1.前言
傳統(tǒng)的生活小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)中一般選用相當(dāng)型號(hào)的水泵2~4臺(tái)，采用循環(huán)軟起動(dòng)控制方式，即自動(dòng)補(bǔ)泵、自動(dòng)減泵、定時(shí)換泵，大多沒有考慮小流量用水情況。若主泵功率較大(一般認(rèn)為≥11KW)，會(huì)造成小流量供水時(shí)間內(nèi)較大能量浪費(fèi)的。一般住宅小區(qū)的供水規(guī)律性較一致，即用水高峰比較集中在早上、中午、晚上三個(gè)高峰時(shí)段約8小時(shí)，而其余時(shí)間供水量較小，水泵負(fù)荷小。盡管采用變頻器調(diào)速，由于存在調(diào)速泵在低頻率下運(yùn)行效率較低的問題，造成小流量供水時(shí)水泵耗能相對(duì)浪費(fèi)的情況。
通過增加1~2臺(tái)小流量泵的方案來解決小流量供水問題。下面以某700戶生活小區(qū)情況為例說明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制。
2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)生活主泵選用ISG80-200水泵2臺(tái)，單臺(tái)Q=50m3/h，H=50m，N=15KW。另選用QDL16-40水泵1臺(tái)，單臺(tái)Q=16m3/h，H=48 m，N=4KW。采用變頻控制系統(tǒng)一套，由于主泵、小泵功率差別不太大，主變頻器采用東芝VF-S11-4015PL變頻器1臺(tái)，東芝VF-S11變頻器內(nèi)置EMI抗干擾濾波器，非常適合于生活小區(qū)使用，對(duì)外界電磁及無線電干擾極少。另外該變頻器輸出端子功能較多(可編程)具有58種，可根據(jù)使用者要求程序設(shè)定所需要功能。另外東芝VF-S11變頻器為恒轉(zhuǎn)矩、變轉(zhuǎn)矩共用型變頻器，較一般水泵風(fēng)機(jī)型變頻器有較大的過載特性，額定電流值相對(duì)較大，即便對(duì)潛水泵類負(fù)載一般無需放大選型，此外東芝VF-S11系列變頻器適應(yīng)較大的電壓范圍380V至500V(允許波動(dòng)-15%，+10%)，保護(hù)功能齊全(20多種)，并具有獨(dú)特的失速防止自動(dòng)節(jié)能、矢量控制功能等?？刂坪诵牟捎萌毡疚鏖T子LOGO- 1臺(tái)，控制系統(tǒng)示意圖如下：
3、控制功能
3.1手動(dòng)/自動(dòng)模式切換
一般情況下系統(tǒng)采用自動(dòng)控制模式，即自動(dòng)變頻恒壓供水模式，管網(wǎng)壓力傳感器采用YZT耐震遠(yuǎn)傳壓力表，三個(gè)輸出端子分別接變頻器CC、VIB、PP端子，當(dāng)采用4~20mA壓力變送器時(shí)接變頻器CC、VIA端口?？删幊蘈OGO根據(jù)輸入(I)信號(hào)的變化自動(dòng)控制變頻器及水泵電機(jī)的自動(dòng)起停。
當(dāng)變頻器或自動(dòng)環(huán)節(jié)故障不能正常運(yùn)行時(shí)，可用模式轉(zhuǎn)換開關(guān)切換至手動(dòng)運(yùn)行模式，用變頻柜面板的三臺(tái)水泵的起停按扭分別起、停對(duì)應(yīng)的水泵。
3.2自動(dòng)補(bǔ)泵功能
傳統(tǒng)的補(bǔ)泵操作采用“循環(huán)軟起動(dòng)”控制模式，即當(dāng)1號(hào)泵變頻滿頻時(shí)(50Hz)，1號(hào)泵切換為工頻運(yùn)行，再由變頻器起動(dòng)2號(hào)泵運(yùn)行。目前對(duì)這種起動(dòng)方式持異議較多，但隨著變頻技術(shù)發(fā)展，高性能變頻器都具有自動(dòng)跟蹤及工頻變頻切換功能(東芝VF-S11變頻器也有)，故這種“循環(huán)切換”對(duì)變頻器還是安全的。由于一般生活小區(qū)水泵功率不大，補(bǔ)泵時(shí)采用直接工頻起動(dòng)方式更方便些，系統(tǒng)設(shè)計(jì)也簡(jiǎn)單，故對(duì)該系統(tǒng)采用工頻直接起動(dòng)的補(bǔ)泵方式。
補(bǔ)泵信號(hào)來自VF-S11變頻器的FLA、FLC端子(變頻器出廠設(shè)定為故障跳閘信號(hào))，該對(duì)端子功能由參數(shù)F132設(shè)置：F132=2(即頻率上限UL)，當(dāng)輸出頻率等于或大于頻率上限UL時(shí)“ON”。相關(guān)參數(shù)頻率上限UL設(shè)置為50Hz。當(dāng)單臺(tái)泵變頻運(yùn)行至50Hz時(shí)，變頻器FLA、FLC端子“ON”，可編程LOGO接收該滿頻補(bǔ)泵信號(hào)，延時(shí)(30s)進(jìn)行補(bǔ)泵操作，工頻起動(dòng)另外一臺(tái)備用主泵。
3.3自動(dòng)退泵功能
對(duì)本系統(tǒng)供水若高峰時(shí)兩臺(tái)主泵一臺(tái)工頻一臺(tái)變頻同時(shí)運(yùn)行，隨著供水量逐漸減小，變頻泵頻率逐漸降低，當(dāng)頻率降至退泵頻率時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行退泵操作。退泵信號(hào)來自VF-S11變頻器的P24、OUT端子，該對(duì)端子功能由參數(shù)F131設(shè)置：F131=8(即設(shè)定頻率到達(dá)信號(hào)RCHF)，當(dāng)變頻器輸出頻率等于或小于用F101±F102設(shè)定的頻率時(shí)，該對(duì)端子“ON”。相關(guān)參數(shù)速度到達(dá)設(shè)定頻率F101設(shè)定為10~20Hz，在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)確定，速度到達(dá)檢測(cè)頻帶F102設(shè)定為2.0Hz。
3.4小流量控制模式
小流量控制模式分“進(jìn)入小泵”、“小泵運(yùn)行”、“退出小泵”三種情況。當(dāng)單臺(tái)主泵變頻運(yùn)行時(shí)，隨著用水量的逐漸減小，變頻器頻率逐漸降低，當(dāng)頻率降低至“小流量頻率時(shí)”，可編程控制器檢測(cè)到該信號(hào)便停止主泵(1M或2M)變頻運(yùn)行，切換至小泵(3M)變頻恒壓運(yùn)行。小流量頻率信號(hào)來自VF-S11變頻器RY、RC“低速檢測(cè)信號(hào)輸出”端子，端子功能由參數(shù)F130設(shè)置：F131=5(即低速檢測(cè)信號(hào)負(fù)邏輯LOWN)，當(dāng)變頻器輸出頻率等于或小于F100設(shè)定的頻率時(shí)，該對(duì)端子“ON”，系統(tǒng)便進(jìn)入小流量供水模式。相關(guān)參數(shù)低速信號(hào)輸出頻率F100一般設(shè)定為25~35Hz，具體設(shè)定值在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)確定。
當(dāng)小泵變頻運(yùn)行時(shí)，隨著用水量的逐漸增大，變頻器頻率逐漸升高，當(dāng)頻率升至50Hz時(shí)，變頻器FLA、FLC端子發(fā)出滿頻信號(hào)，可編程LOGO接收此信號(hào)，延時(shí)(30S)便自動(dòng)退出小泵變頻運(yùn)行模式，進(jìn)入主泵變頻恒壓供水模式。
3.5其它功能
系統(tǒng)還具有其它功能，如低水位保護(hù)功能，市政管網(wǎng)供水功能等。當(dāng)貯水池水位低于下限水位時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)，同時(shí)輸出缺水報(bào)警信號(hào)，當(dāng)水位恢復(fù)至一定水位時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。本小區(qū)水源為市政自來水，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為加壓泵組與市政管網(wǎng)并網(wǎng)，控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)市政管網(wǎng)水壓，當(dāng)管網(wǎng)壓力滿足要求時(shí)，加壓系統(tǒng)切換至市政管網(wǎng)供水模式，當(dāng)市政管網(wǎng)水壓不能滿足時(shí)，自動(dòng)運(yùn)行二次加壓供水設(shè)備。
4、程序設(shè)計(jì)及參數(shù)調(diào)試
變頻器主要參數(shù)設(shè)定見表1，具體應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而定。
可編程控制器LOGO程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。
表1 變頻器主要參數(shù)設(shè)定表
在調(diào)試過程中注意退泵頻率、退泵延時(shí)、小流量頻率、進(jìn)入小泵延時(shí)。退出小泵延時(shí)等參數(shù)的設(shè)置，防止系統(tǒng)頻繁進(jìn)入補(bǔ)退泵和頻繁進(jìn)行小泵退出小泵的操作。
PID參數(shù)的設(shè)定也比較關(guān)鍵，比例增益F362過大，壓力調(diào)節(jié)快，易引起壓力振蕩，設(shè)定過小，反應(yīng)遲鈍。積分增益F363過大，反應(yīng)退鈍，設(shè)定過小，壓力調(diào)節(jié)快，易振蕩。一般微分增益設(shè)為零。出口壓力設(shè)定由面板上下鍵設(shè)定，該設(shè)定值與系統(tǒng)壓力設(shè)定值(MPa)沒有嚴(yán)格數(shù)字關(guān)系，憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，一般面板設(shè)定值可先設(shè)為10，然后根據(jù)實(shí)際所需出口壓力進(jìn)行調(diào)整。
（轉(zhuǎn)載）
