辑控制器，ＦＸ２Ｎ－４８ＭＲ内装８Ｋ步有备用电池的ＲＡＭ存储器，具有２４个输入点数和２４个输出点数，输出形式为继电器输出，内含计时功能，可接丰富的特殊扩展设备，如模拟输入设备、模拟输出设备、温度传感器输入、轴定位设备、脉冲输出设备、高速计数器和ＲＳ４８５通信设备等，ＦＸ２Ｎ－４８ＭＲ最多可接８个ＦＸ０Ｎ－３Ａ特殊功能模块，可供消耗的电流小于３００ｍＡ．根据控制系统要求来调速，从而实现压力、流量、温度和液位等闭环控制．ＦＲ－Ｄ７４０变频器可实现电机的输出转矩调整、频率跳变、多段速运行、点动控制、遥控设定、输入输出端子功能选择、瞬时停电再启动、模拟量输入频率设定和ＰＩＤ控制等功能，ＦＲ－Ｄ７４０变频器的运行模式有ＰＵ（面板）、ＥＸＴ（外部）、ＮＥＴ（网络）及多种组合模式，本设计中采用外部运行模式，即输入到变频器的启动指令是通过ＰＬＣ的输出端子进变频器的ＳＴＦ正转启动端子，频率指令是通过ＦＸ０Ｎ－３Ａ的输出通道进变频器的频率设定端子。
4变频器恒压供水系统的维护管理方法
在变频器恒压供水系统的操作使用上，应严格执行变频器恒压供水系统规定的使用规范。一般变频器恒压供水系统都有相应的操作使用规范，违反变频器恒压供水系统规定的使用方法操作，可能会造成变频器恒压供水系统损坏，影响变频器恒压供水系统的正常运行。同时，根据变频器恒压供水系统的实际使用情况，可细化变频器恒压供水系统的操作使用方法，总结出一套更加贴近实际的使用方法。在变频器恒压供水系统的运行条件上，应保证变频器恒压供水系统在使用时具备适宜的条件，如环境温度、环境相对湿度、试验场所有无火灾及爆炸危险，有无剧烈振动和碰撞的情况发生等。同时，还应保证变频器恒压供水系统的工作电源符合设备规定的要求。再次，在变频器恒压供水系统使用时的注意事项上，应注意变频器恒压供水系统的铭牌标识，尽量规避对变频器恒压供水系统不利的使用条件和操作方法。对于变频器恒压供水系统使用时应满足的要求，应尽可能满足。
结语
采用变频恒压供水系统对活性炭厂用软水站进行控制，提高了给水泵机组的生产效率，达到了节能降耗的目的。对软水站的出水压力进行ＰＩＤ调节，保证与压力设定值的差值在误差范围之内，节约水资源，具有较好的经济、社会效益。各电机运行情况。经测试，该系统能够满足设计要求，反馈压力不同，电机投入运行数量不同，同时变频器实现微调，在满足用户需求前提下最大程度节约运行成本。
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