由變頻器、軟啟動(dòng)及可編程控制器為主組成的高性能控制系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、高效節(jié)能、自動(dòng)化程度高易于操作等優(yōu)點(diǎn)。由于采用了軟啟動(dòng)，設(shè)備啟、停過程平穩(wěn)，避免了“水垂”效應(yīng)，此控制系統(tǒng)只需增加較少的投資，就能較大幅度的提高設(shè)備性能，此項(xiàng)技術(shù)在大中型水泵站中很有推廣應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：恒壓供水，變頻調(diào)速，軟啟動(dòng)，供水泵站，節(jié)能，水垂效應(yīng)。通常供水設(shè)備的控制系統(tǒng)是由變頻器、控制器、低壓電器及壓力傳感器組成，可完成對(duì)供水壓力閉環(huán)控制，當(dāng)供水管網(wǎng)流量變化時(shí)，通過調(diào)整變頻泵的轉(zhuǎn)速和改變投入運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù)，可達(dá)到穩(wěn)定供水管網(wǎng)出口壓力的目的。 此控制系統(tǒng)的控制對(duì)象是供水管網(wǎng)出口壓力，由壓力傳感器采集供水管網(wǎng)出口壓力信號(hào)，將此壓力信號(hào)與設(shè)定壓力信號(hào)進(jìn)行比較，其差值進(jìn)入CPU進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果控制變頻器的輸出頻率及輸出電壓，使水泵轉(zhuǎn)速能隨著供水管網(wǎng)壓力的波動(dòng)而不斷的變化,從而使管網(wǎng)出口壓力穩(wěn)定。如果管網(wǎng)流量變化大,當(dāng)只調(diào)整變頻泵的轉(zhuǎn)速不能滿足管網(wǎng)出口壓力穩(wěn)定要求時(shí),則由控制器發(fā)出指令，通過改變投入運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù)來滿足穩(wěn)定管網(wǎng)出口壓力要求。在上述過程中,當(dāng)變頻泵達(dá)到最高設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)，說明管網(wǎng)用水量大,只靠調(diào)整變頻泵的轉(zhuǎn)速已不能使管網(wǎng)出口壓力穩(wěn)定，在經(jīng)過一定延時(shí)后，如果此泵仍然在最高設(shè)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，控制系統(tǒng)就要啟動(dòng)一臺(tái)水泵，在水泵容量較大的供水系統(tǒng)中，往往采用一項(xiàng)叫作“循環(huán)軟啟動(dòng)”的技術(shù)，即將變頻器帶動(dòng)的正在全速運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)交給電網(wǎng)，變頻器再帶動(dòng)下一臺(tái)電機(jī)變頻啟動(dòng)，目的是減少啟動(dòng)過程中的機(jī)械和電氣沖擊。這項(xiàng)被稱為“循環(huán)軟啟動(dòng)”的技術(shù)存在著一個(gè)致命弱點(diǎn)，因?yàn)樵诖诉^程中剛脫離變頻器的水泵在慣性作用下高速旋轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)子中還有較大的電流，由此電流形成的磁場(chǎng)在電機(jī)定子中感應(yīng)出較高的電壓，此電壓與電網(wǎng)電壓不同頻率、不同相位，因而此時(shí)不能立即將此電機(jī)合到電網(wǎng)上，一般方法是根據(jù)電機(jī)容量大小，確定一個(gè)延時(shí)，要等轉(zhuǎn)子電流衰減到一定值以后，才能將此電機(jī)合到電網(wǎng)上，然后變頻器帶動(dòng)下一臺(tái)電機(jī)運(yùn)行。如在上述，從變頻器脫開的電機(jī)要經(jīng)過一定延時(shí)后才能并入電網(wǎng)，對(duì)于中型電機(jī)此延時(shí)大約是1-2秒鐘，在此期間，水泵失去了動(dòng)力，并且水的位能阻止水泵繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，水泵轉(zhuǎn)速下降很快，當(dāng)此水泵電機(jī)并入電網(wǎng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速已降的很低，當(dāng)將此電機(jī)并入電網(wǎng)時(shí)將產(chǎn)生較大的電氣和機(jī)械沖擊。如果電機(jī)從變頻到工頻切換過程處理不當(dāng)，會(huì)給電網(wǎng)及供水管網(wǎng)造成重大事故，所以許多專家在大中型供水設(shè)備中不主張采用這項(xiàng)“循環(huán)軟啟動(dòng)”技術(shù)。變頻與工頻平穩(wěn)切換，已成為大中型供水設(shè)備中迫切需要解決的問題。 為解決以上問題，現(xiàn)采用另一項(xiàng)電力電子產(chǎn)品“軟啟動(dòng)”器，它基本原理是改變晶閘管的導(dǎo)通角改變輸出電壓，使電機(jī)在啟動(dòng)和停機(jī)過程中，端電壓可以按照預(yù)先設(shè)定的方式逐漸變化，從而使啟動(dòng)和停機(jī)過程平穩(wěn)。如果是啟動(dòng)一臺(tái)電機(jī)，軟啟動(dòng)將逐漸增大晶閘管的導(dǎo)通角，使電動(dòng)機(jī)端電壓逐漸升高，水泵平穩(wěn)升速完成啟動(dòng)過程。如果是關(guān)閉一臺(tái)電機(jī)，軟啟動(dòng)內(nèi)的晶閘管的導(dǎo)通角將由大逐漸減小，逐漸降低輸出電壓，使正在運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)平穩(wěn)停機(jī)。高性能的軟啟動(dòng)及控制系統(tǒng)允許用一臺(tái)軟啟動(dòng)順序帶動(dòng)多臺(tái)電機(jī)完成軟啟、軟停操作。 比如啟動(dòng)1#電機(jī),軟啟動(dòng)晶閘管的起始導(dǎo)通角為零,將KM11閉合，然后軟啟動(dòng)晶閘管的導(dǎo)通角由小變大，電機(jī)端電壓逐漸升高到電網(wǎng)電壓， 一臺(tái)軟啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)軟啟、軟?？刂浦麟娐穲D電機(jī)可較平穩(wěn)升??頻率，同相位,軟啟動(dòng)器的晶閘管完全導(dǎo)通,其輸出電壓接近電網(wǎng)電壓,這樣,可將KM21閉合，使軟啟器旁路,然后KM11斷開，軟啟動(dòng)退出運(yùn)行。 此過程中電機(jī)端子上始終保持著較穩(wěn)定的電壓，所以整個(gè)啟動(dòng)過程平穩(wěn)，無沖擊。軟啟動(dòng)退出運(yùn)行以后準(zhǔn)備接受下一次啟動(dòng)或停機(jī)操作指令。如果下一次操作指令是再啟動(dòng)一臺(tái)電機(jī)，軟啟動(dòng)將關(guān)閉軟啟動(dòng)器上晶閘管，然后使相應(yīng)的接觸器閉合，再重復(fù)上述過程。如果下一次操作是關(guān)閉一臺(tái)電機(jī)，比如1#電機(jī)停機(jī)，軟啟動(dòng)先使晶閘管全導(dǎo)通，輸出電壓接近電網(wǎng)電壓，然后KM11閉合將軟啟動(dòng)并入正在運(yùn)行的1#電機(jī)上，再斷開1#電機(jī)直接和電網(wǎng)相聯(lián)接的接觸器KM21，這時(shí)就由軟啟動(dòng)單獨(dú)帶動(dòng)1#電機(jī)運(yùn)行，軟啟動(dòng)逐步降低輸出電壓，電機(jī)速度逐漸下降，直到停機(jī)，完成軟停操作后，KM11斷開。在上述過程中，控制系統(tǒng)適時(shí)的將軟啟動(dòng)接入或退出運(yùn)行電路。使用一臺(tái)軟啟動(dòng)順序帶動(dòng)多臺(tái)電機(jī)完成軟啟、軟停操作的軟啟動(dòng)器應(yīng)具有“級(jí)聯(lián)”功能，“級(jí)聯(lián)”功能的主要作用是，在每一次操作前，軟啟動(dòng)都要進(jìn)行狀態(tài)準(zhǔn)備，在完成操作之后發(fā)出信號(hào)使軟啟動(dòng)及時(shí)退出運(yùn)行。比如啟動(dòng)電機(jī)，軟啟動(dòng)晶閘管必須是關(guān)閉狀態(tài)，輸出電壓為零，然后進(jìn)入啟動(dòng)操作，如果是執(zhí)行停機(jī)操作，軟啟動(dòng)晶閘管必須是導(dǎo)通狀態(tài)，逐漸降低輸出電壓，完成停機(jī)操作，每一次操作之后軟啟動(dòng)都要退出運(yùn)行線路。軟啟動(dòng)本身保護(hù)功能齊全，但是當(dāng)一臺(tái)軟啟動(dòng)帶多臺(tái)電機(jī)時(shí)，軟啟動(dòng)完成啟停操作后要退出運(yùn)行，所以電機(jī)保護(hù)要另外設(shè)置，軟啟動(dòng)只在啟停過程中起保護(hù)。一個(gè)由變頻器、軟啟動(dòng)器、可編程序控制器及低壓電器組成的供水控制具有良好的運(yùn)行性能。 它由變頻器帶動(dòng)一臺(tái)泵變速運(yùn)行，由一臺(tái)軟啟動(dòng)器完成其余各泵開、停泵操作，變頻泵可定時(shí)輪換使各泵運(yùn)行時(shí)間均衡。此控制系統(tǒng)除能根據(jù)管網(wǎng)出口壓力調(diào)整變頻泵轉(zhuǎn)速外，還能適時(shí)的將軟啟動(dòng)接入或退出運(yùn)行電路，完成開停泵操作。此系統(tǒng)克服了變頻器控制系統(tǒng)中，變頻泵由變頻向工頻切換過程中所產(chǎn)生的電氣和機(jī)械沖擊，此控制系統(tǒng)具有軟啟軟停功能，可以避免開停機(jī)時(shí)水泵突然變化而產(chǎn)生的“水垂”效應(yīng)，保證了設(shè)備和管網(wǎng)的安全，此性能對(duì)大中型供水泵站尤為重要。綜上所述，在大中型泵站采用由變頻器，軟啟動(dòng)及可編程控制器為主組成的控制系統(tǒng)，集現(xiàn)代電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)及控制技術(shù)為一體，組成了適應(yīng)大中型供水泵站需求的高性能控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定，高效節(jié)能，自動(dòng)化程度高易于操作等優(yōu)點(diǎn)。由于采用了軟啟動(dòng)，設(shè)備啟停過程平穩(wěn)，避免了“水垂”效應(yīng)。與普通變頻控制系統(tǒng)相比，此控制系統(tǒng)增加了軟啟動(dòng)，軟啟動(dòng)成本相對(duì)較低，此控制系統(tǒng)只增加了較少的投資，就能較大幅度的提高設(shè)備性能，此項(xiàng)技術(shù)在大中型水泵站中很有推廣應(yīng)用價(jià)值。