采用電接點(diǎn)壓力表控制的農(nóng)村自來水定時變頻供水裝置
針對目前農(nóng)村小型自來水廠供水泵變頻調(diào)速驅(qū)動時普遍采用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)，對給水壓力的設(shè)定和調(diào)節(jié)方法作了說明。
0.引言
相對而言,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)實力明顯低于城市。因而，用于農(nóng)村自來 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)村自來水供水栗就已經(jīng)開始采用變頻器驅(qū) 動和控制,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)，其供水壓力的測量采用電阻遠(yuǎn)傳壓力表或壓 力變送器，相對于用戶的技術(shù)力量，即使出現(xiàn)很小的問 題也難以解決,從而影響用戶的生活。因此,設(shè)計制作 一種操作簡單、運(yùn)行可靠、成本低廉的供水控制裝置更 為實用。
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， 家家戶戶都備有儲水罐，農(nóng)民總是在早晨、中午或晚上 回家以后把儲水罐接滿水，以備一天之用。因此,農(nóng)村 自來水供水應(yīng)定時進(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,見圖1。
由圖1中看出，采用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行壓力測量 和控制，控制原理，見圖2。壓力設(shè)定通過調(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，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，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，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 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 頻器故障時潛水泵仍然能夠供水，所設(shè)計的電路包括 變頻器驅(qū)動水泵運(yùn)行和接觸器接通工頻電源驅(qū)動水泵 運(yùn)行兩部分，通過轉(zhuǎn)換開關(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,潛水泵變頻運(yùn)行。Km2為工 頻運(yùn)行接觸器，閉合時潛水泵工頻運(yùn)行，當(dāng)變頻器故障 時靠操作人員手動按按鈕控制。FR為熱繼電器，潛水 栗電機(jī)工頻運(yùn)行時進(jìn)行過載和缺相保護(hù)。KM1與 Km2必須設(shè)置互鎖，避免二者同時吸合損壞變頻器。 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主電路相對應(yīng)的控制電路，見圖4。圖4 中的QF為控制電路電源開關(guān),SW為轉(zhuǎn)換開關(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，水泵的起停由起動按鈕SB1和停止按鈕SB2完 成。變頻運(yùn)行時，由時控開關(guān)TM按照設(shè)定的時間控 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)和時間可以在時 控開關(guān)上進(jìn)行設(shè)置,根據(jù)用戶的要求設(shè)定。工頻與變 頻之間的互鎖通過接觸器線圈回路里互串對方的常閉 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，變頻器就開始運(yùn)行。當(dāng)KM1斷 開時,S1端無輸人信號，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，壓力表下限觸點(diǎn)接通,S2 端有輸人信號，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，壓力表上限觸點(diǎn)接通，S3端 有輸人信號，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同時接通或同時斷開，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,電動機(jī)額定頻率;F0.07 : 380 V，電動 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：頻率上升時間，根據(jù)具體情況設(shè)定。F0.11:頻 率下降時間，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,接通時頻率遞增;F7. 02: 10,多功能端子S3功 能選擇，接通時頻率遞減;F7. 08: 1.5 HZ，端子控制 頻率上升下降增量變化率;FH. 00:電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速; FH.01：電動機(jī)額定功率;FH. 00:電動機(jī)額定電流; FL.00： 1，電動機(jī)過載保護(hù)方式為普通電機(jī);FL. 01: 電動機(jī)過載保護(hù)電流；FL. 04:自動限流水平，根據(jù)現(xiàn) 場確定。幾十臺設(shè)備經(jīng)過多年運(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。
