專利名稱：微機控制變頻調(diào)速補償式給水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一有微機控制的給水設(shè)備。
目前自來水局部二次加壓給水設(shè)備主要有氣壓給水設(shè)備，模擬調(diào)節(jié)控制的變頻調(diào)速給水設(shè)備、微機控制的變頻調(diào)速給水設(shè)備。氣壓給水設(shè)備由于體積大，占地面積大，設(shè)備笨重，水泵頻繁啟動引起供水壓力波動及造成管網(wǎng)器件損耗較大等方面的缺點和不足，逐漸已被變頻調(diào)速給水設(shè)備取代。但是，無論是恒壓供水，或者變壓供水，無論是模擬調(diào)節(jié)器控制，還是微機控制，為滿足設(shè)定壓力供水，水泵必須連續(xù)不間斷工作運行，而且在不用水或小流量用水時，水泵依然處于較高的轉(zhuǎn)速運行，以保持靜揚程。這無疑是一極大的能源浪費，而且加速設(shè)備磨損，降低設(shè)備使用壽命。為克服上述缺點CN90102091專利申請公開了一種“自動調(diào)速變壓給水設(shè)備”，其由一臺電機水泵，變頻調(diào)速器，在供水管道上設(shè)置差壓變送器，壓力控制器、小型調(diào)節(jié)罐構(gòu)成，當流量變化時，差壓變送器的信號相應(yīng)變化，并以此控制變頻調(diào)速器控制水泵轉(zhuǎn)速，這種供水設(shè)備僅能實現(xiàn)控制單臺水泵，在此基礎(chǔ)上增設(shè)一個小型調(diào)節(jié)罐，只有當流量為零時壓力控制器才能控制變頻調(diào)速器停機使水泵停止工作，以小型調(diào)節(jié)罐補償供水，以求得節(jié)電的目的，但其只能是對單臺水泵簡單控制，其無論在控制方式上還是系統(tǒng)參數(shù)方式上都存有許多缺點，如差壓變送器指示和控制精度低，壓力控制器的壓力設(shè)定沒有參考點，不可能按供水管道特性曲線和水泵運行特性曲線精確控制調(diào)速和精確制定和設(shè)置小流量特定停機點，不能實現(xiàn)小流量參數(shù)自整定，只能控制一臺水泵供水，電機和水泵時常處于低效區(qū)工作，這些問題得不到解決不但影響設(shè)備正常合理運行，而且不能切實解決能耗問題，甚至造成不必要的能耗。
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微機控制變頻調(diào)速補償式給水系統(tǒng)，它能實時監(jiān)控設(shè)備運行和供水狀況，使水泵運行供水處于最佳狀況，使供水和水泵運行符合供水管網(wǎng)特性曲線和水泵運行特性曲線，以多臺電機水泵并聯(lián)供水并實現(xiàn)對其投入/摘除運行、調(diào)速自動控制。
本發(fā)明供水系統(tǒng)包括有電機水泵、供水管道、變頻調(diào)速器，安裝在供水總管路上的小型補償罐、其主要特征在于有兩臺以上并聯(lián)的水泵，在供水總管上設(shè)有用于反映供水管網(wǎng)實際壓力的壓力傳感器，系統(tǒng)中還有一微機控制器，在供水過程中微機控制器實時采集當前供水管道實際壓力值及變頻調(diào)速器的工作參數(shù)，與系統(tǒng)設(shè)定壓力比較通過內(nèi)部程序判定當前水泵是否已處于低效或無效工作區(qū)，判定目前是否處于小流量狀態(tài);確定是否啟動/停止當前工作運行水泵，確定是否增減工作水泵;由中央處理器發(fā)出指令控制水泵運行狀態(tài)控制執(zhí)行機構(gòu)調(diào)整各水泵的運行狀態(tài);中央處理器將經(jīng)PI運算得出的調(diào)節(jié)值輸出給變頻調(diào)速器控制當前調(diào)速運行泵轉(zhuǎn)速，跟蹤管網(wǎng)壓力變化。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明微機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
下面進一步詳細說明本發(fā)明本發(fā)明供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括有進水管1、水箱2、電機水泵3、4、5，逆止閥6，小型補償罐7，遠傳壓力表8，供水管9、微機控制柜10、三臺水泵3、4、5并聯(lián)，各由一個電機拖動，三臺水泵供水量滿足設(shè)計供水量要求，最大流量為同楊程下三臺水泵供水流量之和，在供水總管9上安裝小型補償罐7，在小流量用水時水泵停機，實行氣壓罐供水，小型補償罐7其容積為相同供水量采用完全氣壓罐式給水設(shè)備時的氣壓罐容積的1/10～1/20，在供水總管9上安裝反映供水管網(wǎng)壓力的遠傳壓力表8，該遠傳壓力表8通過信號線11將管網(wǎng)壓力送至微機控制柜10，微機控制柜10通過采集各參數(shù)經(jīng)運算處理比較來確定水泵3、4、5的運行狀態(tài)，監(jiān)控水泵運行工作。
本發(fā)明微機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括有中央處理器20、程序存貯器21、A/D轉(zhuǎn)換器23、D/A轉(zhuǎn)換器24、LED數(shù)字顯示22、I/O開關(guān)量25、水泵運行狀態(tài)控制執(zhí)行裝置26組成，水泵運行狀態(tài)控制執(zhí)行裝置主要由可逆式交流接觸器組成，D/A轉(zhuǎn)換輸出通過信號線給變頻調(diào)速器27。
微機控制變頻調(diào)速補償式給水系統(tǒng)供水之前，開啟微機控制器，先通過調(diào)節(jié)電位器和顯示器觀察，進行一次性參數(shù)修改設(shè)定，其包括設(shè)定壓力值、小流量停機參數(shù)和再啟動參數(shù)，PID調(diào)節(jié)參數(shù)，管道特性參數(shù)和水泵運行特性參數(shù)、采集處理周期、以及實際壓力校正值、變頻器輸出參數(shù)校正，啟動工作后，中央處理器CPU通過遠傳壓力表8，A/D轉(zhuǎn)換器采集當前管網(wǎng)實際壓力值及變頻器參數(shù)值，與設(shè)定壓力進行比較判斷，首先確定是否發(fā)出增減工作水泵指令;與小流量停機參數(shù)和再啟動參數(shù)比較，判定是否處于小流量用水狀態(tài)/達到再啟動壓力值，確定是否發(fā)出停止/啟動當前工作水泵指令;由中央處理器發(fā)出指令通過I/O開關(guān)量輸出由水泵運行狀態(tài)控制執(zhí)行裝置控制水泵的投入/摘除，水泵全部停止工作時小型補償罐自動投入補償供水;中央處理器還將經(jīng)PI運算的實際與設(shè)定壓力偏差調(diào)節(jié)值經(jīng)D/A輸出給變頻調(diào)速器控制當前調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速，跟蹤供水管道的流量變化，微機控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)工作中實時以數(shù)字顯示實際壓力值和設(shè)定壓力值。
微機控制器當水泵轉(zhuǎn)速低于由小流量停機參數(shù)值與水泵特性曲線及管網(wǎng)特性曲線計算所得數(shù)值時即判定當前水泵已進入低/無效區(qū)工作且流量很少。水泵的轉(zhuǎn)速是通過變頻器的輸出端由微機采集得到，再啟動參數(shù)是由電位器輸入的系統(tǒng)允許的最低壓力值，水泵運行特性曲線和管道特性曲線是根據(jù)不同的現(xiàn)場、水泵以數(shù)據(jù)形式輸入固化在微機的程序存貯器EPROM中，需要時直接提取數(shù)據(jù)進行比較運算。
本發(fā)明供水系統(tǒng)，各水泵在微機程序控制下的工作方法為當?shù)谝慌_水泵在變頻調(diào)速器的控制下軟啟動工作達到額定工頻50Hg時仍達不到設(shè)定壓力值時中央處理器發(fā)出指令，水泵運行狀態(tài)控制執(zhí)行裝置將該第一臺水泵轉(zhuǎn)入工頻運行工作;同時引導(dǎo)切換變頻調(diào)速器控制第二臺水泵，對第二臺水泵開始軟啟動調(diào)速控制運行，若第二臺水泵達到工頻50Hg時仍達不到設(shè)定壓力值時，同樣將第二臺水泵轉(zhuǎn)為工頻運行，變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)換到對第三臺水泵軟啟動調(diào)速控制運行;
當用水量減小時，中央處理器判斷發(fā)出指令，使當前調(diào)速泵停止運行，將變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)換到另一臺工頻運行泵，對其調(diào)速控制，直至將最后一臺工頻運行泵轉(zhuǎn)為調(diào)速運行;
當中央處理器通過計算對比判定為目前處于小流量用水狀態(tài)時發(fā)出停機指令，水泵停機運行補償罐自動投入供水工作，維持管道系統(tǒng)的少量用水或失水;
當管網(wǎng)壓力降至中央處理器判定達到再啟動壓力值時發(fā)出指令，再啟動當前調(diào)速泵，進行調(diào)速運行工作，以此循環(huán)往復(fù)。
本發(fā)明微機控制變頻調(diào)速補償式給水系統(tǒng)，可實現(xiàn)按管網(wǎng)特性曲線和水泵運行特性曲線控制系統(tǒng)供水工作，采用小型補償罐實現(xiàn)小流量停機維持供水，并按管網(wǎng)特性曲線及水泵運行特性曲線精確計算制定和設(shè)置小流量特定停機和再啟動壓力值，可實現(xiàn)大流量供水系統(tǒng)中小流量參數(shù)自整定，使水泵運行和供水工作處于最佳和最合理狀態(tài)。用多臺水泵替代一臺水泵供水工作，克服了一臺大泵常處于低效區(qū)工作的現(xiàn)狀，而且三臺水泵起動工作到最高供水流量，供水曲線為無階躍平滑變化，僅以一臺水泵的容量為準確定和使用一臺變頻調(diào)速器，通過對多臺水泵的控制最大限度地降低了變頻調(diào)速器的容量，使每臺水泵都盡可能的處于高效區(qū)工作，使系統(tǒng)能耗大大降低。
權(quán)利要求
1.一種微機控制變頻調(diào)速補償式給水系統(tǒng)，包括有水箱、電機水泵、供水管、變頻調(diào)速器，安裝在供水總管路上的小型補償罐，其特征在于有兩臺以上一三臺并聯(lián)安裝的電機水泵，在供水總管上設(shè)有用于反映供水管道實際壓力的壓力傳感器，該系統(tǒng)中還有一微機控制器，該系統(tǒng)監(jiān)控其水泵供水工作的方法是微機控制器的中央處理器采集當前供水管道壓力值及變頻調(diào)速器工作參數(shù)；與設(shè)定壓力參數(shù)比較，確定是否發(fā)出增減工作水泵指令；與設(shè)定小流量停機點參數(shù)和再啟動參數(shù)比較，判斷是否處于小流量用水狀態(tài)/再起動狀態(tài)，確定是否發(fā)出停止/啟動當前調(diào)速水泵指令；由中央處理器發(fā)出指令通過水泵運行狀態(tài)控制執(zhí)行裝置控制水泵的投入/摘除；中央處理器將經(jīng)PI運算的實際與設(shè)定壓力偏差調(diào)節(jié)值輸出給變頻調(diào)速器控制當前調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速，跟蹤管道流量壓力變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述給水系統(tǒng)控制水泵供水工作的方法是當?shù)谝慌_水泵在變頻調(diào)速器控制下軟啟動工作達到額定工頻50Hg時仍達不到設(shè)定壓力值時，中央處理器發(fā)出指令水泵運行狀態(tài)控制執(zhí)行裝置將該第一臺水泵轉(zhuǎn)為工頻運行工作;同時引導(dǎo)切換變頻調(diào)速器控制第二臺水泵，對第二臺水泵開始軟啟動調(diào)速控制運行;若第二臺水泵達到工頻50Hg時依然達不到設(shè)定壓力值時，同樣將第二臺水泵轉(zhuǎn)為工頻運行，變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)換到對第三臺水泵軟啟動調(diào)速控制運行;當用水量減小時，中央處理器判斷發(fā)出指令使當前調(diào)速泵停止運行;將變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)換到另一臺工頻運行泵，對其調(diào)速控制;直至將最后一臺工頻運行泵轉(zhuǎn)為調(diào)速運行;當中央處理器通過計算對比判定為目前處于小流量用水狀態(tài)時發(fā)出停機指令，水泵停止運行，補償罐自動投入供水工作，維持管道系統(tǒng)的少量用水;當管網(wǎng)壓力降至中央處理器判定為達到再啟動壓力值時發(fā)出指令，再啟動第一臺水泵調(diào)速運行工作，以此循環(huán)往復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明給水系統(tǒng)，包括有水箱、供水管，安裝在供水總管上的小型補償罐，多臺水泵、在供水總管上設(shè)有用于反映供水管道實際壓力的壓力傳感器，系統(tǒng)中還有一微機控制器10，通過采集當前供水管道壓力及變頻器工作參數(shù)，與設(shè)定壓力和小流量停機參數(shù)等比較判斷供水狀態(tài)，控制水泵的投入/摘除、跟蹤管道流量及壓力變化，實現(xiàn)按管網(wǎng)特性曲線和水泵運行特性曲線控制系統(tǒng)供水工作，采用小型補償罐7實現(xiàn)小流量停機維持供水，使水泵運行和供水工作處于最佳和最合理狀態(tài)，使系統(tǒng)能耗大大降低。
文檔編號E03B11/16GK1075764SQ9211387
公開日1993年9月1日 申請日期1992年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月24日
發(fā)明者白石, 孫衛(wèi)祥 申請人:丹東市農(nóng)墾給水設(shè)備廠