專利名稱：二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供水設(shè)備控制系統(tǒng)及其控制方法，特別涉及一種二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的恒壓供水設(shè)備中，有采用一臺變頻器控制多泵循環(huán)恒壓供水的技術(shù)，其系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)十分成熟，其控制方式有一控二，一控三，…，一控η (η為水泵臺數(shù))，簡稱“一控多”。其顯著特征是控制系統(tǒng)中只包含一臺變頻器，受其控制的水泵數(shù)量，視供水設(shè)備的供水規(guī)模、容量而定，通常有二臺、三臺或多臺水泵。一控多控制方式通常采用如下兩種控制原理
其一是變頻泵循環(huán)運(yùn)行方式在小流量用水時(shí)，變頻器帶動一臺水泵運(yùn)行，隨著用水量的變化，調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水；當(dāng)用水流量增大，變頻泵的頻率上升到50Hz延遲一段時(shí)間后，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，使該變頻泵切換到工頻運(yùn)行，同時(shí)控制變頻器帶動另一臺水泵軟啟動；隨著用水流量增大，以后各臺水泵的軟啟動按此類推。當(dāng)用水流量減小須停泵時(shí)，先停最先轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行的那臺泵。其二是變頻泵+直接啟停工頻泵運(yùn)行方式在小流量用水時(shí)，變頻器帶動泵組中某一臺水泵運(yùn)行；當(dāng)用水流量增大，變頻泵的頻率上升到50Hz延遲一段時(shí)間后，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，直接啟動另一臺水泵工頻運(yùn)行，以此類推。當(dāng)用水流量減小須停泵時(shí)，逐一減掉工頻泵，最后休眠變頻泵。前述的一控多系統(tǒng)的不足之處在于
1、對設(shè)備壽命的影響如采用“變頻泵循環(huán)運(yùn)行方式”，在電動機(jī)帶水泵負(fù)載時(shí)，切換發(fā)生瞬間，水泵在水壓作用下迅速停車，產(chǎn)生巨大的“水錘”效應(yīng)，對水泵造成沖擊；而且在水泵受損害的同時(shí)，因高水壓與定子反電勢疊加，電動機(jī)也將承受10倍額定電流以上的沖擊電流，影響其使用壽命；如采用“變頻泵+直接啟停工頻泵運(yùn)行方式”，工頻泵因直接啟動， 啟動電流大，對電網(wǎng)造成沖擊，同時(shí)，沖擊水泵和管網(wǎng)中的管路、閥門，使設(shè)備的使用壽命大大縮減。2、對出水壓力的影響在增加或減少工頻泵時(shí)，設(shè)備的供水壓力無法做到平穩(wěn)過渡，在增加工頻泵的時(shí)候，不可避免地會對供水壓力造成沖擊。如采“變頻泵循環(huán)運(yùn)行方式”，供水壓力曲線呈負(fù)向凹陷；如采用“變頻泵+直接啟停工頻泵運(yùn)行方式”，供水壓力曲線呈正向沖擊。3、對用水安全性的影響因?yàn)橄到y(tǒng)只有一臺變頻器，假如變頻器因某種原因發(fā)生故障，現(xiàn)場若需恢復(fù)正常供水少則兩三天，多則四五天，影響了用水安全。4、對能耗的影響在流量增大須兩臺水泵同時(shí)使用時(shí)，一工一變的運(yùn)行方式，反而會降低泵組運(yùn)行效率，增大能耗
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提出了一種二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為包括多個(gè)水泵、兩個(gè)變頻器、控制單元、切換開關(guān)組和水壓傳感器；
兩個(gè)變頻器的控制端都連接到控制單元，兩個(gè)變頻器的輸出端連接到A節(jié)點(diǎn)； 各個(gè)水泵的輸入端與切換開關(guān)組連接，切換開關(guān)組分別與控制單元和A節(jié)點(diǎn)連接；控制單元控制切換開關(guān)組的動作；切換開關(guān)組控制水泵的輸入端和A節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)通或截止； 水壓傳感器與控制單元連接，水壓傳感器檢測用水點(diǎn)的出水壓力。在前述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還進(jìn)行了如下改進(jìn)控制單元上還連接有源水水位感應(yīng)開關(guān)，源水水位感應(yīng)開關(guān)檢測水泵進(jìn)水端水量。在前述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還進(jìn)行了如下改進(jìn)所述水壓傳感器由出水壓力傳感儀表和出水電接點(diǎn)壓力表組成。在前述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還進(jìn)行了如下改進(jìn)所述源水水位感應(yīng)開關(guān)為電接點(diǎn)壓力表或電纜浮球開關(guān)。在前述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還進(jìn)行了如下改進(jìn)所述出水壓力傳感儀表為遠(yuǎn)傳壓力表或壓力變送器。在前述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提出了一種切換開關(guān)組的電氣結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方案 所述切換開關(guān)組由多個(gè)接觸器組成，每個(gè)水泵對應(yīng)兩個(gè)接觸器；第一水泵的輸入端與第一接觸器連接，第一接觸器與A節(jié)點(diǎn)連接；第一水泵的輸入端與第二接觸器連接，第二接觸器與控制單元連接；其余水泵及與之匹配的接觸器的連接方式與第一水泵相同。本發(fā)明還提出了一種如前所述的二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)的控制方法，其方案為控制單元控制切換開關(guān)組的動作，使水泵的工作模式在工頻模式和變頻模式之間切換；水泵處于變頻模式時(shí)由變頻器提供變頻電源；水泵處于工頻模式時(shí)由電網(wǎng)直接提供電源；
增加水泵數(shù)量和減少水泵數(shù)量的方法為
1)只有一個(gè)水泵運(yùn)行時(shí)，水泵采用變頻模式接入，水泵通過任一變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動，另一變頻器關(guān)閉；
2)兩個(gè)水泵運(yùn)行時(shí)，第一個(gè)水泵的啟動方式與步驟1)相同；然后將第二個(gè)水泵采用變頻模式接入，同時(shí)，啟動第二變頻器，第二個(gè)水泵通過變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動；
3)三個(gè)水泵運(yùn)行時(shí)，第一個(gè)水泵和第二個(gè)水泵的啟動方式分別與步驟1)、步驟2)相同；第三個(gè)水泵啟動時(shí)
a.先關(guān)閉兩個(gè)變頻器中的任一者，將處于變頻模式的兩個(gè)水泵中的任一者切換為工頻模式，前述被切換為工頻模式的水泵在控制單元控制下工頻運(yùn)行；
b.將第三個(gè)水泵采用變頻模式接入，同時(shí)將步驟a中被關(guān)閉的變頻器重新啟動，第三個(gè)水泵通過變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動；
4)3個(gè)以上的水泵運(yùn)行時(shí)，按步驟3)所述方式，始終使新啟動的水泵通過變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動；
5)減少水泵數(shù)量時(shí)關(guān)閉工頻模式下的水泵時(shí)，直接關(guān)閉水泵的電源；關(guān)閉變頻模式下的水泵時(shí)，將水泵與變頻器同時(shí)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)變頻模式下的水泵的軟停止；
減少工頻模式下的水泵前，先將處于變頻模式下的兩個(gè)水泵的轉(zhuǎn)速提高，再關(guān)閉工頻模式下的水泵，降低因工頻模式下的水泵突然關(guān)閉而造成的水壓波動。
在前述控制方法的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的控制方法還可以附加如下的功能控制單元對水壓傳感器反饋來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，計(jì)算出合理的變頻器工作頻率，并向變頻器輸出控制信號；控制單元內(nèi)預(yù)設(shè)有一睡眠頻率
只有一臺水泵運(yùn)行時(shí)，若變頻器的工作頻率降低至睡眠頻率以下，若在一設(shè)定的延遲時(shí)間內(nèi)，工作頻率始終小于睡眠頻率，延遲時(shí)間結(jié)束后，控制單元控制變頻器關(guān)閉，水泵停止運(yùn)行，控制單元進(jìn)入睡眠狀態(tài)；若在設(shè)定的延遲時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)變頻器工作頻率大于睡眠頻率的情況，則重置延遲時(shí)間；控制單元進(jìn)入睡眠狀態(tài)后，若出現(xiàn)工作頻率大于睡眠頻率的情況，則控制單元被喚醒，同時(shí)啟動變頻器驅(qū)動水泵作變頻運(yùn)行?；谇笆龅那袚Q開關(guān)組的優(yōu)選電氣結(jié)構(gòu)，本發(fā)明控制方法中，切換水泵工作模式的方法為某一水泵上的第二接觸器斷開，第一接觸器吸合時(shí)，水泵處于變頻模式；某一水泵上的第一接觸器斷開，第二接觸器吸合時(shí)，水泵處于工頻模式。兩臺變頻器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，兩臺變頻器的輸出頻率相同。本發(fā)明的有益效果可實(shí)現(xiàn)水泵的軟啟軟停，消除了水泵啟動時(shí)的沖擊電流，避免了水錘效應(yīng)的發(fā)生，供水壓力平穩(wěn)，提高設(shè)備的使用壽命，同時(shí)提高了二次供水設(shè)備的可靠性，更好地保證用戶的用水安全。


圖1、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖(圖中虛線所示為控制回路，實(shí)線為主回路)；
圖2、本發(fā)明裝置的一種優(yōu)選電氣結(jié)構(gòu)圖(圖中虛線所示為控制回路，實(shí)線為主回路)； 圖中水泵2、變頻器5、控制單元6、第一接觸器7、第二接觸器8、切換開關(guān)組9、A節(jié)點(diǎn)
A0
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為包括多個(gè)水泵2、兩個(gè)變頻器5、控制單元6、切換開關(guān)組9和水壓傳感器組成；兩個(gè)變頻器5的控制端都連接到控制單元6，兩個(gè)變頻器5的輸出端連接到A節(jié)點(diǎn)A ；各個(gè)水泵2的輸入端與切換開關(guān)組9連接，控制單元6控制切換開關(guān)組9的動作；切換開關(guān)組9控制水泵2的輸入端和A節(jié)點(diǎn)A的導(dǎo)通或截止(通過控制對應(yīng)線路的導(dǎo)通或截止來對水泵2的工作模式進(jìn)行切換)；水壓傳感器與控制單元6連接，水壓傳感器檢測用水點(diǎn)的出水壓力。前述結(jié)構(gòu)的“二控多”系統(tǒng)，它與現(xiàn)有技術(shù)最大的不同是系統(tǒng)中包含兩個(gè)變頻器5 ； 前述系統(tǒng)的裝置結(jié)構(gòu)結(jié)合本發(fā)明的控制方法(具體控制方法見后文)，即可實(shí)現(xiàn)在增加或減少水泵2數(shù)量時(shí)，對水泵2進(jìn)行軟啟軟停，延長設(shè)備壽命，減小水壓波動；而且兩個(gè)變頻器5 還具有互為備用的作用，即其中一個(gè)變頻器5意外損壞后，另一個(gè)變頻器5仍可正常工作， 保證供水不停止。在前述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還在控制單元6上連接了源水水位感應(yīng)開關(guān)，源水水位感應(yīng)開關(guān)檢測水泵2進(jìn)水端水量，若無水，則關(guān)閉控制系統(tǒng)停機(jī)保護(hù)，防止水泵2空轉(zhuǎn)損壞機(jī)械密封。源水水位感應(yīng)開關(guān)可在電接點(diǎn)壓力表和電纜浮球開關(guān)中擇一采用。如源水接口接帶負(fù)壓抑制器的穩(wěn)流罐，則源水水位感應(yīng)開關(guān)采用電接點(diǎn)壓力表；如源水接口接接水箱，則源水水位感應(yīng)開關(guān)采用電纜浮球開關(guān)。
所述水壓傳感器由出水壓力傳感儀表和出水電接點(diǎn)壓力表組成，出水壓力傳感儀表將采集到的水壓數(shù)據(jù)反饋給控制單元6，控制單元6根據(jù)水壓數(shù)據(jù)對水泵2的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整；出水壓力傳感儀表可在遠(yuǎn)傳壓力表和壓力變送器中擇一采用。出水電接點(diǎn)壓力表專門用于保護(hù)，比如因水壓傳感器損壞而引起的程序誤動作造成壓力超高。由于電氣設(shè)計(jì)的多樣性(為實(shí)現(xiàn)某一功能的電路可以有多種搭設(shè)方式)，切換開關(guān)組9的電氣結(jié)構(gòu)可以有多種，難以窮舉，本發(fā)明僅提出了一種優(yōu)選的切換開關(guān)組9的電氣結(jié)構(gòu)參見圖2，所述切換開關(guān)組9由多個(gè)接觸器組成，每個(gè)水泵2對應(yīng)兩個(gè)接觸器；第一水泵 2的輸入端與第一接觸器7連接，第一接觸器7與A節(jié)點(diǎn)A連接；第一水泵2的輸入端與第二接觸器8連接，第二接觸器8與控制單元6連接；其余水泵2及與之匹配的接觸器的連接方式與第一水泵2相同?？刂茊卧?通過控制接觸器的吸合/斷開對水泵2的工作模式進(jìn)行切換。系統(tǒng)工作時(shí)，水壓傳感器實(shí)時(shí)跟蹤出水管網(wǎng)壓力狀態(tài)，將出水口水壓力轉(zhuǎn)換成 4^20mA電流信號，經(jīng)控制單元6內(nèi)部PID運(yùn)算，得出一調(diào)節(jié)參量，控制單元6將該調(diào)節(jié)參量轉(zhuǎn)換成(TlOV模擬量電壓信號傳送至變頻器5，控制單元6通過控制變頻器5輸出頻率來控制水泵2的轉(zhuǎn)速，從而對水壓實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)；
前述控制系統(tǒng)，其基本控制思路為當(dāng)用水量增加時(shí)(體現(xiàn)在用水端水壓下降)，控制單元6向變頻器5發(fā)出控制信號，驅(qū)動水泵2提高轉(zhuǎn)速，當(dāng)用水量減少時(shí)，控制單元6向變頻器5發(fā)出控制信號，驅(qū)動水泵2的轉(zhuǎn)速降低；當(dāng)一臺水泵2無法滿足出水口壓力需求時(shí)，增加水泵2數(shù)量，當(dāng)出水口壓力需求超飽和時(shí)，減少水泵2數(shù)量，確保用戶的用水壓力恒定。前述控制思路是水壓控制的常規(guī)方法，而本發(fā)明控制方法的優(yōu)勢則體現(xiàn)在對水泵2的啟動、 停止的軟啟軟停，具體方案為
控制單元6控制切換開關(guān)組9的動作，使水泵2的工作模式在工頻模式和變頻模式之間切換；水泵2處于變頻模式時(shí)由變頻器5提供變頻電源；水泵2處于工頻模式時(shí)由電網(wǎng)提供工頻電源；
增加水泵2數(shù)量和減少水泵2數(shù)量的方法為
1)只有一個(gè)水泵2運(yùn)行時(shí)，水泵2采用變頻模式接入，水泵2通過任一變頻器5實(shí)現(xiàn)軟啟動，另一變頻器5關(guān)閉(為了保證變頻器5可靠性及使用壽命，在斷開連接變頻器5和水泵2的接觸器前，須先關(guān)閉變頻器5，這里的“關(guān)閉”是關(guān)閉變頻器5的使能控制端，促使其停止輸出；具體控制是這樣的，增加水泵2時(shí)，在采用變頻模式啟動水泵2的瞬間，變頻器5 輸出電流為0，然后控制接觸器吸合并使變頻器5重新輸出，接觸器吸合和變頻器5輸出可同步完成；而在斷開水泵2時(shí)，則是先停止變頻器5輸出，延時(shí)一定時(shí)間后，再斷開相應(yīng)接觸器，延遲時(shí)間約0. Γ0. 8s,且為可調(diào)參量)；
2)兩個(gè)水泵2運(yùn)行時(shí)，第一個(gè)水泵2的啟動方式與步驟1)相同；然后將第二個(gè)水泵2 采用變頻模式接入，同時(shí)，啟動第二變頻器5，第二個(gè)水泵2通過變頻器5實(shí)現(xiàn)軟啟動；
3)三個(gè)水泵2運(yùn)行時(shí)，第一個(gè)水泵2和第二個(gè)水泵2的啟動方式分別與步驟1)、步驟 2)相同；第三個(gè)水泵2啟動時(shí)
a.先關(guān)閉兩個(gè)變頻器5中的任一者，將處于變頻模式的兩個(gè)水泵2中的任一者切換為工頻模式，前述被切換為工頻模式的水泵2在控制單元6控制下工頻運(yùn)行；
b.將第三個(gè)水泵2采用變頻模式接入，同時(shí)將步驟a中被關(guān)閉的變頻器5重新啟動，第
7三個(gè)水泵2通過變頻器5實(shí)現(xiàn)軟啟動；
4)3個(gè)以上的水泵2運(yùn)行時(shí)，按步驟3)所述方式，始終使新啟動的水泵2通過變頻器 5實(shí)現(xiàn)軟啟動；
5)減少水泵2數(shù)量時(shí)關(guān)閉工頻模式下的水泵2時(shí)，直接關(guān)閉水泵2的電源；關(guān)閉變頻模式下的水泵2時(shí)，將水泵2與變頻器5同時(shí)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)變頻模式下的水泵2的軟停止；
減少工頻模式下的水泵2前，先將處于變頻模式下的兩個(gè)水泵2的轉(zhuǎn)速提高，再關(guān)閉工頻模式下的水泵2，降低因工頻模式下的水泵2突然關(guān)閉而造成的水壓波動。需減少水泵2的情形一般發(fā)生在用水點(diǎn)的用水量降低的情況下，這時(shí)，變頻模式下的水泵2在PID的作用下運(yùn)轉(zhuǎn)頻率會降低到一個(gè)值(定義為減泵頻率或輔機(jī)停止頻率)， 控制單元6檢測到水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率達(dá)到該值后，延時(shí)一定時(shí)間(延時(shí)可調(diào))關(guān)閉工頻模式下的水泵2，因忽然少了一臺水泵2打水，供水壓力會呈現(xiàn)下降的趨勢，在PID作用下變頻模式水泵2會迅速提高轉(zhuǎn)速，以彌補(bǔ)外部的用水需求。為了減少因工頻模式下的水泵2突然停止而產(chǎn)生的壓力影響，在實(shí)際應(yīng)用過程中，往往是先主動提高變頻模式下的水泵2的轉(zhuǎn)速再關(guān)閉工頻模式下的水泵2，讓供水壓力曲線保持平滑過渡。因?yàn)橛凶冾l模式下的水泵2 作支撐，故不會對管網(wǎng)超造成沖擊或水錘等負(fù)面影響；
前述方案即為本發(fā)明針對不同工況時(shí)，對系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)節(jié)手段，在傳統(tǒng)一控多控制模式中，因系統(tǒng)中只有一臺變頻器5，在增加水泵2時(shí)，只要水泵2與變頻器5脫開再掛接到工頻上，系統(tǒng)供水壓力將產(chǎn)生脈動沖擊，要么是正向沖擊，要么是負(fù)向沖擊。而本發(fā)明因有兩個(gè)變頻器5，其中一個(gè)變頻器5負(fù)責(zé)水泵2的增加，另一個(gè)變頻器5持續(xù)作變頻運(yùn)行，故系統(tǒng)供水壓力沖擊相對較??；
相對于一頻一泵控制技術(shù)(即每臺水泵2都分配有單獨(dú)的變頻器5)，當(dāng)3臺或3臺以上水泵2同時(shí)運(yùn)行時(shí)(1臺或2臺水泵2同時(shí)運(yùn)行時(shí)，本發(fā)明的系統(tǒng)工作模式與一頻一泵控制技術(shù)相同，即每臺變頻器5控制一個(gè)水泵2)，本發(fā)明的水泵2運(yùn)行效率不如一頻一泵控制技術(shù)，但本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單，成本更低，結(jié)構(gòu)冗余度較小，而且就二次供水設(shè)備而言，需要三臺或三臺以上的水泵2同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，一年也只有幾天的時(shí)間可能出現(xiàn)這樣的情況，由前述的運(yùn)轉(zhuǎn)效率低(與一頻一泵控制技術(shù)相比)所帶來的能耗上升幾乎可以忽略不計(jì)；與現(xiàn)有的一控多控制技術(shù)相比，本發(fā)明可兼顧節(jié)能、軟啟軟停、切換水泵壓力平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，而且當(dāng)一臺變頻器5故障時(shí)，系統(tǒng)可無縫切換成一控多控制模式，不影響系統(tǒng)供水。基于前述的控制方法，本發(fā)明的控制方法還可增加如下的附加功能控制單元6 對水壓傳感器反饋來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，計(jì)算出合理的變頻器5工作頻率，并向變頻器5 輸出控制信號；控制單元6內(nèi)預(yù)設(shè)有一睡眠頻率；只有一臺水泵2運(yùn)行時(shí)，若變頻期5的工作頻率小于睡眠頻率，在一設(shè)定的延遲時(shí)間內(nèi)，工作頻率始終小于睡眠頻率，延遲時(shí)間結(jié)束后，控制單元6控制變頻器5關(guān)閉，水泵2停止運(yùn)行，控制單元6進(jìn)入睡眠狀態(tài)；若在設(shè)定的延遲時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)工作頻率大于睡眠頻率的情況，則重置延遲時(shí)間；控制單元6進(jìn)入睡眠狀態(tài)后，若出現(xiàn)工作頻率大于睡眠頻率的情況，則控制單元6被喚醒，同時(shí)啟動變頻器5驅(qū)動水泵2作變頻運(yùn)行。針對前文所述的切換開關(guān)組9的優(yōu)選電氣結(jié)構(gòu)，本發(fā)明控制方法中，切換水泵2工作模式的方法為某一水泵2上的第二接觸器8斷開，第一接觸器7吸合時(shí)，水泵2就被置于變頻模式；某一水泵2上的第一接觸器7斷開，第二接觸器8吸合時(shí)，水泵2就被置于工
8頻模式。實(shí)踐證明，兩臺變頻器5同頻運(yùn)行時(shí)，受其控制的兩臺水泵2在相同的頻率轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，其能耗最低，故，當(dāng)兩臺變頻器5同時(shí)運(yùn)行時(shí)，使兩臺變頻器5的輸出頻率相同，從而使兩臺變頻模式下的水泵2在同頻率同轉(zhuǎn)速下變頻運(yùn)行，與一控多控制系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)所控制的水泵2在兩臺水泵2同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采用同頻同速的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，泵組效率很高，更節(jié)能；值得說明的是，當(dāng)?shù)谝慌_水泵2和第一個(gè)變頻器5已經(jīng)在運(yùn)轉(zhuǎn)，將第二臺水泵2和第二個(gè)變頻器5接入后，控制單元6向第二個(gè)變頻器5直接輸出與第一個(gè)變頻器5相同的控制信號，第二臺水泵2啟動后，在第二臺水泵2的轉(zhuǎn)速達(dá)到與第一臺水泵2的轉(zhuǎn)速相同之前， 若控制單元6計(jì)算出的工作頻率發(fā)生變化，則控制單元6只調(diào)整向第一個(gè)變頻器5輸出的控制信號，此控制信號記為信號C，同時(shí)控制單元6向第二個(gè)變頻器5輸出的控制信號始終賦值為信號C。實(shí)施例
參見圖2 (圖中FR1、FR2、FR3為熱繼電保護(hù)器件)，以3臺水泵的啟動、停止過程為例
當(dāng)系統(tǒng)剛開始運(yùn)行時(shí)，將恥號變頻器5開啟，5c號變頻器5關(guān)閉，同時(shí)，將2b號水泵2 以變頻模式(2b號水泵2上的第一接觸器7吸合，第二接觸器8斷開)接入系統(tǒng)，其余水泵 2不接入；在一臺水泵2可提供的壓力范圍內(nèi)，5b號變頻器5驅(qū)動2b號水泵2作變頻運(yùn)行， 控制單元6根據(jù)水壓數(shù)據(jù)向恥號變頻器5動態(tài)輸出控制信號；
隨著用水量上升，控制單元6根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值(達(dá)到閾值還要延遲一定時(shí)間)，在 2b號水泵2達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)前(此時(shí)，2b號水泵2的轉(zhuǎn)速仍有一定的上升余量)，將2c號水泵2以變頻模式(2c號水泵2上的第一接觸器7吸合，第二接觸器8斷開)接入系統(tǒng)，同時(shí)， 啟動5c號變頻器5，2c號水泵2完成軟啟動；其中，在兩臺水泵2達(dá)到轉(zhuǎn)速相同之前，2c號水泵2的轉(zhuǎn)速從0開始單向上升，在2c號水泵2轉(zhuǎn)速上升過程中，2b號水泵2的轉(zhuǎn)速上升余量發(fā)揮作用，被用于繼續(xù)補(bǔ)償用水端水壓的需求，有效降低了增加水泵2數(shù)量時(shí)的水壓波動；控制單元6始終根據(jù)水壓數(shù)據(jù)向恥號變頻器5動態(tài)輸出控制信號，同時(shí)，控制單元6 向5c號變頻器5輸出與恥號變頻器5相同的控制信號；當(dāng)兩臺水泵2的轉(zhuǎn)速達(dá)到相同后， 2c號水泵2和2b號水泵2在兩個(gè)變頻器5的控制信號作用下變頻運(yùn)行，兩個(gè)水泵2轉(zhuǎn)速相同；
若用水量繼續(xù)上升，控制單元6根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值(達(dá)到閾值還要延遲一定時(shí)間)，在兩臺水泵2達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)前(此時(shí)，兩臺水泵2的轉(zhuǎn)速都還有一定的上升余量)，將恥號變頻器5關(guān)閉，同時(shí)將2c號水泵2切換為工頻模式(2c號水泵2上的第一接觸器7斷開， 第二接觸器8吸合)，由控制單元6向2c號水泵2輸出工頻控制信號，2c號水泵2作工頻運(yùn)行；將2d號水泵2以變頻模式(2d號水泵2上的第一接觸器7吸合，第二接觸器8斷開)接入系統(tǒng)，然后啟動恥號變頻器5，2d號水泵2完成軟啟動，2d號水泵2和2b號水泵2在兩個(gè)變頻器5的控制信號作用下變頻運(yùn)行，2c號水泵2在控制單元6的工頻信號作用下工頻運(yùn)行；2d號水泵2的轉(zhuǎn)速上升過程同前；在2d號水泵2的轉(zhuǎn)速上升過程中，2b號水泵2在持續(xù)作變頻運(yùn)行，此時(shí)，2b號水泵2的轉(zhuǎn)速上升余量就發(fā)揮作用了，這樣就使得增加水泵2 時(shí)，水泵2出水端水壓的波動得到了減小，使供水壓力更加平穩(wěn)。如果是一控多控制系統(tǒng)， 增加水泵2數(shù)量時(shí)，新啟動的水泵2的轉(zhuǎn)速上升過程中，由于沒有水泵2持續(xù)作變頻運(yùn)行， 故水壓波動較大，有時(shí)甚至?xí)崴鳌㈠仩t等用水設(shè)備造成損壞。
當(dāng)用水量下降，變頻模式下的水泵2在PID調(diào)節(jié)作用下轉(zhuǎn)速降低，控制單元6檢測到變頻模式下的水泵2達(dá)到減泵頻率(達(dá)到減泵頻率后，還要延遲一定時(shí)間)，則進(jìn)行減泵操作先將2b號水泵2和2d號水泵2的轉(zhuǎn)速調(diào)高，再關(guān)閉2c號水泵2的電源，2b號水泵2 和2d號水泵2的轉(zhuǎn)速上升量，就對因突然關(guān)閉2c號水泵2而造成的水壓下降沖擊進(jìn)行了補(bǔ)償；
當(dāng)用水量繼續(xù)下降，需要將水泵2數(shù)量從2臺減少至1臺時(shí)(即變頻模式下的水泵2的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率又達(dá)到減泵頻率)，關(guān)閉其中一臺水泵2和其中一臺變頻器5，被關(guān)閉的水泵2在變頻模式下停機(jī)，避免了水錘效應(yīng)的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于包括多個(gè)水泵(2)、兩個(gè)變頻器 (5)、控制單元(6)、切換開關(guān)組(9)和水壓傳感器；兩個(gè)變頻器(5 )的控制端都連接到控制單元(6 )，兩個(gè)變頻器(5 )的輸出端連接到A節(jié)點(diǎn)(A)；各個(gè)水泵(2)的輸入端與切換開關(guān)組(9)連接，切換開關(guān)組(9)分別與控制單元(6)和 A節(jié)點(diǎn)(A)連接；控制單元(6)控制切換開關(guān)組(9)的動作；切換開關(guān)組(9)控制水泵(2)的輸入端和A節(jié)點(diǎn)(A)的導(dǎo)通或截止；水壓傳感器與控制單元(6)連接，水壓傳感器檢測用水點(diǎn)的出水壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于控制單元(6)上還連接有源水水位感應(yīng)開關(guān)，源水水位感應(yīng)開關(guān)檢測水泵(2)進(jìn)水端水量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于所述水壓傳感器由出水壓力傳感儀表和出水電接點(diǎn)壓力表組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于所述源水水位感應(yīng)開關(guān)為電接點(diǎn)壓力表或電纜浮球開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于所述出水壓力傳感儀表為遠(yuǎn)傳壓力表或壓力變送器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于所述切換開關(guān)組(9)由多個(gè)接觸器組成，每個(gè)水泵(2)對應(yīng)兩個(gè)接觸器；第一水泵(2)的輸入端與第一接觸器(7)連接，第一接觸器(7)與A節(jié)點(diǎn)(A)連接；第一水泵(2)的輸入端與第二接觸器(8) 連接，第二接觸器(8)與控制單元(6)連接；其余水泵(2)及與之匹配的接觸器的連接方式與第一水泵(2)相同。
7.—種如權(quán)利要求1所述二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于控制單元(6)控制切換開關(guān)組(9)的動作，使水泵(2)的工作模式在工頻模式和變頻模式之間切換；水泵(2)處于變頻模式時(shí)由變頻器(5)提供變頻電源；水泵(2)處于工頻模式時(shí)由電網(wǎng)直接提供電源；增加水泵(2)數(shù)量和減少水泵(2)數(shù)量的方法為1)只有一個(gè)水泵(2)運(yùn)行時(shí)，水泵(2)采用變頻模式接入，水泵(2)通過任一變頻器(5) 實(shí)現(xiàn)軟啟動，另一變頻器(5)關(guān)閉；2)兩個(gè)水泵(2)運(yùn)行時(shí)，第一個(gè)水泵(2)的啟動方式與步驟1)相同；然后將第二個(gè)水泵(2 )采用變頻模式接入，同時(shí)，啟動第二變頻器(5 )，第二個(gè)水泵(2 )通過變頻器(5 )實(shí)現(xiàn)軟啟動；3)三個(gè)水泵(2)運(yùn)行時(shí)，第一個(gè)水泵(2)和第二個(gè)水泵(2)的啟動方式分別與步驟1)、 步驟2)相同；第三個(gè)水泵(2)啟動時(shí)a.先關(guān)閉兩個(gè)變頻器(5)中的任一者，將處于變頻模式的兩個(gè)水泵(2)中的任一者切換為工頻模式，前述被切換為工頻模式的水泵(2)在控制單元(6)控制下工頻運(yùn)行；b.將第三個(gè)水泵(2)采用變頻模式接入，同時(shí)將步驟a中被關(guān)閉的變頻器(5)重新啟動，第三個(gè)水泵(2)通過變頻器(5)實(shí)現(xiàn)軟啟動；4)3個(gè)以上的水泵(2)運(yùn)行時(shí)，按步驟3)所述方式，始終使新啟動的水泵(2)通過變頻器(5)實(shí)現(xiàn)軟啟動；5)減少水泵(2)數(shù)量時(shí)關(guān)閉工頻模式下的水泵(2)時(shí)，直接關(guān)閉水泵(2)的電源；關(guān)閉變頻模式下的水泵(2)時(shí)，將水泵(2)與變頻器(5)同時(shí)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)變頻模式下的水泵(2) 的軟停止；減少工頻模式下的水泵(2)前，先將處于變頻模式下的兩個(gè)水泵(2)的轉(zhuǎn)速提高，再關(guān)閉工頻模式下的水泵(2)，降低因工頻模式下的水泵(2)突然關(guān)閉而造成的水壓波動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于控制單元(6)對水壓傳感器反饋來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，計(jì)算出合理的變頻器(5)工作頻率， 并向變頻器(5)輸出控制信號；控制單元(6)內(nèi)預(yù)設(shè)有一睡眠頻率；只有一臺水泵(2)運(yùn)行時(shí)，若變頻器(5)的工作頻率降低至睡眠頻率以下，若在一設(shè)定的延遲時(shí)間內(nèi)，工作頻率始終小于睡眠頻率，延遲時(shí)間結(jié)束后，控制單元(6)控制變頻器 (5)關(guān)閉，水泵(2)停止運(yùn)行，控制單元(6)進(jìn)入睡眠狀態(tài)；若在設(shè)定的延遲時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)變頻器(5)工作頻率大于睡眠頻率的情況，則重置延遲時(shí)間；控制單元(6)進(jìn)入睡眠狀態(tài)后， 若出現(xiàn)工作頻率大于睡眠頻率的情況，則控制單元(6)被喚醒，同時(shí)啟動變頻器(5)驅(qū)動水泵(2)作變頻運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于切換水泵(2)工作模式的方法為某一水泵(2)上的第二接觸器(8)斷開，第一接觸器(7)吸合時(shí)，水泵(2)處于變頻模式；某一水泵(2)上的第一接觸器(7)斷開，第二接觸器(8)吸合時(shí)，水泵(2)處于工頻模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二控多恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于兩臺變頻器(5)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，兩臺變頻器(5)的輸出頻率相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種供水設(shè)備控制系統(tǒng)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)為，包括多個(gè)水泵、兩個(gè)變頻器、控制單元、切換開關(guān)組和水壓傳感器；兩個(gè)變頻器的控制端都連接到控制單元，兩個(gè)變頻器的輸出端連接到A節(jié)點(diǎn)；各個(gè)水泵的輸入端與切換開關(guān)組連接，切換開關(guān)組分別與控制單元和A節(jié)點(diǎn)連接；控制單元控制切換開關(guān)組的動作；切換開關(guān)組控制水泵的輸入端和A節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)通或截止；水壓傳感器與控制單元連接，水壓傳感器檢測用水點(diǎn)的出水壓力。本發(fā)明還公開了上述供水設(shè)備控制系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明的有益技術(shù)效果為實(shí)現(xiàn)了水泵的軟啟軟停，消除了水泵啟動時(shí)的沖擊電流，避免了水錘效應(yīng)，供水壓力平穩(wěn)，提高了設(shè)備的使用壽命和可靠性，更好地保證用戶的用水安全。
文檔編號E03B7/07GK102359152SQ20111022361
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者楊勇, 陳沛中 申請人:重慶成峰二次供水設(shè)備有限責(zé)任公司