论基于ABB-ACS510的恒压供水社区应用

王学斌 辛庚嘉 高博 刘贵鑫

摘 要：本文所设计介绍的恒压供水系统系统控制策略，是基于ABB—ACS510变频器和TW3000给水控制器对水泵的电路控制，保证集中宿舍区内恒压供水系统的完整性。对集中宿舍区内水泵房改造成恒压供水系统有着较强的指导意义和实用价值。

关键词：恒压供水;ABB-ACS510变频器;TW3000给水控制器;电路控制

1.恒压供水概况

采用恒压供水，其设备优点有：采用软件起动，避免了电流冲击和管网冲击，延长了管路及阀门的寿命。无负压恒压加压设备利用调节装置与自来水管网联结可充分利用管网的压力能，节电可达50%-90%。利用调节装置供水，节省投资，减少占地，根据用户的现场情况可以采用立式或卧式不同的安装方式，检修方便。具有过载，短路，过流等各种自动保护功能;采用PID闭环调节，恒压精度高，水压波动小;自动化程度高，运行可靠，管理方便。

2.恒压供水系统组成

1）系统组成：此设计改造的恒压供水的电路控制系统由TW3000给水控制器，ABB-ACS510变频器，浮球开关，远传压力表等部件组成。系统配备三台电机水泵，其中两台大功率45KW电机水泵，一台小功率18KW电机水泵，均可在工频、变频方式下轮流切换运行。

2）恒压供水设备工作原理：恒压供水设备投用，管网的水进入供水罐，罐内空气从真空消除器排除，水充满后，真空消除器自动关闭。当管网压力能够满足用水要求时，系统由旁通止回阀向用水管网直接供水;当管网压力不能满足用水需求时，由远传压力表反馈给恒压控制器，水泵运行，并根据用水量自动调节转速恒压供水，若运转水泵达到工频转速时，则启动另一台水泵恒压运转。水泵供水时，若管网的水量大于水泵流量，系统保持正常供水;用水高峰时，若管网的水量小于水泵流量时，供水罐内的水作为补充水源仍能正常供水，此时，空气由真空消除器进入供水罐，罐内真空遭到破坏，确保了管网不产生负压，用水高峰过后，系统又恢复到正常供水状态。当管网停水，造成供水罐液位不断下降，液位探测器将信号反馈给恒压控制器，水泵自动停机，以保护水泵机组，供水罐可以储存并释放能量，避免了水泵频繁启动。

3）控制系统理论：考虑集中宿舍区供水的持续性，该系统可以在自动、手动双重模式下运行。两种控制下，社区泵房都可以保证持续稳定的供压供水。

首先在自动状态下，设定供水压力0.45MPa。压力低于0.1MPa，TW3000控制器低液位报警同时FWD向变频器发出运行信号，1号泵处于全频运行，KA4/KA5吸合工频运行2号3号水泵。运行过程中通过CM2-D/A向变频器输出0-10V电压来调节1号电机运行频率，当供水压力高于0.3MPa，变频器频率低于20Hz时，系统自动停掉2号工频水泵。进水压力达到0.4MPa时停掉3号工频水泵。此时靠1号水泵变频调节上水量，直到达到设定压力，变频器恒压运行。

为防止2号电机水泵长期不用而造成的腐蚀损坏，系统控制下，选择1号2号电机水泵每24小时切换运行，既保证供水系统有备用供水泵，又可以保证系统的泵有相同的运行时间。

若集中宿舍区内用水量增大，系统会自动启动3号小流量水泵，保证水压波动量小，又不至于水量上升太慢，确保系统内恒压供水的持續性。

4）控制保护：ABB变频器独特的直接转矩控制（DTC）功能是目前最佳的电机控制方式，它可对所有交流电机的核心变量进行直接控制，无需速度反馈就可实现电机速度和转矩的精确控制。

5）故障措施：加强主板及主控制电路日常维护和保养，定期清扫灰尘，保持其良好的通风能力。当发生故障时，及时更主控电路板等相应元器件，确保变频器正常运行。

三、控制电路的应用分析

ABB-ACS510变频器和TW3000给水控制器能满足中等性能要求的应用，大范围的各种功能模块可以很好的满足和适应自动控制任务，各种单独的模块广泛组合以用于扩展;简单实用的分散式结构和多界面网络能力，应用灵活，方便用户和简易的无风扇设计，当控制任务增加时可自由扩展，其集成功能满足各种需求。在恒压供水系统运行中，由TW3000控制器主导着全系统的运行，在储水罐位置保证恒定水位来保证用户端的恒定压力，水位检测发生变化后，传输到TW3000控制器，并通过变频器调整三台工频水泵的开启和转速。从而保证全系统的恒定压力下持续稳定运行。

设计中选择手、自动切换模式，确保了各类安全连锁和恒压供水的持续稳定性。根据水压水量的需求，可以保证自动循环启动调整，确保了系统的完整性和实用性。

（3）给水控制器端子接线

在TW3000给水控制器的端子接线中，基于保证系统设置的稳定性能，在接线方式中，以双重连锁为基础，保证循环启动和集中宿舍内供水需求水位的连锁启动。保证了集中宿舍区内恒压供水的安全性和持续稳定性。

（4）ABB ASC 510变频器端子接线与水泵循环工作时序：

1、RO1（继电器1）吸合-接触器K1也吸合-M1变频启动。

2、如果压力不够，将M2投入：

●变频器暂时停机，RO1断开，K1断开;

●RO2吸合，则K2吸合，M2投入变频;

●RO1吸合，则K1.1吸合保持，M1投入工频。

3、如果压力还不够，将M3投入：

●变频器暂时停机，RO2断开，则K2断开，K1.1保持，M1继续工频运行

●RO3吸合，则K3吸合，M3变频

●RO2吸合，则K2.1吸合并保持，M2投入工频

4、如果此时M1、M2工频运行，M3变频，实际压力高于给定压力

●RO1断开，则K1.1掉电，M1停止工频运行

5、如果实际压力仍高于给定压力

●RO2断开，则K2.1掉电，M2停止工频运行，只有M3变频运行

6、如果此时压力又不够：

●RO3断开，K3断开停止变频器运行，RO1闭合，K1吸合，M1变频运行

●RO闭合，K3.1吸合并保持，M3工频运行

结束语

本文在分析和比较用于供水行业的控制系统的发展和现状的基础上，结合我国中小城市供水厂的现状，设计如上所述的方案。充分利用变频器根据系统状态的远程传输和快速调整供水系统的供给需要，达到恒压供水的目的。改造不仅提高系统的工作稳定性，达到良好的控制效果，对今后的集中宿舍区给排水改造有着较强的实用作用。

参考文献：

[1] 北京ABB电气传动系统有限公司.ACS510-01 用户手册3ABD00016170（版本E）