李焦明（南京化工职业技术学院，江苏南京2100481

  摘要：详细介绍了一种基于多泵控制器的变频恒压供水循环软起动控制系统的结构、工作原理、设计与调试方法，对提高变频恒压供水控制系统应用水平有较好的指导和借鉴作用。

  关键词：变频器；恒压供水；多泵控制器

  中图分类号：TM921. 51文献标识码：A文章编号：1673-6540( 20091 11-0052-05)

 

变频恒压供水系统结构如图1所示，包括水箱l，在水箱l内设有两台水泵2和6，其特征在于，所述水泵分别与止回阀3和7连接，水泵通过连接管8与水龙头5连通；连接管8上设有远传压力表4；同时水泵分别与由变频器控制的三相交流异步电动机连接；变频器及远传压力表还与控制器连接。

 

    由变频器控制的给水泵将水箱中的水送人用水管道，管网L装设的远传压力表随时检测压力的变化，并将检测到的模拟信号送A恒压供水系统与给定压力比较、处理。当水龙头开大（用水量大），管网压力降低时，变频器立即将频率提高，变频泵转速加快，管网巾压力随即升高。当一台变频泵达到****频率仍无法满足给定压力时，恒压供水系统自动将这台变频泵变为工频运行，起动一台泵变频运行。当水龙头开小（用水量较少），系统会降低变频泵的转速，当降至某一特定值时，会将工频泵停下。为了避免工频泵长时问不运转，恒压供水系统在一定的时间间隔内自动转换工频泵与变频泵的工作角色。

    本装置使用的两台水泵为上海立馨电泵厂温岭泽国分厂生产的JCB-22型三相电泵，流量22 L/min，扬程3 3 m，额定功率125 W，额定电压380 V，额定频率50 Hz，额定电流0 33 A，额定转速2 760 r/min.E级绝缘，连续工作制。两台水泵同时运行的扬程也只有6.6 m，而理论上0. l MPa的压力可获得10 m扬程，因此管道的****压力不会超过0. 1 MPa。所以选用电阻远传压力表****量程为0 .l MPa ,YT2150×O l MPa，精度等级1.6级，连接螺纹M20×1.5。水箱是在超市买的4号滑轮整理箱，容量为50 L，规格为535 x 382×380 mm，材质为聚丙烯(PP)。水管采用的内径φ为I0 mm。在两台水泵出水处分别安装1个止回阀（能够自动阻止水倒流的阀门）。

  装置的控制对象是水泵，因此应选用额定输出电流大于0. 33 A（水泵电机额定电流）的风机、水泵类号用型变频器。该类变频器种类繁多，但小功率不多。为了降低成本，选用国产品牌欧瑞传动电气有限公司生产的F1500-P系列的风机、泵类专用型变频器，该系列变频器最小规格为适配电机功率0. 75 kW，而0.75 kW与l 5 kW变频器价格相差无几，因此最终选用了适配电机功率为1.5 kW、额定输入电压为380 V（三相）、额定输出电流为4A的Fl500-P0015T3B（塑壳壁挂）变频器。

    供水系统是一个非线性、大惯性的系统，当压力波动较大时，需要加快响应，应采用模糊控制；当压力范围较小时，应用PID控制来保持静态精度，这些都可以通过可编程逻辑控制器( PLC)编程来实现。但PILC价格较贵，因此选用了FPC多泵控制器：该控制器具有以下功能：(1)具有压力测量值防抖动补偿控制功能；(2)参数调整和设定具有密码锁定及保护功能；(3)采用人工智能模糊控制算法，设定参数少，控制精度高，内带看门狗电路，采用数字滤波及多项抗干扰措施，防止软件跑飞；(4)可接无源远传压力表．有源电压及电流型压力变送器；(5)具有压力传感器零点和满度补偿功能；(6)具有缺水自动检测保护功能和外部输入停机保护功能；(7)具有小流量水泵睡眠控制功能；(8)具有手操器功能，可手动调节输出电压来控制变频器的频率；(9)具有定时换泵功能等。

  变频恒压供水装置1作原理如图2所示。正常时，合上电源QF1、QF2后，控制电源指示灯HL1亮。断开停机信号输入开关SAl，使DI2与CM2断开，多泵控制器通过其FWD、CMl端子对变频器进行起停控制，通过D/A、CM2端子对变频器进行转速控制。

  设定控制器参数P03 =6，为两泵循环软起动控制模式。在该工作模式下，系统定义B1、B2为两台泵变频工作端子，C1、C2为两台泵-频工作端子。系统上电工作时，先接通Bl，起动1泵变频工作.当水龙头开较小（用水量较少）时，变频器只需对1 泵进行变频调节，保持系统的压力稳定。如果水龙头开大（水量如大），而远传压力表在管网端测得的水压偏小，达不到系统压力设定值时，则变频器输出频率升高，当l 泵工作频率升高至50 Hz时，延时P05秒（设定P05=2），如果测量压力值仍然达不到系统压力设定值，多泵控制器则将Bl断开，接通Gl，将1泵由变频状态转换为工频工作状态，并关断变频器，延时3 s，接通B2，将变频器切换到2泵，起动2泵进行变频工作，供水系统依靠调节2泵的工作频率来稳定系统压力，实现一台工频、一台变频的双泵运行。当用水量减少，变频器的输出频率会下降，当2泵频率下降至0 Hz时，延时P06秒(设定P06=2)，远传压力表在管网端测得的水压仍然超过系统设定的/力，多泵控制器将C1断开，切断1 泵工频供电，停止l泵工频运行，由2泵进行变频调节保持系统的压力稳定。停机时，闭合开关SAl，DI2与CM2闭合，当DI2与CM2端子闭合超过2s时，控制器所有的输出都关闭，包括D/A输出。设定与测量显示都正常。输出关闭的顺序为先关D/A 3 s，关RUN( CMl，FWD)2 s，关变频泵继电器，最后顺序关闭工频继电器（先起先停），中间间隔2 s。

    为了防止KM1与KM2、KM3与KM4同时动作，损坏变频器，在KM1与KM2之问、KM3与KM4之间设置了五锁；同时为了防止一台变频器同时带动两台水泵变频运行，在KMl与 KM3之间也设置了互锁。

    OFI选用D247 -60/3P  C10小型断路器，QF2选用施耐德公司生产的C65N-lP C2A小型断路器，K1选用JZX-22F/32 .DC24V小型中功率电磁继电器，SAI选用LAY3-lIX/2型按钮开关，7个信号灯( HLl- HI.7)均选用ND16-22BS/4型220V信号灯，这种信号灯发光器采用LED灯、寿命长、能耗低、隐蔽式的接线端子、超短型平面圆台形灯罩，4个交流接触器( KMI - KM4)选用CJTl-10型交流接触器，FRl、FR2选用JR36-20 / 3型热过载继电器。

    远传压力表到多泵控制器的电缆选用KV-VP4 xl mm²，主回路采用KVV4×1 5 mm²，控制回路采用KVV4 xl mm²电缆。

变频器接线端F子与FPC60多泵控制器接线端子说明分别如表l、2所示

 

    通电前检查：有无漏接线，接线是否正确，特别是三相输入电源及输出电机线绝不能接反；检查所有螺丝、端子有无松动现象；控制箱内电气元件上有无可能会引起电气短路的线头及其他金属杂物；控制箱体外壳接地线接法是否正确，接触是否良好；水泵状态良好，其他系统设备处于就绪状态。

    合上QFI，没定变频器参数。首先设定基本参数变频器卜限频率F106= 50 Hz、下限频率Fl07 =0 Hz、加速时间=10 s、减速时间=10 s；然后设定运行控制参数F200=l、F204=0，定义“FMD”端子功能，实现端子控制变频器的运转，“FMD”端子与CM短接时，正转运行；与CM断丌时，停止运行；设定基本调速方式参数F202=2；实现由模拟通道1(ANl)输入电压模拟量进行调速；设定模拟量输人参数：模拟量输入下限F209 =0 V、模拟量输入上限F210= 10 V、模拟量输入下限对应频率F211 =0 Hz、模拟量输入上限对应频率F212= 50 Hz。设定可编程输出端子参数：继电器输出F222 =1，当变频器出现故障保护（欠压保护除外）时，该端子动作，继电器吸合，TA、TC阔合。没定OUT端子输出F223=4，变频器运行时，该端子动作；变频器停机时，该端子状态恢复。设定桫F控制参数：F301 =4，4代表平方V/F曲线，适合风机、泵类场合。没定保护参数电机工作电流F501=8，电机工作电流为百分之八的变频器额定输出电流，即0 32 A；设定保护参数电机过载系数F508= 20。

    调试过程中出现如下问题。

    (1)合上QFI，当再合上QF2时，配电窒电源断路器Ql立刻跳闸。配电室电源断路器01额定电流为25 A，而此时额定电流为10 A的QFI和额定电流为2A的Q砚并没有跳闸，经查HLl、HL6、多泵控制器均没有短路现象。配电室电源断路器Q1采用的是三相3极电子式剩余电流动作断路器，型号为D247 LE -32/3/C25，额定漏电动作电流I△n.=0. 03 A，分断时间t ≤0.1 s当合上F6、F15时，三相电流不平衡，致使漏电保护断路器Q1立刻跳闸，而QFI、QF2均不岔漏电脱扣器，因此没有跳闸。解决此问题町将其更换为同规格的三相4极电子式剩余电流动作断路器，也可以将其更换为没有漏电保护功能的D247—3 2/3/C25A断路器。将其更换为D7A7 -32/3／c25A断路器后正常。

(2)合上QFI，设定变频器参数Fl24=l，使变频器显示窗几显示内容为频率；然后合上QF2，接通多泵控制器，设定多泵控制器参数P07 =1，控制变频器工作频率的电压信号为0 - 10 V；设定多泵控制器参数输出电压选择PI8=1，当P18 =1时，退出没定状态后，PV窗口显示的值就是P15的值，按“△”键可直接改变当前D/A电压的输出值，从而手动改变变频器的运行频率。观察PV窗口显示的值应与变频器显示窗口所显示的频率值一致。在调试时，无论如何改变P15值，变频器显示窗口显示频率的值始终为0。经检查发现变频器电压模拟量输入端几的ANl应与多泵控制器D/A输出控制端门的D/A相连，但由于多泵控制器D/A端口与DIl端I口相邻，如图3所示，结果变频器的AN1误与多泵控制器的DI1相连。纠正后正常。

 

（3)合上QFl、QF2，设定多泵控制器参数P18 =0，多泵控制器D/A输出受多泵控制器自动控制。多泵控制其他预置参数见表3。当前压力显示0. 004 MPa，设定当前压力设定值P01 =0.01MPa，水龙头开小，断开停机信号输入开关SAl，l 泵起动运行．变频器频率升高，压力上升到0. 04 MPa，当测量压力超过0.012 MPa时，变频器频率就开始下降，而当变频器的频率降到3.2Hz时，测量压力仍然是0.04 MPa。经检查后发现，1泵变频运行时，接触器KMI应该吸合，而实际上接触器KM2吸合，在主回路接线中误将KM2当成KMl，把KMl和KM2接反。由于KM2吸合，1 泵工频运行，KMl没有吸合，KM1常开主触头断开，因此改变变频器频率就无法改变水泵的转速。改正后正常。

    (4)设定当前压力设定值POI=0 03 MPa，在试运行过程中发现当1 4水泵变频运行50 Hz时系统压力为0. 028 MPa，达不到压力设定值0.03MPa时，1 泵由变频状态转换为工频工作状态，并关断变频器，延时3s，将变频器切换到2泵，实现1 泵工频、2泵变频运行，但供水系统调节2泵的工作频率达到50 Hz时，系统压力却只有0 .025MPa。在水龙头开度不变的情况下，出现了1 水泵工频、2水泵变频两台水泵同时开却没有l 水泵变频单独开压力大的奇怪现象。经检查，故障原因为1水泵工频反转、2水泵变频反转所致，水泵电机正转时出水量较大，压力上升明显，水泵电机反转，压力小。分别调整KM2、KM3主触点电源进线任意二相即可。

  在试运行过程中，根据需要调整增益系数P16、抑制系数Pl7、压力测量滤波系数P19，其中，P16反映了控制系统跟踪压力误差的速度。此值越大，控制器D/A输出调节的幅度越大，跟踪压力变化的速度也越快，易产生超调。Pl7用来调节系统压力稳定程度的参数，数值越大稳定性越好。当P17 =0时，控制无抑制效果，系统压力波动较大。P19用于补偿远传压力表或压力变送器测量值抖动造成的测量值不稳定，数值越大，补偿效果越明显。本文介绍的系统设定P16=80；Pl7 =5；P19 =1。

  在接人远传压力表时，一般情况下零点压力值会有误差，可设定传感器零点校正参数PIO，消除零点误差。当实际压力与控制器测量压力有误差时，可用传感器满度校正参数Pll来修正误差。P11参数修正的是控制器满量程的百分比值。