論基于ABB-ACS510的恒壓供水社區應用

王學斌 辛庚嘉 高博 劉貴鑫

摘 要：本文所設計介紹的恒壓供水系統系統控制策略，是基于ABB—ACS510變頻器和TW3000給水控制器對水泵的電路控制，保證集中宿舍區內恒壓供水系統的完整性。對集中宿舍區內水泵房改造成恒壓供水系統有著較強的指導意義和實用價值。

關鍵詞：恒壓供水;ABB-ACS510變頻器;TW3000給水控制器;電路控制

1.恒壓供水概況

采用恒壓供水，其設備優點有：采用軟件起動，避免了電流沖擊和管網沖擊，延長了管路及閥門的壽命。無負壓恒壓加壓設備利用調節裝置與自來水管網聯結可充分利用管網的壓力能，節電可達50%-90%。利用調節裝置供水，節省投資，減少占地，根據用戶的現場情況可以采用立式或臥式不同的安裝方式，檢修方便。具有過載，短路，過流等各種自動保護功能;采用PID閉環調節，恒壓精度高，水壓波動小;自動化程度高，運行可靠，管理方便。

2.恒壓供水系統組成

1）系統組成：此設計改造的恒壓供水的電路控制系統由TW3000給水控制器，ABB-ACS510變頻器，浮球開關，遠傳壓力表等部件組成。系統配備三臺電機水泵，其中兩臺大功率45KW電機水泵，一臺小功率18KW電機水泵，均可在工頻、變頻方式下輪流切換運行。

2）恒壓供水設備工作原理：恒壓供水設備投用，管網的水進入供水罐，罐內空氣從真空消除器排除，水充滿后，真空消除器自動關閉。當管網壓力能夠滿足用水要求時，系統由旁通止回閥向用水管網直接供水;當管網壓力不能滿足用水需求時，由遠傳壓力表反饋給恒壓控制器，水泵運行，并根據用水量自動調節轉速恒壓供水，若運轉水泵達到工頻轉速時，則啟動另一臺水泵恒壓運轉。水泵供水時，若管網的水量大于水泵流量，系統保持正常供水;用水高峰時，若管網的水量小于水泵流量時，供水罐內的水作為補充水源仍能正常供水，此時，空氣由真空消除器進入供水罐，罐內真空遭到破壞，確保了管網不產生負壓，用水高峰過后，系統又恢復到正常供水狀態。當管網停水，造成供水罐液位不斷下降，液位探測器將信號反饋給恒壓控制器，水泵自動停機，以保護水泵機組，供水罐可以儲存并釋放能量，避免了水泵頻繁啟動。

3）控制系統理論：考慮集中宿舍區供水的持續性，該系統可以在自動、手動雙重模式下運行。兩種控制下，社區泵房都可以保證持續穩定的供壓供水。

首先在自動狀態下，設定供水壓力0.45MPa。壓力低于0.1MPa，TW3000控制器低液位報警同時FWD向變頻器發出運行信號，1號泵處于全頻運行，KA4/KA5吸合工頻運行2號3號水泵。運行過程中通過CM2-D/A向變頻器輸出0-10V電壓來調節1號電機運行頻率，當供水壓力高于0.3MPa，變頻器頻率低于20Hz時，系統自動停掉2號工頻水泵。進水壓力達到0.4MPa時停掉3號工頻水泵。此時靠1號水泵變頻調節上水量，直到達到設定壓力，變頻器恒壓運行。

為防止2號電機水泵長期不用而造成的腐蝕損壞，系統控制下，選擇1號2號電機水泵每24小時切換運行，既保證供水系統有備用供水泵，又可以保證系統的泵有相同的運行時間。

若集中宿舍區內用水量增大，系統會自動啟動3號小流量水泵，保證水壓波動量小，又不至于水量上升太慢，確保系統內恒壓供水的持續性。

4）控制保護：ABB變頻器獨特的直接轉矩控制（DTC）功能是目前最佳的電機控制方式，它可對所有交流電機的核心變量進行直接控制，無需速度反饋就可實現電機速度和轉矩的精確控制。

5）故障措施：加強主板及主控制電路日常維護和保養，定期清掃灰塵，保持其良好的通風能力。當發生故障時，及時更主控電路板等相應元器件，確保變頻器正常運行。

三、控制電路的應用分析

ABB-ACS510變頻器和TW3000給水控制器能滿足中等性能要求的應用，大范圍的各種功能模塊可以很好的滿足和適應自動控制任務，各種單獨的模塊廣泛組合以用于擴展;簡單實用的分散式結構和多界面網絡能力，應用靈活，方便用戶和簡易的無風扇設計，當控制任務增加時可自由擴展，其集成功能滿足各種需求。在恒壓供水系統運行中，由TW3000控制器主導著全系統的運行，在儲水罐位置保證恒定水位來保證用戶端的恒定壓力，水位檢測發生變化后，傳輸到TW3000控制器，并通過變頻器調整三臺工頻水泵的開啟和轉速。從而保證全系統的恒定壓力下持續穩定運行。

設計中選擇手、自動切換模式，確保了各類安全連鎖和恒壓供水的持續穩定性。根據水壓水量的需求，可以保證自動循環啟動調整，確保了系統的完整性和實用性。

（3）給水控制器端子接線

在TW3000給水控制器的端子接線中，基于保證系統設置的穩定性能，在接線方式中，以雙重連鎖為基礎，保證循環啟動和集中宿舍內供水需求水位的連鎖啟動。保證了集中宿舍區內恒壓供水的安全性和持續穩定性。

（4）ABB ASC 510變頻器端子接線與水泵循環工作時序：

1、RO1（繼電器1）吸合-接觸器K1也吸合-M1變頻啟動。

2、如果壓力不夠，將M2投入：

●變頻器暫時停機，RO1斷開，K1斷開;

●RO2吸合，則K2吸合，M2投入變頻;

●RO1吸合，則K1.1吸合保持，M1投入工頻。

3、如果壓力還不夠，將M3投入：

●變頻器暫時停機，RO2斷開，則K2斷開，K1.1保持，M1繼續工頻運行

●RO3吸合，則K3吸合，M3變頻

●RO2吸合，則K2.1吸合并保持，M2投入工頻

4、如果此時M1、M2工頻運行，M3變頻，實際壓力高于給定壓力

●RO1斷開，則K1.1掉電，M1停止工頻運行

5、如果實際壓力仍高于給定壓力

●RO2斷開，則K2.1掉電，M2停止工頻運行，只有M3變頻運行

6、如果此時壓力又不夠：

●RO3斷開，K3斷開停止變頻器運行，RO1閉合，K1吸合，M1變頻運行

●RO閉合，K3.1吸合并保持，M3工頻運行

結束語

本文在分析和比較用于供水行業的控制系統的發展和現狀的基礎上，結合我國中小城市供水廠的現狀，設計如上所述的方案。充分利用變頻器根據系統狀態的遠程傳輸和快速調整供水系統的供給需要，達到恒壓供水的目的。改造不僅提高系統的工作穩定性，達到良好的控制效果，對今后的集中宿舍區給排水改造有著較強的實用作用。

參考文獻：

[1] 北京ABB電氣傳動系統有限公司.ACS510-01 用戶手冊3ABD00016170（版本E）