采用電接點(diǎn)壓力表控制的農(nóng)村自來(lái)水定時(shí)變頻供水裝置
針對(duì)目前農(nóng)村小型自來(lái)水廠供水泵變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)時(shí)普遍采用PID閉環(huán)控制的方法，文章 提出了采用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行測(cè)量和控制的方法，并給出了主電路及其控制電路原理圖，設(shè)置了變頻 器的相關(guān)參數(shù)，對(duì)給水壓力的設(shè)定和調(diào)節(jié)方法作了說(shuō)明。
0.引言
相對(duì)而言,農(nóng)村地區(qū)的技術(shù)力量、供電質(zhì)量、管理 水平及經(jīng)濟(jì)實(shí)力明顯低于城市。因而，用于農(nóng)村自來(lái) 水供水泵的控制柜，在滿足供水要求的情況下，應(yīng)主要 著重于高可靠性、低成本和低運(yùn)行費(fèi)用。早在20世紀(jì) 90年代，農(nóng)村自來(lái)水供水栗就已經(jīng)開(kāi)始采用變頻器驅(qū) 動(dòng)和控制,介紹了其控制方法,給出了采用變頻器控制 的閉環(huán)調(diào)節(jié)方法及原理框圖，這些方法均采用PID閉 環(huán)調(diào)節(jié)，其供水壓力的測(cè)量采用電阻遠(yuǎn)傳壓力表或壓 力變送器，相對(duì)于用戶的技術(shù)力量，即使出現(xiàn)很小的問(wèn) 題也難以解決,從而影響用戶的生活。因此,設(shè)計(jì)制作 一種操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、成本低廉的供水控制裝置更 為實(shí)用。
1.控制原理
在人口稀少、居民較為分散的偏僻農(nóng)村，往往采用 深井潛水泵直接向居民供水。按照農(nóng)村居民的習(xí)慣， 家家戶戶都備有儲(chǔ)水罐，農(nóng)民總是在早晨、中午或晚上 回家以后把儲(chǔ)水罐接滿水，以備一天之用。因此,農(nóng)村 自來(lái)水供水應(yīng)定時(shí)進(jìn)行’這樣既滿足了用水要求，又降 低了運(yùn)行成本，節(jié)約自來(lái)水設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。小型供 水廠一般由變頻控制柜直接驅(qū)動(dòng)深井潛水泵，不再建 設(shè)水廠進(jìn)行二次加壓供水,供水原理,見(jiàn)圖1。
由圖1中看出，采用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行壓力測(cè)量 和控制，控制原理，見(jiàn)圖2。壓力設(shè)定通過(guò)調(diào)節(jié)電接點(diǎn) 壓力表的上下限指針完成,二者的間隔不必太大,在 0.04MPa范圍之內(nèi)即可,壓力下限值應(yīng)略高于最高處 用水戶高度，以滿足全部用水戶的用水要求。當(dāng)管網(wǎng) 內(nèi)水壓下降為壓力表下限指針或低于下限指針位置 時(shí)，壓力表內(nèi)部下限觸點(diǎn)閉合，使變頻器輸出頻率增 大，潛水泵加速，增大供水量。當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)水壓達(dá)到壓力 表上限指針位置時(shí)，壓力表內(nèi)部上限觸點(diǎn)閉合，使變頻 器輸出頻率下降，水泵減速,減少供水量。當(dāng)管網(wǎng)壓力 介于所設(shè)定的壓力表上下限指針之間時(shí)，變頻器輸出 頻率保持不變,水泵恒速運(yùn)行，從而確保管網(wǎng)內(nèi)水的壓 力在設(shè)定的范圍之內(nèi)。由于同等功率的潛水栗的運(yùn)行 電流比地面離心泵大，所以變頻器的容量應(yīng)放大一個(gè) 規(guī)格。
2.潛水泵電氣主電路
潛水泵的控制采用一控一的工作方式。為了在變 頻器故障時(shí)潛水泵仍然能夠供水，所設(shè)計(jì)的電路包括 變頻器驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)行和接觸器接通工頻電源驅(qū)動(dòng)水泵 運(yùn)行兩部分，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換二者的供電接觸器。 圖3給出了其主電路圖。圖3中，QS為電源開(kāi)關(guān)，既為電路送電，又可進(jìn)行短路保護(hù)。KM0、KM1為變頻 運(yùn)行接觸器，二者閉合時(shí),潛水泵變頻運(yùn)行。Km2為工 頻運(yùn)行接觸器，閉合時(shí)潛水泵工頻運(yùn)行，當(dāng)變頻器故障 時(shí)靠操作人員手動(dòng)按按鈕控制。FR為熱繼電器，潛水 栗電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)進(jìn)行過(guò)載和缺相保護(hù)。KM1與 Km2必須設(shè)置互鎖，避免二者同時(shí)吸合損壞變頻器。 圖3中，變頻器選用山東深川電氣科技有限公司生產(chǎn) 的專門用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載的SVF-EV-P系列 產(chǎn)品。
3.潛水泵電氣控制電路
與圖3主電路相對(duì)應(yīng)的控制電路，見(jiàn)圖4。圖4 中的QF為控制電路電源開(kāi)關(guān),SW為轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，用于 深井潛水泵的工頻和變頻運(yùn)行方式的切換。工頻運(yùn)行 時(shí)，水泵的起停由起動(dòng)按鈕SB1和停止按鈕SB2完 成。變頻運(yùn)行時(shí)，由時(shí)控開(kāi)關(guān)TM按照設(shè)定的時(shí)間控 制變頻器的輸入輸出接觸器KM0和KM1，從而控制變 頻器的運(yùn)行，每天變頻器運(yùn)行的次數(shù)和時(shí)間可以在時(shí) 控開(kāi)關(guān)上進(jìn)行設(shè)置,根據(jù)用戶的要求設(shè)定。工頻與變 頻之間的互鎖通過(guò)接觸器線圈回路里互串對(duì)方的常閉 觸點(diǎn)完成，如圖4中的KM1和Km2常閉觸點(diǎn)。
4.變頻器控制端接線圖及其參數(shù)設(shè)置
圖5所示為變頻器控制端子接線圖。圖中，數(shù)字 輸入端S1的通斷決定變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，由變頻器輸 出接觸器KM1的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)控制，一旦接觸器KM1 閉合,輔助觸點(diǎn)接通，變頻器就開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)KM1斷 開(kāi)時(shí),S1端無(wú)輸人信號(hào)，變頻器停止運(yùn)行。H和L為 電接點(diǎn)壓力表的上下限觸點(diǎn)，可以在壓力表上進(jìn)行調(diào) 節(jié)。數(shù)字輸人端S2和S3的通斷決定變頻器頻率的變 化,當(dāng)潛水泵出水壓較低時(shí)，壓力表下限觸點(diǎn)接通,S2 端有輸人信號(hào)，變頻器頻率上升，潛水泵出水量增加。 當(dāng)潛水泵出水壓較高時(shí)，壓力表上限觸點(diǎn)接通，S3端 有輸人信號(hào)，變頻器頻率下降,潛水泵出水量減少,從 而把供水壓力控制在所設(shè)定的上下限指針之間。觸點(diǎn) H和L同時(shí)接通或同時(shí)斷開(kāi)，變頻器頻率保持不變。
變頻器的參數(shù)設(shè)置如下：
P0.OO： 4，采用多段速運(yùn)行方式;F0.01: 1,變頻器頻 率增減由端子控制;P0.03： 1，由輸人端子控制變頻器運(yùn) 行;P0.06: 50 Hz,電動(dòng)機(jī)額定頻率;F0.07 : 380 V，電動(dòng) 機(jī)額定電壓;P0.08: 1，機(jī)型選擇，變頻器為風(fēng)機(jī)栗類型; P0.10：頻率上升時(shí)間，根據(jù)具體情況設(shè)定。F0.11:頻 率下降時(shí)間，根據(jù)具體情況設(shè)定。F0. 12:變頻器輸 出頻率上限值，根據(jù)具體情況設(shè)定;F0. 13:變頻器輸 出頻率下限值，根據(jù)具體情況設(shè)定;F2. 11: 1，上電端 子運(yùn)行選擇，上電時(shí)有效。F7.00: 01，多功能端子S1 功能選擇，正轉(zhuǎn)運(yùn)行;F7. 01: 09,多功能端子S2功能 選擇,接通時(shí)頻率遞增;F7. 02: 10,多功能端子S3功 能選擇，接通時(shí)頻率遞減;F7. 08: 1.5 HZ，端子控制 頻率上升下降增量變化率;FH. 00:電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速; FH.01：電動(dòng)機(jī)額定功率;FH. 00:電動(dòng)機(jī)額定電流; FL.00： 1，電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)方式為普通電機(jī);FL. 01: 電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)電流；FL. 04:自動(dòng)限流水平，根據(jù)現(xiàn) 場(chǎng)確定。幾十臺(tái)設(shè)備經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行證明，采用上述方 法進(jìn)行控制，不僅滿足用戶的供水要求，而且壓力調(diào)節(jié) 方便。
