变频恒压供水系统压力振荡分析与排除实例

目前，PLC控制的恒压供水系统在城市居住区高层住宅给水中得到了广泛的应用。该系统可根据实际需要设置供水压力，并自动调节泵的工作状态，使给水泵始终处于率运行状态。采用变频器对电机进行软起动控制，可消除启停过程中的水锤效应，延长泵、电机设备的使用寿命。在工作时，系统网络的压力应该是稳定的。如果发生压力振荡故障，不仅会影响供水处理品质，而且会对水处理设备网络部分造成损害。

1、变频恒压供水系统组成与原理

变频恒压供水系统主要由PLC控制单元、变频器、泵电机、供水管网、贮水箱和压力传感器组成，如图1所示。恒压供水泵站采用多台水泵和电动机，可根据耗水量投入使用。因此，单泵电机功率小，水处理设备系统备有备用泵，用于维修和保养。水泵的数量由PLC控制，电机转速由变频器控制，以满足不同耗水量的需要。

2、恒压供水系统供水调压的原理

恒压供水系统供水调压原理如图2所示。供水压力采用闭环控制，首先在控制面板设定水压给定值，通过安装在管网出水端的压力传感器实测水压的反馈信号；然后由变频器将实测值与给定值进行比较，若给定值大于实测值，说明系统水压低于设定值，则改变水泵电机的供电频率，使水泵电机转速上升，反之则降低水泵电机的转速，使供水量减小。在用水量大时，通过PLC进行工频／变频切换，使水泵处于工频下运行，反之处于变频运行；当用水量超过一台泵的供水量时，PLC控制其它水泵加入。
恒压供水系统的原理如图2所示。供水压力是闭环控制。首先，在控制面板上设置水压，通过安装在管网出口处的压力传感器测量水压的反馈信号。然后将测量值与变频器的给定值进行比较。如果给定值大于测量值，则表明系统的水压低于设定值，则泵功率发生变化。泵的供电频率增加了泵电机的转速，否则降低了泵电机的转速，减少了供水量。当耗水量较大时，通过PLC进行频率/频率转换，使泵在工频下变频运行；当水泵的耗水量超过水泵的供水量时，PLC控制其它的水泵加入。

3、PLC变频恒压供水的设定与调节

（1）对于供水压力，PLC和变频器可根据实际情况设定给定值。如果有许多供水要求（如居民的水压和水压），则可以单独设置。

（2）为了实现调节的速度和系统的稳定性，PLC的水压控制与积分和一次差动调节成比例，即PID调节，调节参数可以由用户自己设定。

（3）PID参数整定和调节原理，如图3所示，PID控制是将供水压力的实际值与设定的目标值进行比较，并使控制方法的实际值达到目标值。如果PID参数的选择不合适，则会影响控制效果。

4、不稳定压力振荡恒压供水系统故障检修

以三菱PLC变频恒压供水设备系统为例，导致其压力不稳定的因素可能有以下几种。

（1）控制器的PID参数不确定和不正确（见表1）。由于PID控制单元是PLC或变频器，所以解决方案是根据技术要求进行复位。设定后，如果水压在设定值中急剧波动，则调整PID指令的微分常数，适当减小设定值，并适当增加积分常数值。如果调节过慢，水压很大，系统的设定值过大，应适当减少。

（2）控制单元的加速和减速时间与泵马达的功率不一致（见表2）。当电机功率大，转动惯量大时，减速时间应设定较长，否则应减少。对于这个参数，用户可以通过逐步增加或减少数据进行调试，例如，15KW一般设置为10到20s。

（3）供水压力传感器安装位置不合理。压力采集点离泵出口太近，出口的速度变化，使压力反馈给控制器不稳定，导致系统振荡。

（4）带压力水箱的供水系统在停电时能保持供水压力，但在压力罐上选择压力采集点时，也可能引起系统振荡。原因是空气是可压缩的，气体在水中的溶解度随压力而变化，因此流出物的反馈压力和气体的反馈压力在两者之间。一定的时间差，使系统振荡。

5、水处理厂家总结：

PLC变频恒压供水系统可显著降低供水能耗，实现供水系统的优化运行，提高运行设备的使用寿命，但其故障形式多种多样。因此，应掌握供水系统的结构和工作原理，并借助相关技术数据总结经验，从而正确、快速地消除故障。

西安迪奥环保科技有限公司