1 概述
在自来水厂的供水泵站中，供水体系一般由若干台扬程附近的水泵组成，调理水压和流量的传统方法是，经过人工操控水泵工作的台数来输出希望的水压和流量。如供水才干4耀6 万t/日的自来水厂，水泵的装备计划就有多种，其间一种可行的计划是3 台160 kW 和1 台90 kW 水泵组成。体系作业时，传统的方法是，若供水量较大时(显着此刻流量和管网水压现已不能满足要求)，就需人工投入水泵，依据现场管网水压状况由工人来决议投入160 kW 水泵仍是90 kW 水泵;若供水量减小，管网水压会升高，此刻又需人工切除水泵。在深夜用水量较小时，为节能考虑用1台90 kW水泵供水。因为水泵的流量较大，为防止“水锤”效应，人工投切时，投入泵应遵从“先开机，开阀”的操作程序，切除泵应遵从“先关阀，后停机”的操作程序。若是小功率的水泵，水泵的出水侧都装有一般止回阀，其本上能主动确保以上的操作程序，仅仅停机时止回阀封闭前的瞬间仍是有“水锤”效应产生，而假如设备的是“微阻缓闭止回阀”，则停机时根本上就不存在”水锤“效应。
2 变频恒压供水的操控计划
因为城市自来水的用量会随时节的改动而改动，随每日时段不同而改动。为使供水的水压稳定，最常见的方法是选用变频恒压供水体系，即把压力变送器装在主管网上检测管网压力信号，再将此压力信号送到变频器(PLC)的模拟信号输入端口，由此构成压力闭环操控体系，管网压力的稳定依靠变频器的调理操控。关于多泵状况，能够选用两种不同的操控体系计划，一种是”次序操控计划”，体系图如图1 所示。另一种是“循环投切”计划，体系图如图2 所示。
图1 中，BPI 是变频器;BU2耀BU4 是软起动器，PT是压力变送器。由图1 可见，变频器衔接在第1台水泵电机上，需求加泵或减泵时，由变频器端口输出信号RO1~RO3 来起动或中止其他的水泵，这时水泵的起动选用自耦减压起动设备或软起动器。这种计划的特点是水泵电机不需求在变频和工频之间切换;第1 台水泵永久衔接在变频器上，没有切换进程中的失压现象;因为变频泵以外的泵都有软起动器，所以不需求再做备用体系，当变频器毛病时，可用软起动器手动起动水泵M2耀M4，以确保供水不致中止;每台电机都配有起动器，所以初始出资较大。
在图2 中，BP1 是变频器，BU1 是软启动器，PT是压力变送器，ZJ1、ZJ2用于操控体系的起动/中止和主动/手动转化。由图2可见，变频器衔接在第1台水泵电机上，需求加泵时，变频器中止工作，并由变频器的输出端口RO1耀RO3 输出信号到PLC，由PLC操控切换进程。切换开端时，变频器中止输出(变频器设置为自在泊车)，使用水泵的惯性将第1台水泵切换到工频工作，变频器衔接到第2台水泵上起动并工作，依此，将第2 台水泵切换到工频工作，变频器衔接到第3台水泵上起动并工作;需求减泵时，体系将第1 台水泵中止，第2 台水泵中止，这时，变频器衔接在第3 台水泵上。再需求加泵时，切换从第3 台水泵开端循环。这种方法确保永久有1 台水泵在变频工作，4 台水泵中的任1 台都可能变频工作。这样，才干做到不管用水量怎么改动都可坚持管网压力根本稳定，且各台水泵工作的时刻根本相同，这给保护和检修带来便利，所以，大部分的供水厂家都钟情于循环投切计划。但此计划也有不足之处，便是在只需1 台变频器工作并切换到工频进程中会构成管网短时失压，在设计时应充分地引起注重。别的，有必要设置一套备用体系，图中的软启动器便是作为备用。当变频器或PLC 毛病时，可用软起动器手动轮番起动各泵工作供水。
3 循环投切的作业进程
众所周知，变频器的输出端不能衔接电源，也不能在工作中带载脱闸，切换进程应按以下的程序进行。将循环投切恒压供水体系投入工作时，当变频器的输出频率已到达50 Hz 或52 Hz(能否将变频器的上限频率设为52 Hz，取决于水泵电机工作在52 Hz时是否超载)时，假如工作60 s管网水压还未到达给定值，此刻，将该台变频工作水泵需切换到工频工作。切换进程是，先关该台水泵电动阀，然后变频器泊车(泊车方法设定为自在泊车)，水泵电机惯性工作，考虑到电机中的剩余电势，不能将电机当即切换到工频，而是延时一段时刻，到电机中的剩余电势下降到较小值，这个值确保电源电压与剩余电势不同相时构成的切换电流冲击较小，例如，在某水厂，160 kW水泵电机的切换时刻为600 ms。衔接在电机工频回路中的空气开关容量为400 A，经现场调试，切换进程的电流冲击较小，每一次切换都100豫的成功。关阀后泊车，水泵电机根本上处于空载工作，到600 ms 时电机的转速下降不是许多，使切换时电流冲击较小。切换完结后，再翻开电动阀;已泊车的变频器切换到别的的水泵上起动并工作，再开电动阀。切除工频泵时，先关阀，后泊车，这样无“水锤“现象产生。这些操作都是由PLC 操控主动完结。
实际上，电机的传统起动方法也存在必定的电流冲击。电机直接起动时，起动电流是额定电流的5耀7 倍，小功率的电机常常选用直接起动方法，但电机功率较大时，常用星—三角或自耦减压起动器。自耦减压起动器起动电机时，首要加60%的电压，属恒频调压调速，数秒钟或数十秒钟后(依据电机的容量而定)，电机加快到60%电压时的速度，这时将60%的电压切除，电机当即衔接到100%(380 V)电源上。切除60%电压时，电机的速度较变频器投到工频时电机的速度要低，剩余电势相对低一些，又因投切是在瞬间完结的，电流冲击可能性较大，故为确保切换成功，回路上的空气开关容量一般都选得比较大。循环投切时，电机从变频切换至工频，只需切换的延时满足，电机由变频切换到工频时的电流冲击就不大。一般剩余电势的衰减时刻为1耀2 s，切换延时也不是越长越好，延时短，剩余电压高，速度下降少;延时长，剩余电势低，但速度下降大。挑选延时需二者统筹，以求得最小的冲击电流。假如要使切换进程无电流冲击，需选用同步切换方法，参加一些操控手法和操控元件就可完结，但应考虑经济上是否合算。
4 循环投切对变频器和电机的影响
将电机从变频状况切换到工频状况时，变频器内的功率器材当即封闭，电机的电流不能跳变，功率器材旁的并联二极管供给了续流转路，剩余电压经二极管整流器和中间环节电容流转，而转子电阻耗费能量，电机的定子也能耗费部分能量，因而，剩余电压的衰减比较快，这样，虽然在切换时仍有必定的剩余电压，但对变频器影响现已很小，对电机寿数也无多大的影响。自耦减压起动器切换时，电机内定子的剩余电压无通路流转，只需转子回路是闭合回路，也便是只需转子电阻耗费能量，所以剩余电压的衰减比较慢。这样，切换时，因剩余电压存在而构成的冲击电流较大，对电机有必定的影响，在做电机设计时应充分考虑这些要素。
5 使用实例
四川遂宁市自来水二厂，供水才干6 万t/日，城市管网压力0.4 MPa，泵组为3 台160 kW，1 台90 kW水泵，要求恒压供水并选用计算机监控，变频器或操控体系毛病可由软起动器手动起动各泵。
5.1 计算机监控内容
计算机监控原理如图3所示。监控的内容有管网压力，流量，泵的工作状况，阀启闭状况，电机温度，各泵工作的电流，电压，功率和功率因数，并监控水质参数，如余氯，浊
度，含铁量，PH值等。
5.2 原理框图
选用循环投切方法的原理框图如图4 所示，备用体系选用一软起动器和相关器材构成。为确保体系的可靠性，上位机PC 用于办理，经过组态软件做出若干工艺流程图，实时显现体系的工作状况，并计算历史数据，如需求可随时打印报表;
还用于毛病的报警和处理。PC机为研华工业计算机，PLC 为西门子S-7300，便于与总控室计算机联网，选用带有Profibus接口的CPU315.CP5611 通讯模块，PDM-820AC 电参数归纳分析仪用于检测体系的用电量。水泵的起/停、切换及阀的启/闭;电机电流，温度的检测，水泵使用时刻的计算;压力，流量，水质参数的收集等，均由PLC 完结。水压的给定值由变频器键盘设定。
图4 与前述的循环投切计划根本相同，BP1为160 kW 变频器，DZ1耀DZ6 为LG ABE403a 400 A空气开关，FU1 500A 及FU2 600 A 为快熔，KM1耀KM10为LG GMC-400沟通接触器，PT选用的是森纳斯压力变送器，量程1 Mpa。体系调试时，水泵电机从变频状况切换到工频状况，延时从300 ms起，到500 ms时电流表显现也无显着的冲击，最终定为600 ms。软起动器设定为限流起动方法，设定为2.5倍。软起动器起动时，起动电流挨近800 A，但在30 s内下降到额定电流以下，查600 A熔断器曲线，经过1 000 A 电流在60 s熔断，所以软起动器的熔断器定为600A。该体系现已投产两年，每日供水4-5万t，工作杰出。据厂家计算，电耗/t削减20%。
6 结语
多泵变频恒压供水体系常用的两种计划各有好坏，选用循环投切计划的体系较多，在水泵电机从变频状况切换到工频状况时，只需严厉遵从“先关阀，变频器自在泊车，延时后再切换;泊车时，先开机，后开阀”的操作程序，就既可确保变频器的安全工作，又无“水锤”现象产生。
