一种基于高压变频器的一拖二恒压供水控制系统及方法与流程

本发明涉及一种恒压供水控制系统及方法，更具体的说，尤其涉及一种基于高压变频器的一拖二恒压供水控制系统及方法。

背景技术：

1、生产用水、生活用水均会涉及恒压供水控制，以确保生产、生活用水的恒压供给。目前，市场常规的恒压供水系统，是基于变频器控制，当检测到供水管路中压力过低或过高时，通过变频器增加或降低水泵电机的运行频率，来确保供水管路的水压相对恒定。现有的变频器控制系统，通常无法进行两台或两台以上电机的调配，即使存在一拖二或一拖多的变频器控制系统，其控制模式较为单一，不能满足现场控制多样化的要求，其没有公开和记载电机的工频与变频之间的转换、两台或多台电机之间的切换方法。

2、在一台变频器控制两台或多台电机运行的过程中，如何进行升频、降频、变频转工频、工频转变频以及停机操作，是保证系统稳定运行的关键，这是因为电机长期低频运行或者工变频频繁的切换，都会影响系统的稳定性和缩短电机使用寿命，增加恒压供水系统的成本和稳定性。为此，本文提出了一种基于高压变频器的一拖二恒压供水控制系统及方法，来确保一拖二恒压供水控制系统的稳定运行。

技术实现思路

1、本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于高压变频器的一拖二恒压供水控制系统及方法。

2、本发明的基于高压变频器的一拖二恒压供水控制系统，包括交流母线、变频器、1#电机、2#电机和辅助控制板，变频器的输入端经断路器0qf的常开点接于交流母线上，变频器的输出端依次经接触器km0的常开点、接触器km2的常开点和隔离刀闸qs1的常开点接于1#电机的电源输入端，变频器的输出端依次经接触器km0的常开点、接触器km3的常开点和隔离刀闸qs2的常开点接于2#电机的电源输入端；1#电机的电源输入端经断路器1qf的常开点接于交流母线上，2#电机的电源输入端经断路器2qf的常开点接于交流母线上；所述接触器km0的常开点并联有电抗器l0；其特征在于：所述辅助控制板上设置有信号输入端口、信号输出端口和rs485通信端口，辅助控制板经rs485通信端口与变频器相通信，经不同的信号输入端口与隔离刀闸qs1、隔离刀闸qs2、接触器km0、接触器km2、接触器km3、断路器1qf、断路器2qf的常开辅助触点相连接；

3、所述辅助控制板的不同输出端口连接有继电器模块a31、继电器模块a32、继电器模块a33和继电器模块a34，继电器模块a31、a32、a33和a34中均设置有两个继电器k1和继电器k2，接触器km0的线圈与a31中的继电器k2的常开点串联后接于控制电源的两端，接触器km2和km3的线圈分别与a32中的继电器k1和继电器k2的常开点串联后接于控制电源的两端；a33中的继电器k1和k2的常开点分别形成断路器1qf的合闸信号和分闸信号，a34中的继电器k1和k2的常开点分别形成2qf的合闸信号和分闸信号。

4、本发明的基于高压变频器的一拖二恒压供水控制系统的控制方法，包括常规供水模式和恒压供水模式，恒压供水模式包括手动恒压供水模式和自动恒压供水模式；其特征在于，自动恒压供水模式通过以下步骤来实现：

5、a).参数设定；通过人机交互界面hmi或上位机设定恒压供水的设定压力值p设定，p设定即为目标压力值，并设定恒压供水允许的偏差值△p；并且实时采集供水管路中的反馈压力值p反馈，p反馈即为实际压力值；

6、b).上电控制；变频器检测无高压，输出信号控制隔离刀闸qs1和隔离刀闸qs2均闭合；变频器检测到内部无故障、无急停信号输入和隔离刀闸闭合的情况下，输出“高压合闸允许”信号，现场接收到“高压合闸允许”信号后闭合断路器0qf，接通对变频器的高压供电；

7、c).1#电机变频运行；变频器检测到内部无故障、外部工艺允许信号和急停信号满足开机要求时，下发控制信号至辅助控制板接通接触器km0和接触器km2，实现1#电机的变频运行；

8、d).1#电机的升频控制；变频器实时采集供水管路中的反馈压力值p反馈，判断“设定压力值p设定＞反馈压力值p反馈”是否成立，如果成立，变频器执行升频操作，按照“随着设定压力与反馈压力差值的减小逐步降低频率变化的幅值”的原则控制1#电机升频，执行步骤f)；如果不成立，执行步骤e)；

9、e).1#电机的降频控制；变频器判断“设定压力值p设定＜反馈压力值p反馈”是否成立，如果成立，变频器执行降频操作，按照“随着设定压力与反馈压力差值的减小逐步降低频率变化的幅值”的原则控制1#电机降频，执行步骤g)；如果不成立，执行步骤d)；

10、f).1#电机转工频判断；首先判断“1#电机的运行频率＞48hz”是否成立，如果不成立，则执行步骤d)；如果成立，则判断“设定压力值p设定与反馈压力值p反馈的差值＞偏差值△p” 是否成立，如果不成立，则执行步骤d)，如果成立，表面当前供水管路实际压力值还是太小，需要转工频处理，执行步骤h)；

11、g).1#电机停机判断；首先判断“1#电机的运行频率＜3hz”是否成立，如果不成立，则执行步骤d)；如果成立，则判断“反馈压力值p反馈与设定压力值p设定的差值＞偏差值△p”是否成立，如果不成立，则执行步骤d)，如果成立，表面当前供水管路实际压力值过大，需要停机处理，执行步骤i)；

12、h).1#电机转工频；首先断开接触器km0，保证电抗器l0先投入使用，然后变频器执行锁相操作，待锁相操作完成后，变频器控制断路器1qf闭合，并断开接触器km2，变频器停止，1#电机由变频转工频运行；执行步骤j)；

13、i).1#电机停机；变频器断开接触器km0和接触器km2，停止对1#电机的控制，1#电机停机；

14、j).1#电机工频状态判断；1#电机工频运行阶段，判断“设定压力值p设定＞反馈压力值p反馈”是否成立，如果不成立，执行步骤k)；如果成立，则判断“设定压力值p设定与反馈压力值p反馈的差值＞偏差值△p” 是否成立，如果成立，表明供水管路当前实际压力不足，需开启2#电机，执行步骤m)，如果不成立，则执行步骤h)，维持1#电机的工频运行状态不变；

15、k).1#电机转变频判断；判断“设定压力值p设定＜反馈压力值p反馈”是否成立，如果不成立，执行步骤j)；如果成立，则判断“反馈压力值p反馈与设定压力值p设定的差值＞偏差值△p” 是否成立，如果成立，表明供水管路当前实际压力过大，需执行1#电机的工频转变频操作，执行步骤l)，如果不成立，则执行步骤h)，维持1#电机的工频运行状态不变；

16、l).1#电机转变频；断开断路器1qf，闭合接触器km0和接触器km2，变频器控制1#电机转变频运行，执行步骤d)；

17、m).2#电机变频运行；变频器检测到内部无故障、外部工艺允许信号和急停信号满足开机要求时，下发控制信号至辅助控制板接通接触器km0和接触器km3，实现2#电机的变频运行；

18、2#电机变频运行控制过程中，将步骤d)至步骤l)中的1#电机替换为2#电机，将步骤h)中的“变频器控制断路器1qf闭合，并断开接触器km2”替换为“变频器控制断路器2qf闭合，并断开接触器km3”、将步骤i)中的“变频器断开接触器km0和接触器km2”替换为“变频器断开接触器km0和接触器km3”、将步骤l)中的“断开断路器1qf，闭合接触器km0和接触器km2”替换为“断开断路器2qf，闭合接触器km0和接触器km3”，

19、以及将步骤j)修改为“j).2#电机转变频判断；2#电机工频运行阶段，判断“设定压力值p设定＜反馈压力值p反馈”是否成立，如果不成立，执行步骤k)；如果成立，则判断“反馈压力值p反馈与设定压力值p设定的差值＞偏差值△p” 是否成立，如果成立，表明供水管路当前实际压力过大，2#电机需转变频，执行步骤l)，如果不成立，则执行步骤h)，维持2#电机的工频运行；”，

20、以及将步骤k)修改为“k).压力值判断；判断“设定压力值p设定＞反馈压力值p反馈”是否成立，如果成立，则执行步骤h)，维持2#电机的工频运行；如果不成立，执行步骤j)；”，

21、2#电机按照修改后的步骤d)至步骤l)进行升频、降频、变频转工频、工频转变频以及停机的控制。

22、本发明的基于高压变频器的一拖二恒压供水控制系统的控制方法，手动恒压供水模式通过以下步骤来实现：

23、1).变频器上电控制；变频器检测无高压，输出信号控制隔离刀闸qs1、qs2闭合；变频器检测内部无故障、无急停信号，隔离刀闸qs1、qs2闭合，变频器输出“高压合闸允许”信号，现场接收到“高压合闸允许”信号，闭合断路器0qf进行高压送电，并反馈给变频器“高压就绪”信号；

24、2).电机启动编号确定；变频器判断当前的控制通道是hmi、dcs、远端控制盒还是上位机，并根据hmi控制界面设定的编号、dcs或远端控制盒的端子控制编号或者上位机通讯数据中设定的电机编号，来确定电机启动编号；

25、3).压力设定；通过人机交互界面hmi或上位机设定频率给定方式为闭环控制，并在人机交互界面hmi设定供水管路的最大压力值pmax；

26、4).电机变频控制；依据设定的电机编号，变频器检测内部无故障，外部工艺允许信号满足，急停信号满足时，闭合对应回路的输出接触器，如果选择的电机编号为1#，则闭合接触器km0和 km2，如果选择的电机编号为2#，则闭合接触器km0和 km3，实现变频器对电机的控制；

27、变频器在对电机变频控制过程中，变频器依据外部压力反馈信号执行升频和降频；当频率上升到满频率运行时，输出当前运行频率，以提醒转工频操作，执行步骤5）；

28、5)电机转工频；电机转工频时，现场人员给变频器端子“转工频”信号，当变频器接收到“转工频”信号，会判断当前的运行频率，当运行频率大于40hz时候，首先断开接触器km0，保证电抗器l0率先投入使用，当升频到50hz后，变频器执行锁相操作，等待变频器锁相完成后，变频器控制工频断路器1qf闭合，然后断开输出接触器km2，变频器停机，此时变频器无扰转工频切换完成；

29、6)第二台电机的开启；当第一台电机工频运行时，现场人员判断是否需要开机第二台电机，如果需要开启第二台电机，则给变频器“开启第二台”电机的信号，然后按照步骤2)至步骤5)的方式开启第二台电机。

30、本发明的基于高压变频器的一拖二恒压供水控制系统的控制方法，常规供水模式下：变频器的控制方式为人机交互界面hmi、dcs、远控盒或上位机，频率给定方式为hmi、模拟量、干接点、上位机或闭环方式；电机工频与变频之间的模式转换只能通过外部端子给定信号进行模式的切换。

31、本发明的有益效果是：本发明的基于高压变频器的一拖二恒压供水控制系统及方法，交流母线经断路器0qf、1qf、2qf分别对变频器、1#电机和2#电机进行工频供电，变频器经接触器km0、km2和隔离闸刀qs1对1#电机进行变频供电，经接触器km0、km3和隔离闸刀qs2对2#电机进行变频供电，并给出了常规供水模式、手动恒压供水模式和自动恒压供水模式三种控制模式，以适应现场的多种控制需求；在自动恒压供水模式下，变频器首先启动1#电机，并依据“随着设定压力与反馈压力差值的减小逐步降低频率变化的幅值”对电机进行升频或降频控制，当1#电机的运行频率大于48hz且设定压力值p设定与反馈压力值p反馈的差值＞偏差值△p的条件下，控制1#电机由变频转工频，当1#电机的运行频率小于3hz且反馈压力值p反馈与设定压力值p设定的差值＞偏差值△p的条件下，停止1#电机的运行；在1#电机工频运行的情况下，则根据设定压力值与反馈压力值的大小及差值与偏差值△p之间的关系，来控制1#电机转变频或者控制2#电机变频启动，2#电机启动后，2#电机的升频、降频、变频转工频、工频转变频或停机均与1#电机的控制方式相一致；这样，通过对1#电机、2#电机的启动、升频、降频、变频转工频、工频转变频以及停机的控制，可有效地将供水管路中的压力控制在所设定的压力值范围内，实现了单台变频器自动驱动两台电机，极大的提高了自动化效率，在达到降低控制成本的同时，也使得现场的生产效率显著提升，有益效果显著，适于应用推广。