水泵電動機驅動設備的控制方法分析

薛廣華(廣東寰球廣業工程有限公司,廣東 廣州 510655)

水泵是水廠中的必要設備，對水泵的控制也是凈水廠中非常重要的一個環節，無論是在取水、配水還是反沖洗的工序中，都與運行的效果有著密不可分的聯系。對一些大功率的水泵只需要控制啟動電流的負載，通過軟啟動器來進行傳動，并不需要調速，但是一些小功率的水泵則需要通過調速的負載來實現變頻器傳動。

1 變頻器的控制

1.1 面板和編程器控制

Altivar58的面板具有比較復雜的功能，包括控制功能、調節功能、配置功能以及顯示功能，RUN鍵是加速啟動鍵，STOP鍵是停止或者減速鍵，而FWD是換向鍵，可以進行換向，上下鍵是頻率設定鍵。這個系列的變頻器有一種遙控附件，該附件在運用的時候，可以將面板固定在柜門上。Altivar58的編程器不僅僅可以實現變頻編程器功能，同時還具備控制面板上的所有功能[1]。

1.2 按鈕控制

使用電源入口接觸器可以控制啟動和停止鍵，但是卻只能實現加速啟動和滑行停止，變頻器的功能并沒有完全發揮出來，而將自動復位按鍵和變頻器內部的內部電源以及L1端口連接，就可以實現加速啟動、減速停止以及換向的操作。有的變頻器還可以通過自鎖按鈕來改變運行的頻率。

1.3 PLC控制

PLC控制系統是可編程控制系統，是一種很現代化的控制系統，在惡劣的環境下也能夠沒有故障的運行，抗腐蝕能力強，維護起來也比較方便，對壓力、流量等也有很好地適應性。PLC可以提供多種功能的模塊，比如通訊參數設置、通訊功能選擇等，對于時間的變化也能夠準確的進行變動。每種功能的實現也比較方便，開發的周期也得到了很大程度上的縮短[2]。而且有效地節省了程序的容量，同時具有結構化語言和順序功能圖的編程作用。PLC控制主要有三種方式，第一種是將各種各樣的信息進行分析處理之后，輸出4-20mA模擬量到端子A12和COM。第二種是將其與Altivar58的通信卡進行有效連接。第三種是將PLC與Altivar58的RS485多路串行通信口相連接。這三種控制方式中都可以很好的控制變頻器的頻率，但是第二種和第三種方式還可以通過上位機對變頻器進行編程、配置和監測。

1.4 PID調節器控制

PID調節控制是水泵自動化的運用，主要是對水泵的壓力、流量和渾濁度進行控制，操作比較簡單適用范圍也比較廣，PLC技術很好的實現了PID調節，不需要對電路進行重新設計就可以很好的實現自動編程，從而對壓力、流量和渾濁度進行調節控制。一般情況下可以選擇合適的PID系數來對壓力、流量和渾濁度進行調節。在對系數進行選擇的時候，選擇越高的系數就會使壓力、流量和渾濁度越快調節達到設定值，并且控制的精度也更高，但同時對系統的穩定性也會造成不良的影響，因為它對電磁閥等調節元件的驅動過于頻繁，所以在對PID系數進行選擇的時候，要綜合考慮其使用功能以及對環境的負荷影響。而對于一些比較特殊的環境需要選擇復雜的分級進行分步控制，這樣不但可以滿足人們對于水泵的要求同時對于控制能量的消耗都是有利的[3]。其通過PID調節器將一次儀表的壓力、流量和渾濁度測量值與定值進行比較，如果存在偏差就會進行自動調節，直到消除偏差為止。Altivar58本身具有PI調節功能，將流量、壓力的測定值輸入之后，就可以進行恒壓或者恒流量的變頻控制。

1.5 PC控制

PC控制是通過連接件，將這個系列的變頻器或者編程器與PC機連接，連接件包括SUB-D9針插頭、電纜帶以及RS485/RS232C適配器等，通過配套的軟件PC可以對Altivar58進行有效的控制和調節。

2 變頻器的PLC控制

變頻器的PLC控制的接線比較簡單，維護起來比較簡單，改造起來也非常方便，在無故障發生的情況下可以保持比較長時間的工作。如果將Altivar58和變頻器的PLC相連的話就可以構成一個網絡，實現只用一套PLC就可以控制很多臺配有通信卡的變頻器。按照功能來分通信卡一共有6種，分別為FIPIO卡、ModbusPlus卡、Uni-Telway卡、Interbus-S卡、AS-i卡以及ProfibusDP卡。以ModbusPlus協議控制兩臺計量泵為實例，該系統只有兩面模擬輸入，完全可以加入到其他的大中型的系統中。目前單因子混凝投藥系統在全國各地都得到了比較廣泛的運用，但是它的效果并不是很理想[4]?？梢酝ㄟ^將原水流量作為前饋進行比例調節和將出水濁度作為反饋進行PI調節組成一個前饋、反饋調節系統，兩個調節值相加后輸出給變頻器作為變頻器的輸入值。

3 軟啟動器的控制

3.1 繼電器控制

繼電器是一個控制元件，主要由控制系統以及被控制系統組成。這種方式的控制是通過小電流來實現對大電流或者流態物質流量的控制的，具有安全保護的作用。常見的繼電器控制元件有電磁繼電器、時間繼電器和熱敏干簧繼電器等，由于控制系統的不斷提高，水泵系統的負荷也在不斷變化，會使繼電器受到損害而出現故障。將繼電器控制元件運用在水泵傳動系統中，可以提高機械的使用壽命，對電網產生的影響也比較小，由于振動對傳動元件造成的機械沖擊也得到了相應的減少。在水泵的傳動系統中，可以降低由于水的流動產生的阻力，消除水錘。軟啟動具有明顯的特性，可以實現自藕變壓器、一次側串電阻的一次啟動，也正因為這樣，軟啟動器在水廠得到了廣泛的運用，并且一般情況下都是采用繼電器的控制方式，可以很好的進行一對一的控制，但是在一對多的控制中就會顯露出一定的缺陷，顯得體積太龐大，并且不可靠。軟啟動其不僅僅擁有軟啟動功能，同時還具有軟停功能，但是卻常常被人們所忽視。繼電器控制的軟啟動設備通常比較復雜，維護起來也具有一定的困難，可靠性不高[5]。

3.2 軟啟動器的PLC控制

Micro用AUX端口與Altistart46相連，數字輸出模塊采用預接線系統和輸出基板連接，通過這樣的連接，PLC就可以實現軟起軟停水泵，或對水位進行自動控制，水位的控制點可以根據不同的工藝要求來進行微調整。

4 結語

PLC控制系統工作既可靠又靈活，控制方式容易改變，并且檢修方便，備件數量少等，具有比較多的優點。隨著現代水廠規?；鸵蟛僮鞲雍啽悖毣潭群妥詣踊潭纫笠苍絹碓礁?，水泵電動機的控制水平也要求不斷提高，PLC在全廠自控系統整合上的應用也越來越具有優勢。

[1]俞炳豐.中央空調新技術及其應用[M].北京:化學工業出版社，2004.

[2]張營，王興國，姚力強.雙速循環水泵電動機節能運行分析[J].水泵電動機技術，2014,55(31):123-125.

[3]梁雨，李東.變頻調速在火力發電廠循環水泵電動機上的應用[J].熱電技術，2013,21(36):146-147.

[4]邵帥，姜根.立式凝結水泵電動機軸承室磨損故障原因分析與處理[J].內蒙古電力技術,2013,31(25):85-87.

[5]潘慶.大型商廈中央空調器水泵電動機的變頻調速[J].節能方案設計,2012,55(36):156-158.