水泵控制箱工作原理

变频控制柜的核心装置是变频器，电机的转速主要取决于供电频率，异步电机除了有一个很小的转差率之外，转速与供电频率基本成正比，同步电机的转速严格与供电频率成正比。

调节变频器的输出频率，就可以改变电机的转速。

变频控制柜主要用于调节设备的工作频率，减少能源损耗，能够平稳启动设备，减少设备直接启动时产生的大电流对电机的损害。同时自带模拟量输入（速度控制或 反馈信号用），PID控制，泵切换控制（用于恒压），通信功能，宏功能（针对不同的场合有不同的参数设定），多段速等等。可广泛适用于工农业生产及各类建 筑的给水、排水、消防、喷淋管网增压以及暖通空调冷热水循环等多种场合的自动控制。

根据《建规》与《高规》，消防泵控制柜需具有自动、手动和远距离启泵三种启泵方式，远距离启泵包括消防控制中心启泵以及消火箱按钮启泵。消防给水系统设置备用消防水泵，控制柜应具有主用泵故障时，备用泵自动投入功能。消防泵控制柜手动、自动控制方式，手动时由面板操作按钮控制水泵启停（仅供试泵用）；自动时由以下几种方式中的任何一种即可控制水泵启停：①消防中心DC24V启动（电源由消防中心提供），②各消防栓箱按钮开关启动，③消防中心按钮控制水泵启停，④喷淋管网压力开关启停水泵，⑤电接点压力表低压启动水泵（应用稳压系统）等。引至消防栓按钮、信号灯及引至消防中心遥控的控制电源为AC24V•100VA。控制柜设有泵开、泵停、泵故障等无源接点反馈消防中心。具备当主用泵故障时，备用泵自动延时投入的功能。除此之外，控制柜可以根据用户需要，增加双电源自动切换功能，定期自动巡检等功能，大功率消防主泵可以采用软起动方式缓减水泵起动时对电网及管网的冲击。

变频恒压供水控制柜原理图与接线如图：

变频恒压供水是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水管网的出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高水位箱、气压罐等设施实现的。

变频恒压供水原理

变频恒压供水系统以管网水压 (或用户用水流量)为设定参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节 (PID)，使供水系统自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，这样就保证了供水效率用户对水压和水量的要求，同时达到了提高供水品质和供水效率的目的，“用多少水，供多少水”；采用该设备不需建造高位水箱，水塔，水质无二次污染，是一种理想的现代化建筑供水设备。

一、变频恒压供水系统的构成及原理

变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力,经变频器的内置PID调节器运算后,调节输出频率,实现管网的恒压供水.变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知PLC进行变频泵逻辑切换.为防止水锤现象的产生,泵的启停将联动其出口阀门.

系统工作原理间图如下所示.假设整个系统由四台水泵,一台变频器,一台PLC和一个压力变送器及若干辅助部件构成.各部分功能如下：安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成1—5伏的电信号；变频调速器用于调节水泵转速以调节流量；PLC用于逻辑切换.

此外,上述系统还配备了外围辅助电路,以保障自动控制系统出现故障时可通过人工调节方式维持系统运行,保证连续生产.

二、设备选型说明

变频恒压供水系统主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成.变频控制柜由断路器、变频器、接触器、中间继电器、PLC等组成.

1.供水系统选用原则

（1）蓄水池容量应大于每小时最大供水量.

（2）水泵扬程应大于实际供水高度.

（3）水泵流量总和应大于实际最大供水量.

（4）变频控制柜选型：

用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数,然后对控制柜进行选型.

2.变频器

根据工艺要求,建议配用ABB ACS600系列变频器.ACS 600系列变频器是ABB公司采用直接转矩控制（DTC）技术,结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器.它具有很宽的功率范围,优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力,较高的可靠性和较小的体积.

主要技术数据：

功率范围：2.2-3000kW

电源电压：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；

电源频率：48-63Hz

控制连接：2个可编程的模拟输入（AI）；1个可编程的模拟输出（AO）；5个可编程的数字输入（DI）；2个可编程的数字输出（DO）.

连续负载能力：150% In,每10分钟允许1分钟

串行通讯能力：标准的RS—485接口可使变频器方便地与计算机连接.

保护特性：过流保护、I2t、过压保护、欠压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通讯故障保护、AI信号丢失保护等.

外型结构紧凑,安装方便.产品经过多种电气安全规范认证,符合GE、UL及质量认证体系ISO9001和ISO4001等.

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,它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制,无需速度反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制.

ACS600变频器内置PID、PFC、预磁通等八种应用宏,只需选择需要的应用宏,相应的所有参数都自动设置,输入输出端子也将自动配置,这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间,减少出错.

3.可编程序控制器

PLC建议采用西门子S7-200型.SIMATIC S7-200 可编程序控制器是模块化中小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用；大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务,各种单独的模块之泛组合以用于扩展；简单实用的分散式结构和多界面网络能力,使得应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计；当控制任务增加时,可以自由扩展；大范围的集成功能使得它的功能非常强劲.

多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块,使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块.当任务规模扩大,可随时使用附加模块对PLC进行扩展.

三.应用范围

1.该系统既可用于生产、生活用水,亦可用于热水供应,恒压喷淋等系统.

a.可广泛用于工业企业、生活、生产供水系统及企业自备并改造工程,自来水厂、生活小区及消防供水系统.

b.可用于各种场合的恒压、变压、冷却水和循环供水系统.

c.可用于污水泵站、污水处理及污水提升系统.

d.可用于农业排灌、园林喷淋、水景和音乐喷泉系统.

e.可用于宾馆、大型公共建筑供水及消防系统.

2.技术指标

a．最大供水高度：200米

b．最大流量：1000立方米/小时

c．压力波动：≤0.25兆帕

d．水泵电机功率：0.75KW-280KW

变频供水系统工作运行原理：由水泵将水通过逆止阀压入罐体，使罐内气体受到压缩，压力逐渐增大。当压力达到指定上限时电接点压力表通过控制柜使泵机自动停止。设备中的水压高于外界管网压力，自动送水至供水管网。当罐体内水位下降，罐内气体膨涨压力减小到指定的下限位置时，电接点压力表通过控制柜使水泵重新启动。如此反复，使设备不停供水。当罐内气体不足时，补气阀可自动补气。

嘉威供水为您解答~

水泽环保无塔供水设备采用气压式供水。利用密封罐体，使局部增压达到供水目的。具体工作顺序是由水泵将水通过逆止阀压入罐体使罐内气体受到压缩，压力逐渐增大。当压力达到指定上限时电接点压力表通过控制柜使泵机自动停止。设备中的水压高于外界压力，自动送至供水管网。当罐体内水位下降，气压减小到指定的下限位置时，电接点压力表通过控制柜使水泵重新启动。如此反复，使设备不停供水。当罐内气体不足时，补气阀可自动补气。

1）节省建造水塔的投资；

2）节能，用水少时无塔供水系统 可以少开一台或几台水泵，以节约电能，用水多时，把水泵全部开起来。---用这样的办法基本保持水压恒定。

变频供水设备的质量主要与压力泵、给水管道，变频控制柜有关系。一般来说正规的企业做的设备使年限在5年左右不会出现什么问题。这个需要根据自己的时间情况来看。

一、变频恒压供水系统的构成及原理

变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力,经变频器的内置PID调节器运算后,调节输出频率,实现管网的恒压供水.变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知PLC进行变频泵逻辑切换.为防止水锤现象的产生,泵的启停将联动其出口阀门.

系统工作原理间图如下所示.假设整个系统由四台水泵,一台变频器,一台PLC和一个压力变送器及若干辅助部件构成.各部分功能如下：安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成1—5伏的电信号；变频调速器用于调节水泵转速以调节流量；PLC用于逻辑切换.

此外,上述系统还配备了外围辅助电路,以保障自动控制系统出现故障时可通过人工调节方式维持系统运行,保证连续生产.

二、设备选型说明

变频恒压供水系统主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成.变频控制柜由断路器、变频器、接触器、中间继电器、PLC等组成.

1.供水系统选用原则

（1）蓄水池容量应大于每小时最大供水量.

（2）水泵扬程应大于实际供水高度.

（3）水泵流量总和应大于实际最大供水量.

（4）变频控制柜选型：

用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数,然后对控制柜进行选型.

2.变频器

根据工艺要求,建议配用ABB ACS600系列变频器.ACS 600系列变频器是ABB公司采用直接转矩控制（DTC）技术,结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器.它具有很宽的功率范围,优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力,较高的可靠性和较小的体积.

主要技术数据：

功率范围：2.2-3000kW

电源电压：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；

电源频率：48-63Hz

控制连接：2个可编程的模拟输入（AI）；1个可编程的模拟输出（AO）；5个可编程的数字输入（DI）；2个可编程的数字输出（DO）.

连续负载能力：150% In,每10分钟允许1分钟

串行通讯能力：标准的RS—485接口可使变频器方便地与计算机连接.

保护特性：过流保护、I2t、过压保护、欠压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通讯故障保护、AI信号丢失保护等.

外型结构紧凑,安装方便.产品经过多种电气安全规范认证,符合GE、UL及质量认证体系ISO9001和ISO4001等.

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,它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制,无需速度反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制.

ACS600变频器内置PID、PFC、预磁通等八种应用宏,只需选择需要的应用宏,相应的所有参数都自动设置,输入输出端子也将自动配置,这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间,减少出错.

3.可编程序控制器

PLC建议采用西门子S7-200型.SIMATIC S7-200 可编程序控制器是模块化中小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用；大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务,各种单独的模块之泛组合以用于扩展；简单实用的分散式结构和多界面网络能力,使得应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计；当控制任务增加时,可以自由扩展；大范围的集成功能使得它的功能非常强劲.

多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块,使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块.当任务规模扩大,可随时使用附加模块对PLC进行扩展.

三.应用范围

1.该系统既可用于生产、生活用水,亦可用于热水供应,恒压喷淋等系统.

a.可广泛用于工业企业、生活、生产供水系统及企业自备并改造工程,自来水厂、生活小区及消防供水系统.

b.可用于各种场合的恒压、变压、冷却水和循环供水系统.

c.可用于污水泵站、污水处理及污水提升系统.

d.可用于农业排灌、园林喷淋、水景和音乐喷泉系统.

e.可用于宾馆、大型公共建筑供水及消防系统.

2.技术指标

a．最大供水高度：200米

b．最大流量：1000立方米/小时

c．压力波动：≤0.25兆帕

d．水泵电机功率：0.75KW-280KW

应用先进的现代控制理论，结合可编程控制技术、变频控制技术、电机泵组控制技术的新型机电一体化供水装置。变频调速供水设备通过安装在水泵出水总管上的远传压力表（内为一滑动电阻），将出口压力转换成0-5V电压信号，经A/D转换模块将模拟电压信号转换成数字量并送入可编程序控制器，经可编程内部PID运算，得出一调节参量并将该参量送入D/A转换模块，经数摸转换后将得出模拟量传送变频器，进而控制其输出频率的变化。采用多泵并联的供水方式，用户用水量的大小决定了投入运行的水泵的数量，当用水量较小时，单台泵变频工作，当用水量增加，水泵运行频率随之增加，如达到水泵额定输出功率仍无法满足用户供水要求时，该泵自动转换成工频运行状态，并变频启动下一台水泵。反之，当用水量减少，则降低水泵运行频率直至设定下限运行频率，如供水量仍大于用水量，则自动停止工频运行泵同时变频泵转速增加。当用水量降至某一程度时（如夜间用水很少时），变频主泵停止工作，改由辅泵及小型气压罐供水。

变频泵是采用变频器驱动的水泵。

变频器是变频调速设备。

变频控制柜用于控制变频器.

变频泵是把复杂的供水设备简单化的一种机电控制一体化的新型产品，是取代传统的供水设备的新一代产品，可直接与自来水管网串接，通过加装在进水管道上的负压开关或负压消除器保护自来水管不形成负压，避免了修建混凝土蓄水池或设水箱的麻烦。此设备充分利用了自来水管网的原有动力，在原有压力的基础上叠加一部分压力，与所需要的压力相比，差不多，补多少，使二次加压设备的选型减小，节省投资，同时在使用过程中也可大大节能，是目前最先进最新的二次供水方式。

变频泵是由水泵，电机，压力传感器，微电脑，变频器组合而成。由传感器采集管网压力传输至电脑后再通过PID程序控制变频泵驱动电机按设定压力运行。该变频泵在压力恒定的情况下，通过调节转速以达到调节流量，这种恒压变频泵给水特征符合各种产业所要求的高效，节能的宗旨。

适用与中央空调系统、工厂工业设施、地域采暖、酒店、宾馆、供温水用、冷房设备用、水厂、电厂、城镇供水、农村安全引水工程、高层建筑，供水系统、水处理系统、消防系统、锅炉供水及各种产业场所、输送稀薄、清洁、不含固体颗粒或纤维的液体功能作用

变频器（frequency transformer）一般是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。功能作用变频节能

变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。

电动机使用变频器的作用就是为了调速，并降低启动电流。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15－－20倍。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。

变频不是到处可以省电，有不少场合用变频并不一定能省电。 作为电子电路，变频器本身也要耗电（约额定功率的3-5%）。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯. 变频器在工频下运行，具有节电功能，是事实。但是他的前提条件是：

第一、大功率并且为风机/泵类负载；

第二、装置本身具有节电功能（软件支持）；

第三、长期连续运行。

这是体现节电效果的三个条件。除此之外，无所谓节不节电，没有什么意义。如果不加前提条件的说变频器工频运行节能，就是夸大或是商业炒作。知道了原委，你会巧妙的利用他为你服务。一定要注意使用场合和使用条件才好正确应用，否则就是盲从、轻信而“受骗上当”。功率因数补偿节能

无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。

软启动节能

电机硬启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

从理论上讲，变频器可以用在所有带有电动机的机械设备中，电动机在启动时，电流会比额定高5-6倍的，不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量.系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。

变频控制柜主要用于调节设备的工作频率，减少能源损耗，能够平稳启动设备，减少设备直接启动时产生的大电流对电机的损害。同时自带模拟量输入(速度控制或 反馈信号用)，PID控制，泵切换控制(用于恒压)，通信功能，宏功能(针对不同的场合有不同的参数设定)，多段速等等。可广泛适用于工农业生产及各类建 筑的给水、排水、消防、喷淋管网增压以及暖通空调冷热水循环等多种场合的自动控制。

功能介绍

1、变频控制柜的电源切换与保护功能

变频控制柜通常设计有断路器元件，它连接着进线电源，可以帮助变频控制柜完成电路的通断操作，并能够在电路和变频器出现短路或过载时提供保护。此外变频柜还可以在电机维护时切断电源保证操作人员安全。

2、变频控制柜的变频调速功能

变频控制柜的控制面板上设置有变频调速用的电位器，可以根据操作人员的输出频率，向电机输送指令信号，控制电机的转速。变频控制柜中的部分产品设置有工频切换功能，以保证在变频器出现故障时，通过自动控制回路将电动机切换回工频电源。

3、变频控制柜的直观控制功能

变频控制柜的柜体上设计有显示设备与操作面板，它与变频控制柜内部的电器元件相连，可以直观显示变频控制柜的运行状态，同时方便操作人员控制变频装置的运行，及对电机等被控制设备进行现场操作。

变频控制柜的柜体上，还安装有各种仪器仪表及指示灯，例如电压表、电流表、频率表，及电源指示灯、报警指示灯、运行指示灯、工频指示灯等。变频控制柜的运行及操作状态，可以直接反应在各项仪表及指示灯上，实现对变频器工作状态的时时监测。

4、变频控制柜的安全防护功能

变频控制柜将各种包括变频器在内的各种电气元件都集中在柜体内，这样可以减少外部环境对电气元件的影响程度，降低电气元件受环境污染的程度，也降低变频控制柜操作人员的触电危险，因此具有较好的安全防护效果。