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摘要：GSH系列变频恒压供水控制装置专门针对生活和生产供水而设计，取代传统的供水方式，广泛用于工业和民用建筑、公共场合等供水（液）系统。
关键词：变频调速恒压供水 PLC 智能控制器
中图分类号：TN77文献标识码： A
一引言
水是生命之本，与我们的生产，生活息息相关，无论在工厂，在市政部门，还是在单位内部，都会不可避免地面临供水问题，供水方法与供水技术的先进与落后对我们来说具有普遍意义。长期传统的供水方式，人们通过对水泵特性和管网特性的了解，以期通过对水泵合理地调度和调速控制来达到以最少的能耗和投资获取最佳的经济效益，人们先后把液力偶合器，电磁滑差离合器，调压调速，串级调速，变频调速等诸多技术应用到供水工程中，特别是变频调速在供水系统中的应用，取得了良好的供水效果和经济效益，被广泛应用于各种供水（液）系统。
GSH变频恒压供水控制系统是新一代自动化产品，相比传统的恒速泵供水系统，水塔、高位水箱、气压罐供水系统，变频调速供水系统具有供水质量高，水压稳定，供水压力任意设定，灵活性强，耗电省，电机起动、制动平稳等一系列优点，被众多的供水单位采用。
二 变频调速恒压供水工作原理
我们知道，当水泵转速在某一范围内变化时，其流量扬程和轴功率同转速有如下关系：
Q / Qe = n / ne
H / he = (n /ne )2
P / Pe = (n/ne )3
ne:水泵额定转速
Qe:水泵额定转速流量
Pe: 水泵额定转速轴功率
He:水泵额定转速扬程
即流量Q∝n，扬程H∝n2，轴功率 P∝n3。由水泵特性和管网特性我们知道，当管网的实际工况远离高效区运行时，会消耗许多电能，为了减少这种浪费，通过改变水泵特性曲线的办法来使水泵的工况点尽量处于高效区内，这就提出了水泵调速的必要性，而调节水泵的转速来改变水泵特性曲线以适合不断变化的管路特性是解决这一问题的有效途径。
所谓恒压供水，简单的讲，就是通过闭环控制使管网出口处的水压自动保持恒定，不受用水量大小的影响，实现恒压变流量供水。众所周知，交流电机的转速公式为：
n = 60f(1-s)/p
式中： n：电动机转速
f：电动机定子供电频率
p：电动机极对数
s：电动机转差率
依交流电动机变频调速原理，水泵转速n正比于供电频率f。在供水系统中假如有M1~Mn台水泵，随着管网用水量的逐渐增加，变频装置控制水泵M1逐渐加速,如果用水量再大，调速泵M1已经全速仍不能满足供水要求，则起動水泵M2，如果变频泵M2全速后仍不能满足供水要求，则再起动水泵M3，直至满足供水要求。相反，如果变频泵Mn已经停止转动，而供水量仍然过大，则需关掉水泵Mn，如果仍然过大，则再关掉水泵Mn-1直至供水合适为止，GSH变频供水设备根据管网的实际用水情况自动地起停水泵的台数和自动地调节变频泵的转速，实现供水全自动化。
三变频调速恒压供水系统构成
GSH系列恒压供水控制装置由压力传感器，PID调节器，可编程序控制器PLC，变频调速器，低压电控单元及多台水泵组成，系统框图如图1所示：
图 一
闭环控制是通过PID调节器将压力传感器检测到的出口压力信号和用户预定信号进行比较处理后，得到频率给定信号，控制变频器的输出频率，从而控制泵的转速和泵水量，如图二:
图 二
PID调节器同时还将压力上下限信息提供给PLC，PLC则实现变频器的起停、故障处理和各种电气控制。低压电控单元由低压断路器，交流接触器，热继电器等组成，具体实现过流、过载保护及通断控制，整个装置完成泵群的驱动，依用水量变化随时调节水泵起停及转速，从而调节供水量，保持管网出口处压力误差在一定范围内(±0.01MPa)，实现变频调速恒压供水。
四GSH软硬件构成和主要技术参数
1GSH的硬件构成：
压力变送器：压力变送器采用WT-2188系列硅压阻式压力传感器做为敏感元件组成的一种高性能价格比的工业通用压力变送器，它具有性能稳定可靠， 高耐腐蚀性，结构坚固紧凑等特点，其测量范围为0~34.5MPa，二线制4~20 mA输出信号。
可编程序控制器：采用日本富士FLEX-PC NB1系列，其系统组建灵活，可扩展性强，性能稳定，易于编程。
变频调速器： 采用日本富士FRENIC5000P11S系列，是一种低噪音、高性能多功能变频器，频率设定有多种方式，本装置采用电流(4~20mA)设定。菜单为中文显示，便于参数修改和维护。
PID调节器：采用日本富士Z 系列智能控制器，其具有PV（测量值）显示和SV（设定值）显示，具有良好的人机界面。
由于篇幅有限，电气原理图在此不再阐述。
2GSH软件构成：
根据供水系统中泵的数量及控制要求，编写相应程序，设置工作方式，实现最佳控制。
3GSH主要技术参数：
供水流量：0~2000 m3/h
供水压力：0~3.55 MPa
压力控制精度：0.01 MPa
水泵功率：1~630 kW
电源：AC 380V三相四线制
4GSH接线原理图：
三相电源M1水泵
AC 380V
水位传感器Mn水泵
压力变送器
接地
五结束语
本文介绍了GSH变频调速恒压供水装置的一般原理及系统设计，该产品结构简单，通用性强，已广泛用于工农业给水，居民小区供水，消防供水，楼宇自控等。
参考文献
水泵变频调速的节电量计算及系统设计姚福来张艳芳韦玉堂 编著
科学出版社
富士可编程序控制器FLEX-PC手册
富士电机株式会社编著
富士FRENIC5000P11S说明手册
富士电机株式会社编著
富士Z系列微型控制器
富士电机株式会社编著
作者简介：曹雷，男，1973年5月出生，高级工程师，主要研究方向为电气自动化、自控仪表、特种设备检测检验工作。
工作单位：楚雄州质量技术监督综合检测中心
关键词：变频调速恒压供水 PLC 智能控制器
中图分类号：TN77文献标识码： A
一引言
水是生命之本，与我们的生产，生活息息相关，无论在工厂，在市政部门，还是在单位内部，都会不可避免地面临供水问题，供水方法与供水技术的先进与落后对我们来说具有普遍意义。长期传统的供水方式，人们通过对水泵特性和管网特性的了解，以期通过对水泵合理地调度和调速控制来达到以最少的能耗和投资获取最佳的经济效益，人们先后把液力偶合器，电磁滑差离合器，调压调速，串级调速，变频调速等诸多技术应用到供水工程中，特别是变频调速在供水系统中的应用，取得了良好的供水效果和经济效益，被广泛应用于各种供水（液）系统。
GSH变频恒压供水控制系统是新一代自动化产品，相比传统的恒速泵供水系统，水塔、高位水箱、气压罐供水系统，变频调速供水系统具有供水质量高，水压稳定，供水压力任意设定，灵活性强，耗电省，电机起动、制动平稳等一系列优点，被众多的供水单位采用。
二 变频调速恒压供水工作原理
我们知道，当水泵转速在某一范围内变化时，其流量扬程和轴功率同转速有如下关系：
Q / Qe = n / ne
H / he = (n /ne )2
P / Pe = (n/ne )3
ne:水泵额定转速
Qe:水泵额定转速流量
Pe: 水泵额定转速轴功率
He:水泵额定转速扬程
即流量Q∝n，扬程H∝n2，轴功率 P∝n3。由水泵特性和管网特性我们知道，当管网的实际工况远离高效区运行时，会消耗许多电能，为了减少这种浪费，通过改变水泵特性曲线的办法来使水泵的工况点尽量处于高效区内，这就提出了水泵调速的必要性，而调节水泵的转速来改变水泵特性曲线以适合不断变化的管路特性是解决这一问题的有效途径。
所谓恒压供水，简单的讲，就是通过闭环控制使管网出口处的水压自动保持恒定，不受用水量大小的影响，实现恒压变流量供水。众所周知，交流电机的转速公式为：
n = 60f(1-s)/p
式中： n：电动机转速
f：电动机定子供电频率
p：电动机极对数
s：电动机转差率
依交流电动机变频调速原理，水泵转速n正比于供电频率f。在供水系统中假如有M1~Mn台水泵，随着管网用水量的逐渐增加，变频装置控制水泵M1逐渐加速,如果用水量再大，调速泵M1已经全速仍不能满足供水要求，则起動水泵M2，如果变频泵M2全速后仍不能满足供水要求，则再起动水泵M3，直至满足供水要求。相反，如果变频泵Mn已经停止转动，而供水量仍然过大，则需关掉水泵Mn，如果仍然过大，则再关掉水泵Mn-1直至供水合适为止，GSH变频供水设备根据管网的实际用水情况自动地起停水泵的台数和自动地调节变频泵的转速，实现供水全自动化。
三变频调速恒压供水系统构成
GSH系列恒压供水控制装置由压力传感器，PID调节器，可编程序控制器PLC，变频调速器，低压电控单元及多台水泵组成，系统框图如图1所示：
图 一
闭环控制是通过PID调节器将压力传感器检测到的出口压力信号和用户预定信号进行比较处理后，得到频率给定信号，控制变频器的输出频率，从而控制泵的转速和泵水量，如图二:
图 二
PID调节器同时还将压力上下限信息提供给PLC，PLC则实现变频器的起停、故障处理和各种电气控制。低压电控单元由低压断路器，交流接触器，热继电器等组成，具体实现过流、过载保护及通断控制，整个装置完成泵群的驱动，依用水量变化随时调节水泵起停及转速，从而调节供水量，保持管网出口处压力误差在一定范围内(±0.01MPa)，实现变频调速恒压供水。
四GSH软硬件构成和主要技术参数
1GSH的硬件构成：
压力变送器：压力变送器采用WT-2188系列硅压阻式压力传感器做为敏感元件组成的一种高性能价格比的工业通用压力变送器，它具有性能稳定可靠， 高耐腐蚀性，结构坚固紧凑等特点，其测量范围为0~34.5MPa，二线制4~20 mA输出信号。
可编程序控制器：采用日本富士FLEX-PC NB1系列，其系统组建灵活，可扩展性强，性能稳定，易于编程。
变频调速器： 采用日本富士FRENIC5000P11S系列，是一种低噪音、高性能多功能变频器，频率设定有多种方式，本装置采用电流(4~20mA)设定。菜单为中文显示，便于参数修改和维护。
PID调节器：采用日本富士Z 系列智能控制器，其具有PV（测量值）显示和SV（设定值）显示，具有良好的人机界面。
由于篇幅有限，电气原理图在此不再阐述。
2GSH软件构成：
根据供水系统中泵的数量及控制要求，编写相应程序，设置工作方式，实现最佳控制。
3GSH主要技术参数：
供水流量：0~2000 m3/h
供水压力：0~3.55 MPa
压力控制精度：0.01 MPa
水泵功率：1~630 kW
电源：AC 380V三相四线制
4GSH接线原理图：
三相电源M1水泵
AC 380V
水位传感器Mn水泵
压力变送器
接地
五结束语
本文介绍了GSH变频调速恒压供水装置的一般原理及系统设计，该产品结构简单，通用性强，已广泛用于工农业给水，居民小区供水，消防供水，楼宇自控等。
参考文献
水泵变频调速的节电量计算及系统设计姚福来张艳芳韦玉堂 编著
科学出版社
富士可编程序控制器FLEX-PC手册
富士电机株式会社编著
富士FRENIC5000P11S说明手册
富士电机株式会社编著
富士Z系列微型控制器
富士电机株式会社编著
作者简介：曹雷，男，1973年5月出生，高级工程师，主要研究方向为电气自动化、自控仪表、特种设备检测检验工作。
工作单位：楚雄州质量技术监督综合检测中心