一種雙變頻恆壓供水控制系統和控制方法與流程
2023-05-20 16:58:26 3
本發明涉及供水系統領域，特別涉及一種雙變頻恆壓供水控制系統和控制方法。
背景技術：
目前，現有的變頻恆壓供水系統一般都是一臺變頻器帶幾臺主泵，設備啟動後，一臺主泵在變頻器的控制下變頻運行，當供水壓力達到設定值且流量與水量平衡時，水泵電機穩定在某一轉速。當用水量增加時，水泵將按變頻器設定的速率加速至另一穩定轉速。當變頻水泵達到最大轉速後，用水量仍在增加時，系統將變頻泵切換至工頻運行，然後變頻器切換到另一臺主泵變頻運行。以此循環，直到滿足供水壓力。
當變頻水泵應用水量減少而降低水泵轉速後，用水量進一步減少，系統將關閉一臺工頻泵。直到剩一臺變頻泵運行。當無人用水時，系統自動進入睡眠狀態。當系統壓力下降至喚醒壓力時，水泵自動投入運行。
現有的變頻恆壓供水系統在變頻器無故障時都能正常工作滿足供水需求，但當變頻器出現故障不能正常運行時，變頻泵將停止工作，只剩工頻泵運行，系統不會因為用水量的變化而改變泵的運行頻率。當用水量減少時，易造成出水管道的壓力過大而爆管；當用水量增大時，易造成供水壓力不足。這些都將給整個供水系統管道帶來巨大威脅，嚴重影響人們的正常生活。
為了解決上述問題，本發明採用了新的技術方案。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種實用的雙變頻恆壓供水控制系統和控制方法，該控制系統可在兩個變頻器之間進行切換，能夠保證整個系統的正常運作，同時該控制方法可檢測水泵和變頻器的運行情況，若達到發生故障的指標，控制處理器PLC可進行相應處理，確保整個系統工作的安全性和有效性。
在本發明的第一方面，提供一種雙變頻恆壓供水控制系統，該控制系統包括：控制處理器PLC、第一變頻器、第二變頻器、N臺水泵、第一交流接觸器、第二交流接觸器和轉換開關；
所述控制處理器PLC連接於所述第一變頻器與第二變頻器，用於操控所述轉換開關從而對所述第一變頻器與第二變頻器進行切換，其中所述第一變頻器與第二變頻器並聯連接；
所述第一變頻器的輸出端連接於所述第一交流接觸器，所述第二變頻器的輸出端連接於所述第二交流接觸器，並且所述第一交流接觸器與所述第二交流接觸器相連；以及
所述水泵的數量N為≥2的整數。
在另一優選例中，所述第一變頻器與第二變頻器的電源輸入端上均接有斷路器。
在另一優選例中，所述水泵的外部電路線上設有熱繼電器、兩個交流接觸器和斷路器，其中一個所述交流接觸器一端與所述第一交流接觸器相連，另一端與所述水泵相連；而另一個所述交流接觸器一端與所述熱繼電器相連，另一端與所述斷路器相連。
在另一優選例中，所述控制系統還包括雙迴路顯示儀PSC，用於顯示系統設定壓力和反饋壓力，其中所述雙迴路顯示儀PSC一端連接於所述第一變頻器，另一端連接於所述控制處理器PLC。
在另一優選例中，所述控制系統還包括第一開關電源和第二開關電源，其中所述第一開關電源用於給電位器供電，所述第二開關電源用於給遠傳壓力表供電。
在另一優選例中，所述第一變頻器的負載電路與所述第二變頻器的負載電路分別設有中間繼電器和指示燈。
在另一優選例中，所述水泵的數量N的範圍為3-10的整數。
在本發明的第二方面，提供一種雙變頻恆壓供水控制方法，該控制方法包括步驟:
(a)提供所述的恆壓供水控制系統，
並且在所述控制系統中，在所述水泵的外部電路線上設有熱繼電器、兩個交流接觸器和斷路器，其中將一個所述交流接觸器一端連接於所述第一交流接觸器，另一端連接於所述水泵，將另一個所述交流接觸器一端連接於所述熱繼電器，另一端連接於所述斷路器；
(b)當水泵工頻運行時，通過所述熱繼電器檢測所述水泵的運行情況，當所述熱繼電器檢測到所述水泵的電流超過整定電流值，停止所述水泵運作並報警；和/或當所述水泵變頻運行時，通過所述第一變頻器或第二變頻器檢測所述水泵的運行情況，當所述第一變頻器或第二變頻器檢測到所述水泵的電流大於額定電流的20％，停止所述水泵運作並報警；
(c)當所述第一變頻器或第二變頻器發生故障切換以及在定時輪換切換所述第一變頻器和第二變頻器時，利用所述控制處理器PLC進行變頻器間切換；
其中，所述的步驟(b)和(c)的次序可互換。
在另一優選例中，所述方法還包括選自下組的一個或多個特徵:
(i)所述的控制系統中，在所述第一變頻器與第二變頻器的電源輸入端上均接有斷路器；並且，所述方法包括：通過所述斷路器控制所述第一變頻器的供電和/或第二變頻器的供電；
(ii)所述的控制系統中，在所述控制系統中設有雙迴路顯示儀PSC，其中所述雙迴路顯示儀PSC一端連接於所述第一變頻器，另一端連接於所述控制處理器PLC；並且所述方法還包括：通過所述雙迴路顯示儀PSC顯示所述系統的設定壓力和反饋壓力；
(iii)所述的控制系統中，在所述控制系統中設有電位器、遠傳壓力表、第一開關電源和第二開關電源；並且所述方法包括：通過所述第一開關電源給所述電位器供電，以及通過所述第二開關電源給所述遠傳壓力表供電。
在另一優選例中，步驟(c)中，所述的故障切換包括：當工作的第一變頻器或第二變頻器發生故障時，通過設置於在所述第一變頻器或第二變頻器的負載電路上的指示燈，發出故障信號，並通過所述控制處理器PLC進行變頻器間切換；和/或
在步驟(c)中，所述定時輪換切換包括：基於所述控制處理器PLC中設置的輪換時間程序，對所述第一變頻器和第二變頻器進行切換。
附圖說明
圖1為實施例1中的一種雙變頻恆壓供水控制系統的結構示意圖；
圖2為實施例1中的一種雙變頻恆壓供水控制系統的結構示意圖；
圖3為實施例1中的一種雙變頻恆壓供水控制系統的結構示意圖；
圖4為實施例1中的控制處理器PLC進行變頻器間切換的流程示意圖。
具體實施方式
本發明人經過廣泛而深入的研究，首次開發了一種雙變頻恆壓供水控制系統和控制方法，該系統在只有一臺變頻器的系統上增加了一臺備用變頻器、斷路器、交流接觸器和轉換開關，兩個變頻器其中之一發生故障時，控制處理器PLC可在兩個變頻器之間進行切換，保證整個系統的正常運作，令熱繼電器或變頻器檢測水泵的運行情況，令變頻器的負載電路上的中間繼電器和指示燈檢測變頻器的運行情況，若達到發生故障的指標，控制處理器PLC可進行相應處理，確保系統能夠安全有效地進行運作。
控制系統
本發明提供了一種雙變頻恆壓供水控制系統，該控制系統包括：控制處理器PLC、第一變頻器1、第二變頻器2、N臺水泵(圖中未畫出)、第一交流接觸器3、第二交流接觸器4和轉換開關5。
本發明中，所述控制處理器PLC連接於所述第一變頻器1與第二變頻器2，用於操控所述轉換開關5從而對所述第一變頻器1與第二變頻器2進行切換，其中所述第一變頻器1與第二變頻器2並聯連接。
本發明中，所述第一變頻器1的輸出端連接於所述第一交流接觸器3，所述第二變頻器2的輸出端連接於所述第二交流接觸器4，並且所述第一交流接觸器3與所述第二交流接觸器4相連。
本發明中，所述水泵的數量N為≥2的整數。
本發明中，優選地，所述第一變頻器1與第二變頻器2的電源輸入端上均接有斷路器6。
在另一優選例中，所述水泵的外部電路線上設有熱繼電器7、兩個交流接觸器8和斷路器6，其中一個所述交流接觸器8一端與所述第一交流接觸器3相連，另一端與所述水泵相連；而另一個所述交流接觸器8一端與所述熱繼電器7相連，另一端與所述斷路器6相連。
在另一優選例中，所述控制系統還包括雙迴路顯示儀PSC，用於顯示系統設定壓力和反饋壓力，其中所述雙迴路顯示儀PSC一端連接於所述第一變頻器1，另一端連接於所述控制處理器PLC。
在另一優選例中，所述控制系統還包括第一開關電源9和第二開關電源10，其中所述第一開關電源9用於給電位器(RT，圖中未畫出)供電，所述第二開關電源10用於給遠傳壓力表(PT，圖中未畫出)供電。
在另一優選例中，所述第一變頻器1的負載電路與所述第二變頻器2的負載電路分別設有中間繼電器11和指示燈12。
在另一優選例中，所述水泵的數量N的範圍為2-15的整數。
在另一優選例中，所述水泵的數量N的範圍為3-10的整數。
控制方法
本發明提供了一種雙變頻恆壓供水控制方法，該控制方法包括步驟:
(a)提供所述的恆壓供水控制系統，
並且在所述控制系統中，在所述水泵的外部電路線上設有熱繼電器7、兩個交流接觸器8和斷路器6，其中將一個所述交流接觸器8一端連接於所述第一交流接觸器3，另一端連接於所述水泵，將另一個所述交流接觸器8一端連接於所述熱繼電器7，另一端連接於所述斷路器6；
(b)當水泵工頻運行時，通過所述熱繼電器7檢測所述水泵的運行情況，當所述熱繼電器7檢測到所述水泵的電流超過整定電流值，停止所述水泵運作並報警；和/或當所述水泵變頻運行時，通過所述第一變頻器1或第二變頻器2檢測所述水泵的運行情況，當所述第一變頻器1或第二變頻器2檢測到所述水泵的電流大於額定電流的20％，停止所述水泵運作並報警；
(c)當所述第一變頻器1或第二變頻器2發生故障切換以及在定時輪換切換所述第一變頻器1和第二變頻器2時，利用所述控制處理器PLC進行變頻器間切換。
在另一優選例中，所述方法還包括選自下組的一個或多個特徵:
(i)所述的控制系統中，在所述第一變頻器1與第二變頻器2的電源輸入端上均接有斷路器6；並且，所述方法包括：通過所述斷路器6控制所述第一變頻器1的供電和/或第二變頻器2的供電；
(ii)所述的控制系統中，在所述控制系統中設有雙迴路顯示儀PSC，其中所述雙迴路顯示儀PSC一端連接於所述第一變頻器1，另一端連接於所述控制處理器PLC；並且所述方法還包括：通過所述雙迴路顯示儀PSC顯示所述系統的設定壓力和反饋壓力；
(iii)所述的控制系統中，在所述控制系統中設有電位器(RT)、遠傳壓力表 (PT)、第一開關電源9和第二開關電源10；並且所述方法包括：通過所述第一開關電源9給所述電位器供電，以及通過所述第二開關電源10給所述遠傳壓力表供電。
在另一優選例中，步驟(c)中，所述的故障切換包括：當工作的第一變頻器1或第二變頻器2發生故障時，通過設置於在所述第一變頻器1或第二變頻器2的負載電路上的指示燈12，發出故障信號，並通過所述控制處理器PLC進行變頻器間切換；和/或
在步驟(c)中，所述定時輪換切換包括：基於所述控制處理器PLC中設置的輪換時間程序，對所述第一變頻器1和第二變頻器2進行切換。
本發明的主要優點包括：
(a)該控制系統設有一個備用變頻器，兩個變頻器其中之一發生故障時，控制處理器PLC可在兩個變頻器之間進行切換，能夠保證整個系統的正常運作；
(b)該系統的現有模塊可檢測水泵和變頻器的運行情況，若達到發生故障的指標，控制處理器PLC可進行相應處理，確保系統能夠安全有效地進行運作；
(c)日常使用該系統的變頻器時可進行定時輪換切換，避免因長時間使用一臺變頻器而導致該變頻器老化受損，從而影響系統的正常工作。
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，或按照製造廠商所建議的條件。
需要說明的是，在本專利的權利要求和說明書中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒 有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
實施例1
本實施例採用如圖1-3所示的控制系統並對該系統進行供水控制。如圖1-3所示，該控制系統包括：控制處理器PLC、第一變頻器1、第二變頻器2、3臺水泵、第一交流接觸器3、第二交流接觸器4和轉換開關5。
本實施例中，所述控制處理器PLC連接於所述第一變頻器1與第二變頻器2，其中所述第一變頻器1與第二變頻器2並聯連接。
所述第一變頻器1的輸出端接有所述第一交流接觸器3，所述第二變頻器2的輸出端接有所述第二交流接觸器4，其中所述第一交流接觸器3與所述第二交流接觸器4相連，所述第一變頻器1與第二變頻器2的電源輸入端上均接有斷路器6，所述第一變頻器1的負載電路與第二變頻器2的負載電路分別設有中間繼電器11和指示燈12。
所述水泵的外部電路線上設有熱繼電器7、兩個交流接觸器8和斷路器6，其中一個所述交流接觸器8一端與所述第一交流接觸器3相連，另一端與所述水泵相連，另一個所述交流接觸器8一端與所述熱繼電器7相連，另一端與所述斷路器6相連。
所述控制系統還包括雙迴路顯示儀PSC，所述雙迴路顯示儀PSC一端連接於所述第一變頻器1，另一端連接於所述控制處理器PLC。
所述控制系統還包括第一開關電源9和第二開關電源10。
本實施例中，由轉換開關5選擇主備用變頻器，若選擇第一變頻器1主用，第二變頻器2備用，通過PLC程序編寫，第一交流接觸器3線圈得電，第一交流接觸器3主觸頭吸合，第一變頻器1投入運行，當第一變頻器1發生故障時，第一交流接觸器3失電，主觸頭斷開，同時第二交流接觸器4得電，主觸頭吸合， 第二變頻器2投入運行，在此過程中，控制水泵的交流接觸器8不發生動作，水泵保持原有工作狀態，變頻泵在第二變頻器2投入運行時，頻率逐漸增大，直至供水壓力達到設定壓力時，變頻泵穩定在某一轉速，系統恢復正常運行。當選擇第二變頻器2為主用，第一變頻器1為備用時工作原理一致。
本實施例對該系統進行供水控制，方法如下：
(a)提供所述的恆壓供水控制系統，
並且在所述控制系統中，在所述水泵的外部電路線上設有熱繼電器7、兩個交流接觸器8和斷路器6，其中將一個所述交流接觸器8一端連接於所述第一交流接觸器3，另一端連接於所述水泵，將另一個所述交流接觸器8一端連接於所述熱繼電器7，另一端連接於所述斷路器6；
在所述第一變頻器1與第二變頻器2的電源輸入端上均接有斷路器6；並且，通過所述斷路器6控制所述第一變頻器1的供電和/或第二變頻器2的供電；
在所述控制系統中設有雙迴路顯示儀PSC，其中所述雙迴路顯示儀PSC一端連接於所述第一變頻器1，另一端連接於所述控制處理器PLC；並且通過所述雙迴路顯示儀PSC顯示所述系統的設定壓力和反饋壓力；
在所述控制系統中設有電位器、遠傳壓力表、第一開關電源9和第二開關電源10；並且，通過所述第一開關電源9給所述電位器供電，以及通過所述第二開關電源10給所述遠傳壓力表供電；
(b)當水泵工頻運行時，通過所述熱繼電器7檢測所述水泵的運行情況，當所述熱繼電器7檢測到所述水泵的電流超過整定電流值，停止所述水泵運作並報警；和/或當所述水泵變頻運行時，通過所述第一變頻器1或第二變頻器2檢測所述水泵的運行情況，當所述第一變頻器1或第二變頻器2檢測到所述水泵的電流大於額定電流的20％，停止所述水泵運作並報警；
(c)當所述第一變頻器1或第二變頻器2發生故障切換以及在定時輪換切換所述第一變頻器1和第二變頻器2時，利用所述控制處理器PLC進行變頻器間切換；
其中，所述的故障切換包括：當工作的第一變頻器1或第二變頻器2發生故障時，通過設置於在所述第一變頻器1或第二變頻器2的負載電路上的指示燈12，發出故障信號，並通過所述控制處理器PLC進行變頻器間切換；和/或基於所述控制處理器PLC中設置的輪換時間程序，對所述第一變頻器1和第二變頻器2進行切換，具體工作流程示意圖如圖4所示。
相關技術人員在一年時間裡對現場10套實施例1的系統進行跟蹤調查，獲得一些結果如下：
該系統中的雙變頻器發生故障的平均總次數為0.3次，平均每發生一次故障需要修復時間為5天，故障率為0.41％，工作效率為100％，使用方便性強。
對比例1
對比例1採用兩個獨立的供水系統(兩個獨立的供水系統中的變頻器和水泵的規格與實施例1一樣)，其中a系統為單變頻器+1臺水泵，b系統為單變頻器+2臺水泵。
相關技術人員在一年時間裡分別對現場10套a系統和10套b系統進行跟蹤調查，獲得一些結果如下：
a系統中的單變頻器發生故障的平均次數為0.6次，平均每發生一次故障需要修復時間為5天，故障率為0.82％，工作效率為99.18％，使用方便性較強；
b系統中的單變頻器發生故障的平均次數為0.6次，平均每發生一次故障需要修復時間為5天，故障率為0.82％，工作效率為99.18％，使用方便性較強。
對比例2
對比例2採用c系統(c系統中的變頻器和水泵的規格與實施例1一樣)，其中c系統為單變頻器+3臺水泵。
相關技術人員在一年時間裡對現場10套c系統進行跟蹤調查，獲得一些結果如下：
c系統中的單變頻器發生故障的平均次數為0.8次，平均每發生一次故障需要修復時間為5天，故障率為1.09％，工作效率為98.91％，使用方便性中等。
本實施例1相比於對比例1可知，在一臺變頻器帶1-2臺泵運行時，故障率相差不大，略有提高。實施例1中雖全年有一臺變頻器發生過0.3次故障，但故障期間，系統啟用備用變頻器仍可以正常運行，全年365天持續正常工作，因此工作效率達到100％。而對比例1中變頻器發生過0.6次故障，全年有3天不能正常供水，變頻器的故障率為0.82％，高於實施例1中0.41％。工作效率為99.18％低於實施例1中的100％。
本實施例1相比於對比例2可知，在變頻器型號、泵的規格臺數相同的情況下，使用一臺變頻器發生過0.8次故障，全年有4天不能正常供水。增加一臺備用變頻器能使對比例2中的故障率從1.09％下降到0.41％，工作效率達到100％，大大減少變頻器的故障率，提高系統的工作效率。
在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。