基於液位調節的變頻提升泵的控制方法
2023-06-20 07:05:01
專利名稱：基於液位調節的變頻提升泵的控制方法
技術領域：
本發明涉及變頻泵控制方法，尤其涉及基於液位調節的變頻提升泵的控制方法。
背景技術：
提升泵是小區供水、自來水廠、汙水處理廠、水利工程等方面的一種常用設備，隨 著電機變頻技術的發展，對於提升泵設備的控制由常規的啟動、停止，逐步上升到通過變頻 技術來調節提升泵的輸出功率，以達到高效、節能的效果。水泵變頻調速存在於多泵組合運行的場合，目前，在多臺變頻泵自動切換時，由於 投運的水泵上電的時刻，由無負載瞬間到帶負載，電機電流會瞬間上升，從而對變頻器形成 電流衝擊，降低了設備的使用壽命，惡化了變頻泵的運行品質和環境。其次，目前通常的泵前液位反饋調速方式，均直接反饋當前液位值，這樣會造成變 頻泵反覆頻繁調節，特別當變頻泵處於運行臨界點時，更是會引起變頻泵喘振，降低了機泵 的使用壽命。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種高效可靠的基於 液位調節的變頻提升泵的控制方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現基於液位調節的變頻提升泵的控制 方法，其特徵在於，該控制方法包括(1)水泵變頻的切換保護在提升泵由工頻向變頻的切換前，先將變頻器頻率強制提升到設定的頻率值；(2)液位反饋控制的提升泵變頻調節方法提升泵變頻調節控制採用吸水井水位跟蹤的恆水位PID變頻調節方式。所述的提升泵變頻調節控制採用吸水井水位跟蹤的恆水位PID變頻調節方式包 括a.增泵流程常態運行時，提升泵分別運行在全頻狀態和其中一臺運行在變頻狀 態；當吸水井水位持續上升，其中的變頻泵頻率調至全頻時，系統以變頻方式啟動下一臺提 升泵，啟動頻率設為20Hz，在選擇啟動泵前，控制系統搜索可選泵的累計運行時間，首選累 計運行時間最少的提升泵，隨後，繼續對吸水井水位不斷採樣對比，進入下一程變頻調節階 段，直至該變頻泵調節至全頻運行，再同樣方式啟動下一臺提升泵，以此類推；b.減泵流程常態運行時，提升泵分別運行在全頻狀態和其中一臺運行在變頻狀 態；當吸水井水位持續下降，其中的變頻泵頻率下調至停泵頻率時，系統將停止該提升泵， 並將最早投運的提升泵設為變頻泵，繼續對吸水井水位不斷採樣對比，進入下一程變頻調 節階段，直至該變頻泵調節至停泵頻率，再同樣方式停止該提升泵，設定下一臺泵為變頻 泵，以此類推；c. PID變頻控制流程變頻運行的提升泵採用PID閉環調節控制方式。
與現有技術相比，本發明的優點包括(1)解決了變頻泵在切換時因負載電流突變時對變頻器的電流衝擊，從而大大提 高了變頻器的使用壽命，同時，也避免了變頻器因衝擊電流太大而造成設備損壞的現象，該 方法在多臺變頻泵切換控制方面具有實用性；(2)提供了基於吸水井水位反饋控制的提升泵控制方法，採用閉環控制和PID調 節方式使得變頻提升泵跟蹤吸水井水位進行自適應調整，該方法適用於居民小區供水系統 以及自來水廠的生產過程控制。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明做進一步說明。(1)水泵變頻切換保護為了確保變頻器的運行安全，避免因變頻切換瞬間電壓 衝擊變頻器而受損的可能，控制系統在執行多泵變頻切換之前關閉變頻器(輸出停止信號 至變頻器STOP埠)，變頻切換完成即開啟變頻器(輸出運行信號至變頻器RUN埠)，為 此，在PLC控制櫃內需要增加變頻器的RUN和STOP觸點各一付，共計4個輸出觸點。控制 系統變頻切換控制流程如下變頻切換時序在提升泵由工頻向變頻的切換前，先將變頻器頻率強制提升到設 定的頻率值(如49. 5Hz，該頻率值可由用戶在HMI界面上設定)。(2)液位反饋控制的提升泵變頻調節方法提升泵變頻調節控制採用吸水井水位跟蹤的恆水位PID變頻調節方式。①增泵流程常態運行時，提升泵分別運行在全頻狀態(定義為全頻泵)和其中一 臺運行在變頻狀態(定義為變頻泵)。當吸水井水位持續上升，其中的變頻泵頻率調至全 頻時(> 47Hz)，系統將以變頻方式啟動下一臺提升泵，啟動頻率設為20Hz，在選擇啟動泵 前，控制系統搜索可選泵的累計運行時間，首選累計運行時間最少的提升泵，隨後，繼續對 吸水井水位不斷採樣對比，進入下一程變頻調節階段，直至該變頻泵調節至全頻運行(> 47Hz)，再同樣方式啟動下一臺提升泵，以此類推。②減泵流程常態運行時，提升泵分別運行在全頻狀態(定義為全頻泵)和其中一 臺運行在變頻狀態(定義為變頻泵)。當吸水井水位持續下降，其中的變頻泵頻率下調至 停泵頻率時(=20Hz)，系統將停止該提升泵，並將最早投運的提升泵設為變頻泵，繼續對 吸水井水位不斷採樣對比，進入下一程變頻調節階段，直至該變頻泵調節至停泵頻率(= 20Hz)，再同樣方式停止該提升泵，設定下一臺泵為變頻泵，以此類推。通常，變頻泵調節至20Hz以下，即失去並聯水泵的水泵效能，因此，在本方案中將 20Hz變頻點設為停泵切換點。③PID變頻控制流程變頻運行的提升泵採用PID閉環調節控制方式。為及時跟蹤吸水井水位變化過程，PID指令執行周期設定為200毫秒。通常，在確 定PID參數(Kp、Ki、Kd)時要兼顧系統靈敏性和穩定性，在實際工況過程中，PID調節是逼近 跟蹤的過程，系統設定調節的偏差範圍，以避免調節的「過衝」現象，達到系統的平滑運行， 為此，需要操作人員設定一個偏差範圍DV，即PID指令的死區設定值，在這個設定值的範圍 內，PLC可以認為反饋值嚙合得很好，不輸出調節值。
權利要求
基於液位調節的變頻提升泵的控制方法，其特徵在於，該控制方法包括(1)水泵變頻的切換保護在提升泵由工頻向變頻的切換前，先將變頻器頻率強制提升到設定的頻率值；(2)液位反饋控制的提升泵變頻調節方法提升泵變頻調節控制採用吸水井水位跟蹤的恆水位PID變頻調節方式。
2.根據權利要求1所述的基於液位調節的變頻提升泵的控制方法，其特徵在於，所述 的提升泵變頻調節控制採用吸水井水位跟蹤的恆水位PID變頻調節方式包括a.增泵流程常態運行時，提升泵分別運行在全頻狀態和其中一臺運行在變頻狀態； 當吸水井水位持續上升，其中的變頻泵頻率調至全頻時，系統以變頻方式啟動下一臺提升 泵，啟動頻率設為20Hz，在選擇啟動泵前，控制系統搜索可選泵的累計運行時間，首選累計 運行時間最少的提升泵，隨後，繼續對吸水井水位不斷採樣對比，進入下一程變頻調節階 段，直至該變頻泵調節至全頻運行，再同樣方式啟動下一臺提升泵，以此類推；b.減泵流程常態運行時，提升泵分別運行在全頻狀態和其中一臺運行在變頻狀態； 當吸水井水位持續下降，其中的變頻泵頻率下調至停泵頻率時，系統將停止該提升泵，並將 最早投運的提升泵設為變頻泵，繼續對吸水井水位不斷採樣對比，進入下一程變頻調節階 段，直至該變頻泵調節至停泵頻率，再同樣方式停止該提升泵，設定下一臺泵為變頻泵，以 此類推；c.PID變頻控制流程變頻運行的提升泵採用PID閉環調節控制方式。
全文摘要
本發明涉及基於液位調節的變頻提升泵的控制方法，該控制方法包括水泵變頻的切換保護在提升泵由工頻向變頻的切換前，先將變頻器頻率強制提升到設定的頻率值；液位反饋控制的提升泵變頻調節方法提升泵變頻調節控制採用吸水井水位跟蹤的恆水位PID變頻調節方式。與現有技術相比，本發明的優點包括解決了變頻泵在切換時因負載電流突變時對變頻器的電流衝擊，從而大大提高了變頻器的使用壽命，同時，也避免了變頻器因衝擊電流太大而造成設備損壞的現象，該方法在多臺變頻泵切換控制方面具有實用性。
文檔編號F04B49/06GK101922443SQ200910053068
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月15日 優先權日2009年6月15日
發明者彭曉暉, 程宇宏 申請人:上海遠動科技有限公司