專利名稱：基于液位調(diào)節(jié)的變頻提升泵的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變頻泵控制方法，尤其涉及基于液位調(diào)節(jié)的變頻提升泵的控制方法。
背景技術(shù)：
提升泵是小區(qū)供水、自來水廠、污水處理廠、水利工程等方面的一種常用設(shè)備，隨 著電機(jī)變頻技術(shù)的發(fā)展，對于提升泵設(shè)備的控制由常規(guī)的啟動、停止，逐步上升到通過變頻 技術(shù)來調(diào)節(jié)提升泵的輸出功率，以達(dá)到高效、節(jié)能的效果。水泵變頻調(diào)速存在于多泵組合運(yùn)行的場合，目前，在多臺變頻泵自動切換時，由于 投運(yùn)的水泵上電的時刻，由無負(fù)載瞬間到帶負(fù)載，電機(jī)電流會瞬間上升，從而對變頻器形成 電流沖擊，降低了設(shè)備的使用壽命，惡化了變頻泵的運(yùn)行品質(zhì)和環(huán)境。其次，目前通常的泵前液位反饋調(diào)速方式，均直接反饋當(dāng)前液位值，這樣會造成變 頻泵反復(fù)頻繁調(diào)節(jié)，特別當(dāng)變頻泵處于運(yùn)行臨界點(diǎn)時，更是會引起變頻泵喘振，降低了機(jī)泵 的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種高效可靠的基于 液位調(diào)節(jié)的變頻提升泵的控制方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)基于液位調(diào)節(jié)的變頻提升泵的控制 方法，其特征在于，該控制方法包括(1)水泵變頻的切換保護(hù)在提升泵由工頻向變頻的切換前，先將變頻器頻率強(qiáng)制提升到設(shè)定的頻率值；(2)液位反饋控制的提升泵變頻調(diào)節(jié)方法提升泵變頻調(diào)節(jié)控制采用吸水井水位跟蹤的恒水位PID變頻調(diào)節(jié)方式。所述的提升泵變頻調(diào)節(jié)控制采用吸水井水位跟蹤的恒水位PID變頻調(diào)節(jié)方式包 括a.增泵流程常態(tài)運(yùn)行時，提升泵分別運(yùn)行在全頻狀態(tài)和其中一臺運(yùn)行在變頻狀 態(tài)；當(dāng)吸水井水位持續(xù)上升，其中的變頻泵頻率調(diào)至全頻時，系統(tǒng)以變頻方式啟動下一臺提 升泵，啟動頻率設(shè)為20Hz，在選擇啟動泵前，控制系統(tǒng)搜索可選泵的累計(jì)運(yùn)行時間，首選累 計(jì)運(yùn)行時間最少的提升泵，隨后，繼續(xù)對吸水井水位不斷采樣對比，進(jìn)入下一程變頻調(diào)節(jié)階 段，直至該變頻泵調(diào)節(jié)至全頻運(yùn)行，再同樣方式啟動下一臺提升泵，以此類推；b.減泵流程常態(tài)運(yùn)行時，提升泵分別運(yùn)行在全頻狀態(tài)和其中一臺運(yùn)行在變頻狀 態(tài)；當(dāng)吸水井水位持續(xù)下降，其中的變頻泵頻率下調(diào)至停泵頻率時，系統(tǒng)將停止該提升泵， 并將最早投運(yùn)的提升泵設(shè)為變頻泵，繼續(xù)對吸水井水位不斷采樣對比，進(jìn)入下一程變頻調(diào) 節(jié)階段，直至該變頻泵調(diào)節(jié)至停泵頻率，再同樣方式停止該提升泵，設(shè)定下一臺泵為變頻 泵，以此類推；c. PID變頻控制流程變頻運(yùn)行的提升泵采用PID閉環(huán)調(diào)節(jié)控制方式。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括(1)解決了變頻泵在切換時因負(fù)載電流突變時對變頻器的電流沖擊，從而大大提 高了變頻器的使用壽命，同時，也避免了變頻器因沖擊電流太大而造成設(shè)備損壞的現(xiàn)象，該 方法在多臺變頻泵切換控制方面具有實(shí)用性；(2)提供了基于吸水井水位反饋控制的提升泵控制方法，采用閉環(huán)控制和PID調(diào) 節(jié)方式使得變頻提升泵跟蹤吸水井水位進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，該方法適用于居民小區(qū)供水系統(tǒng) 以及自來水廠的生產(chǎn)過程控制。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。(1)水泵變頻切換保護(hù)為了確保變頻器的運(yùn)行安全，避免因變頻切換瞬間電壓 沖擊變頻器而受損的可能，控制系統(tǒng)在執(zhí)行多泵變頻切換之前關(guān)閉變頻器(輸出停止信號 至變頻器STOP端口)，變頻切換完成即開啟變頻器(輸出運(yùn)行信號至變頻器RUN端口)，為 此，在PLC控制柜內(nèi)需要增加變頻器的RUN和STOP觸點(diǎn)各一付，共計(jì)4個輸出觸點(diǎn)?？刂?系統(tǒng)變頻切換控制流程如下變頻切換時序在提升泵由工頻向變頻的切換前，先將變頻器頻率強(qiáng)制提升到設(shè) 定的頻率值(如49. 5Hz，該頻率值可由用戶在HMI界面上設(shè)定)。(2)液位反饋控制的提升泵變頻調(diào)節(jié)方法提升泵變頻調(diào)節(jié)控制采用吸水井水位跟蹤的恒水位PID變頻調(diào)節(jié)方式。①增泵流程常態(tài)運(yùn)行時，提升泵分別運(yùn)行在全頻狀態(tài)(定義為全頻泵)和其中一 臺運(yùn)行在變頻狀態(tài)(定義為變頻泵)。當(dāng)吸水井水位持續(xù)上升，其中的變頻泵頻率調(diào)至全 頻時(> 47Hz)，系統(tǒng)將以變頻方式啟動下一臺提升泵，啟動頻率設(shè)為20Hz，在選擇啟動泵 前，控制系統(tǒng)搜索可選泵的累計(jì)運(yùn)行時間，首選累計(jì)運(yùn)行時間最少的提升泵，隨后，繼續(xù)對 吸水井水位不斷采樣對比，進(jìn)入下一程變頻調(diào)節(jié)階段，直至該變頻泵調(diào)節(jié)至全頻運(yùn)行(> 47Hz)，再同樣方式啟動下一臺提升泵，以此類推。②減泵流程常態(tài)運(yùn)行時，提升泵分別運(yùn)行在全頻狀態(tài)(定義為全頻泵)和其中一 臺運(yùn)行在變頻狀態(tài)(定義為變頻泵)。當(dāng)吸水井水位持續(xù)下降，其中的變頻泵頻率下調(diào)至 停泵頻率時(=20Hz)，系統(tǒng)將停止該提升泵，并將最早投運(yùn)的提升泵設(shè)為變頻泵，繼續(xù)對 吸水井水位不斷采樣對比，進(jìn)入下一程變頻調(diào)節(jié)階段，直至該變頻泵調(diào)節(jié)至停泵頻率(= 20Hz)，再同樣方式停止該提升泵，設(shè)定下一臺泵為變頻泵，以此類推。通常，變頻泵調(diào)節(jié)至20Hz以下，即失去并聯(lián)水泵的水泵效能，因此，在本方案中將 20Hz變頻點(diǎn)設(shè)為停泵切換點(diǎn)。③PID變頻控制流程變頻運(yùn)行的提升泵采用PID閉環(huán)調(diào)節(jié)控制方式。為及時跟蹤吸水井水位變化過程，PID指令執(zhí)行周期設(shè)定為200毫秒。通常，在確 定PID參數(shù)(Kp、Ki、Kd)時要兼顧系統(tǒng)靈敏性和穩(wěn)定性，在實(shí)際工況過程中，PID調(diào)節(jié)是逼近 跟蹤的過程，系統(tǒng)設(shè)定調(diào)節(jié)的偏差范圍，以避免調(diào)節(jié)的“過沖”現(xiàn)象，達(dá)到系統(tǒng)的平滑運(yùn)行， 為此，需要操作人員設(shè)定一個偏差范圍DV，即PID指令的死區(qū)設(shè)定值，在這個設(shè)定值的范圍 內(nèi)，PLC可以認(rèn)為反饋值嚙合得很好，不輸出調(diào)節(jié)值。
權(quán)利要求
基于液位調(diào)節(jié)的變頻提升泵的控制方法，其特征在于，該控制方法包括(1)水泵變頻的切換保護(hù)在提升泵由工頻向變頻的切換前，先將變頻器頻率強(qiáng)制提升到設(shè)定的頻率值；(2)液位反饋控制的提升泵變頻調(diào)節(jié)方法提升泵變頻調(diào)節(jié)控制采用吸水井水位跟蹤的恒水位PID變頻調(diào)節(jié)方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液位調(diào)節(jié)的變頻提升泵的控制方法，其特征在于，所述 的提升泵變頻調(diào)節(jié)控制采用吸水井水位跟蹤的恒水位PID變頻調(diào)節(jié)方式包括a.增泵流程常態(tài)運(yùn)行時，提升泵分別運(yùn)行在全頻狀態(tài)和其中一臺運(yùn)行在變頻狀態(tài)； 當(dāng)吸水井水位持續(xù)上升，其中的變頻泵頻率調(diào)至全頻時，系統(tǒng)以變頻方式啟動下一臺提升 泵，啟動頻率設(shè)為20Hz，在選擇啟動泵前，控制系統(tǒng)搜索可選泵的累計(jì)運(yùn)行時間，首選累計(jì) 運(yùn)行時間最少的提升泵，隨后，繼續(xù)對吸水井水位不斷采樣對比，進(jìn)入下一程變頻調(diào)節(jié)階 段，直至該變頻泵調(diào)節(jié)至全頻運(yùn)行，再同樣方式啟動下一臺提升泵，以此類推；b.減泵流程常態(tài)運(yùn)行時，提升泵分別運(yùn)行在全頻狀態(tài)和其中一臺運(yùn)行在變頻狀態(tài)； 當(dāng)吸水井水位持續(xù)下降，其中的變頻泵頻率下調(diào)至停泵頻率時，系統(tǒng)將停止該提升泵，并將 最早投運(yùn)的提升泵設(shè)為變頻泵，繼續(xù)對吸水井水位不斷采樣對比，進(jìn)入下一程變頻調(diào)節(jié)階 段，直至該變頻泵調(diào)節(jié)至停泵頻率，再同樣方式停止該提升泵，設(shè)定下一臺泵為變頻泵，以 此類推；c.PID變頻控制流程變頻運(yùn)行的提升泵采用PID閉環(huán)調(diào)節(jié)控制方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于液位調(diào)節(jié)的變頻提升泵的控制方法，該控制方法包括水泵變頻的切換保護(hù)在提升泵由工頻向變頻的切換前，先將變頻器頻率強(qiáng)制提升到設(shè)定的頻率值；液位反饋控制的提升泵變頻調(diào)節(jié)方法提升泵變頻調(diào)節(jié)控制采用吸水井水位跟蹤的恒水位PID變頻調(diào)節(jié)方式。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括解決了變頻泵在切換時因負(fù)載電流突變時對變頻器的電流沖擊，從而大大提高了變頻器的使用壽命，同時，也避免了變頻器因沖擊電流太大而造成設(shè)備損壞的現(xiàn)象，該方法在多臺變頻泵切換控制方面具有實(shí)用性。
文檔編號F04B49/06GK101922443SQ200910053068
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者彭曉暉, 程宇宏 申請人:上海遠(yuǎn)動科技有限公司