二次给水加压泵站工作方式及性能优点

一、前言

    随着我国经济的高速发展，城市规模的不断扩大，稳定的水压、优良的水质成了现代人们生活的必需要求。但工业发展对水资源的污染让现代水厂必须远离污染源，都设在了水源的上游，从而导致365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 管网过长，在管网的末端水压过低，使得该区域的用户生活受到了影响，于是，设在城市中心或管网末端的二次给水加压泵站在城市365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统中就显得极其重要。另一方面，由于城市人口密集，用水量随机性、变化幅度大，因此，二次给水加压泵站的设计即要满足最大负荷（用水量）运行，又要避免负荷变化引起的管网压力骤然增大或减小而破裂的问题。传统控制系统采用频繁地对水泵、电机启停的方法，不但缩短了它们的机械寿命，而且增加了维护和维修的费用，而且造成了电能的浪费。这里介绍一种由PLC-变频器和软启动器的加压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统的应用，它能很好地解决了上述的问题。

二、二次给水加压泵站概述及工作原理

本文以一个典型的二次给水加压泵站为例子，该系统的主要设备配置如下：

    PLC-变频器和软启动器控制系统由1个PLC控制站、2台变频器、2台软启动器、压力变送器、综合保护器、液位计及4台潜水泵等组成，如图1。4 台水泵中2台大泵的流量是5000m3/h，电机为150kW；2台小泵流量3000m3/h；电机为85kW。两台变频器控制1大1小的水泵，两台软启动器控制另外两台水泵。在出水总管上安装有压力变送器探测管网的压力，在清水蓄水池装有液位计，检测水池的液位并将信号送至PLC。每台潜水泵机都配有1台的综合保护器（安装在变频器或软启动机柜内），它收集机组的轴承温度、绕组温度、漏水报警信号、绝缘信号等。

具体工作原理：

    本二次给水加压泵站的设计按一大一小的正常运行方式运行，由一台变频器和一台软启动器工作，根据管网的压力增加或减少运行泵的数量，有手动和自动两种工作方式：

（1）手动工作方式

    每台变频器柜和软启动柜在面板上都有手动/自动转换按钮，当打在“手动”档时，可通过柜面的控制按钮进行控制，工作人员可以根据实际情况现场决定开/停水泵，并设为最优先控制级，不受PLC或控制室的控制，以保证检修或出现故障时的安全使用。

（2）自动工作方式

2.1一大一小的运行方式

    根据区域365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 条件的要求，加压站的常规365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 流量按一大一小运行流量设计，即1台大的变频器加1台小软启动器或1台小的变频器加1台大的软启动器，保证有1台的变频器工作。当用水处于高峰时，用水量增时，管网的压力就会降低，安装在出口处的压力变送器就把压力信号传送到变频器，变频器与给定的压力（可通过电位器或PLC给定）相比较，通过内部PID运算，经过一定时间的延时，如压力继续降低，则变频器调节输出频率，提高水泵的转速，直至压力升高到给定值，然后继续稳定工作。如在延时时间内，管网的压力恢复，则输出频率不变。如用水量小，压力上升，同样变频自动调节输出频率，直至达到压力稳定为止。这样，给定压力—变频器—反馈压力—给定压力就形成了单循环闭环控制系统，通过调节变频器输出频率的来调节水泵的转速，达到恒压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 的目的。

2.2多泵或单泵运行方式

    当系统在一大一小运行达到满负荷时，即变频器工作在工频50Hz时，PLC即可对其进行计时，若在一定的时间段内，压力仍小于给定的压力，PLC就自动启动另处一台变频器或软启动器，变频器再自动调节输出频率，直到压力达到给定值，如运行的变频器输出频率已在50Hz，压力还达不到要求，则要启动最后一台水泵，直至压力上升到给定值。

    而当系统在一大一小的方式运行，而变频器的输出频率低于某一值（一般为30Hz左右）时，管网的压力仍高于给定的压力，PLC也自动启动计时器，在一定的时间段内，如果压力仍高于给定值，PLC就自动停止软启动器的运行，由单台的变频器运行，直至压力降低为止。

2.3二次给水加压泵站PLC的工作

    PLC在本系统中主要通过RS485通信接口读取变频器、软启动器上传的频率、压力及各水泵的故障信息等，并依此对水泵的开/停进行控制，同时记录每台水泵的运行时间，对高低压配电系统如绝缘、过压、过流等监测。

2.4故障的处理

    在二次给水加压泵站的设备不多，所以最主要的故障来源于潜水泵和变频器或软启动器本身。由于每台的潜水泵都由配有单独的综合保护器，当潜水泵发生故障如轴承温度、绕组温度、漏水、绝缘报警时，综合保护器就会根据故障的类型、或轻重程度决定是否先停止运行该潜水泵，同时将故障信号传到变频器或软启动器，再通过变频器或软启动器RS485接口报知PLC，在PLC系统发出停止信号和发出声光报警，以通知工作人员及时处理。而变频器或软启动器本身故障时，也通过RS485的接口上传故障信号至PLC，PCL发出报警信号并自动发出停止信号。

三、二次给水加压泵站系统主要设备的配置及PLC软件设计

（1）变频器和软启动器的配置

    在一般的控制系统中变频器的输出频率是通过PLC来控制，即由PLC采集压力信号，并进行PID运算，然后再输出频率信号，变频器根据此信号来决定输出。在本系统中采用了变频器自身控制的方法，变频器用的是CFC-1000系列产品，软启动器用的也是施耐德CMC-S系列产品，这种型号的变频器内部自带PID调节器采用了优化算法，它可以接受现场压力传感器的4-20mA的标准模拟信号，与给定的压力参数比较，调节输出，平稳地控制了管网的压力。由于PID运算在变频器内部，就可省去了对PLC存储容量 和PID算法的编程，降低了成本，提高了生产效率。

（2）PLC控制系统的配置

    由于PLC在本系统中只承担“总监总控”的角色，而且PLC与变频器和软启动器的通信是通过RS485接口进行，所以配置较为简单，除CPU模块、通信模块、电源模块外，只配置了16点的开关量输入模块1块，8点模拟量输入模块1块，主要的输入信号来源于配电系统中的开闸合闸、手动/自动、电流、电压、有功功功率、无功功率等，所以对PLC的配置要求不高。

（3）PLC软件的设计

3.1开停泵的程序

    根据出水管压力和水池的水位高低来确定开泵台数，实现恒压控制。即当出水管压力低于设定压力时，增加开泵的台数；当出水管压力高于设定压力时，减少开泵的台数。

3.2系统控制和报警记录程序

    系统的总控制由PLC来完成，记录每一台机组的运行时间，当达到一定时间段时，按“先投先切”和“先切先投”的方式，自动轮流切换。PLC还接受变频器、软启动器和潜水泵的报警信号，并按情况决定是否停止该机组的运行，并把报警时间、类型等信息记录，以便日后的查询。

四、二次给水加压泵站系统的优点

    本二次给水加压泵站系统由于采用了PLC+2变频器+2软启动器的控制方式，与相应的PLC+4台变频器控制的系统相比，用户节省了给每台水泵配置变频器大成本（毕竟变频器比软启动器贵好多），而且PLC配置低，程序简单，也同样也达到由单台运行到多台运行采用变频控制的多种运行方式，达到恒压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 的目的。由于变频器的运用，也没有了因为电气设备频繁的启停操作而导致的寿命减短的问题。因此，该系统具有了节资、节能、节水的目的。

五、结束语

    在365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统中目前广泛地采用了变频调速的方法，也有很多的控制方法，但最终的目的也是只有一个：即恒压又节资、节能。相信随着技术的不断更新和成熟，也不断有新的方法出现，本文者只是根据所在的公司在二次给水加压泵站的应用实例写出，希望借此能同大家共同交流和探讨.