一种低成本增加恒压供水控制器控制水泵数量的改进方法

２０１７年９月　机械设计与制造工程　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｅｐ．２０１７　Ｖｏ１．４６　Ｎｏ．９　第４６卷第９期　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—５０９Ｘ．２０１７．０９．０１４　种低成本增加恒压供水　控制器控制水泵数量的改进方法　一田　华　（西安职业技术学院电子信息工程系，陕西西安７１００７７）　摘要：为了解除新兴的恒压供水控制器存在的可控水泵数量少及控制器价格与可控水泵数量比　高的局限，利用ＴＲＩＺ原理之组合理论——可以通过对先前已有功能进行组合，使其产生新的功　能，在恒压供水控制器的输出电路上附加一个继电器控制电路，对原输出电路进行改进。实现了　控制水泵数量的增加。改进后的电路有效地突破了恒压供水控制器使用的局限性，并成功地以　低成本投入生产运行。　关键词：ＴＲＩＺ组合理论；改进；增加　中图分类号：ＴＰ２９　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９５—５０９Ｘ（２０１７）０９—００６０—０３　ｌ　恒压供水控制技术现状及发展趋势　随着国家在供水行业投资力度的逐步加大，供　水设备的运行自动化水平不断提高。随着变频技　控制器与变频器配合实现恒压控制的。它以专用　控制器替代原来的ＰＬＣ，将控制程序事先固化在专　术日益成熟，变频恒压供水已成为供水行业的一个　主流，其可靠稳定的控制方式和显著的节能效果为　广大用户所青睐，同时它也是保证供水管网处于恒　压状态的重要手段。变频恒压供水系统能够根据　用水量及水压变化对水泵电机实行无级调速，自动　改变水泵转速，保持水压恒定，以满足用水要求，是　目前最先进、合理的节能供水系统。与传统的水　塔、高位水箱、气压罐等供水方式相比，在投资、运　行的经济性，系统的稳定性、可靠性、自动化程度等　方面都具有较为明显的优势…。　在恒压供水系统中，多采用可编程逻辑控制器　（ＰＬＣ）作为中心控制单元，利用变频器与ＰＩＤ调节　业控制器内。与ＰＬＣ技术比较，这种控制技术无　需用户设计、编写、调试程序，在显示面板上可以直　接进行供水压力和水泵选择等参数设置，操作灵活　方便，尤其是无需修改控制程序这一优点，是ＰＬＣ　控制技术所无法比拟的。随着科技的进步和发展。　恒压供水控制技术的发展必将是高自动化、专业　化、集成化的。因此，在恒压供水系统中，专业恒压　供水控制器也将逐步取代通用的ＰＬＣ。　２恒压供水控制器的优点及在使用中的局　限性　恒压供水控制器可使供水系统运行平稳可靠，　实现真正意义上的无人值守的全自动循环倒泵、变　频运行，保证各台水泵运行效率最优和设备的稳定　运转，消除启动大电流冲击，降低泵的平均转速，从　而可延长泵的使用寿命，并避免启动和停机时的水　锤效应　。　器相结合，根据系统状态快速调整供水系统的工作　压力，达到恒压供水的目的　。但作为中心控制　单元的ＰＬＣ，其专业性强，需要专业技术人员进行　程序设计、编写、调试及修改，操作过程中还需要专　业软件和计算机支持，对运行人员来说操作起来存　在一定难度；对一般的维修人员，要掌握其维修技　能则更为不易。　虽然恒压供水控制器具有以上众多优点，但在　实际应用中，它还是有一定的局限性，主要表现在　控制量及性价比上。目前市场上恒压供水控制器　近些年，恒压供水控制领域出现了一种新的控　制器——恒压供水控制器。恒压供水控制器是专　业用于恒压供水的水泵变频控制器，它是利用专用　收稿日期：２０１７—０７—２７　种类繁多、型号各异，但都有一个共同的特点：最大　控制量为６台水泵（包括变频泵和辅泵）。当供水　系统的水泵数量超过６台时，现有产品就无法满足　作者简介：田华（１９７５一），女，陕西兴平人，西安职业技术学院副教授，主要从事可编程控制器应用技术研究。　６０・　・２０１７年第９期　田华：一种低成本增加恒压供水控制器控制水泵数量的改进方法　现场的控制要求，可见恒压供水控制器在控制数量　上受到了局限。　另外，市场上现有产品中，控制量在４台水泵　（包括变频泵和辅泵）以内的控制器，价格在１　０００　元左右，其性价比优于用ＰＬＣ。控制量为５台水泵　的控制器，价格几乎翻倍，控制量为６台水泵时，价　低的成本增加原恒压供水控制器的控制水泵数量。　市场上不同型号的恒压供水控制器输出电路　基本相同。这里以ＣＰＷ一２００型恒压供水控制器　为例进行改进。ＣＰＷ一２００型恒压供水控制器输　出电路图如图１所示。　格则更高，性价比远远低于ＰＬＣ。可见，随着控制量　吞・　Ｕ　的增加，恒压供水控制器的价格骤升，性价比骤降。　正是因为控制量和性价比方面的不利因素，使　得恒压供水控制器的使用与推广也受到了，这　也正是其目前无法完全取代ＰＬＣ而被广泛应用的　重要因素之一。　在某企业进行供水系统改造时，为了操作灵　ＭＩ　变频泵输出　薹・　ｌ＃工频输出　至・　２　ｎＫＭ２　Ｕ　广Ｕ　］　ｒＵ　］　变频泵　ｌ　工频泵　ＫＭ３　２　工频泵　辅泵　２　工频输出　吞・　活、方便，采用了恒压供水控制器，同时为了节约成　本，对一个有４个输出量的恒压供水控制器进行输　出电路的改造，使其具有６个输出量。　辅泵输出　萋・　ＫｒＵＭ］　４　图１　ＣＰＷ一２００型恒压供水控制器输出电路图　从图１可以看出，该控制器有４路输出，分别　３恒压供水控制器增加控制量的改进方法　要进行改进，那一定得有方法。ＴＲＩＺ原理的　对４台水泵进行控制。照此输出电路和控制方法，　如果供水系统要增加控制量就只能更换输出点更　多的控制器，而输出点的增加必然会带来投资成本　的升高。　第５号理论组合原理就是一种组合改进式创新原　理，其特点在于改进和完善。ＴＲＩＺ对该原理的解　释是：“使一个系统的各功能、特性或部分之间建　立一种联系，其可产生一种亲的、想要的或唯一的　怎么才能实现以低成本的４输出量控制６台　水泵呢？改进思路为：对控制器的输出电路进行改　结果。通过对先前的已有功能进行组合，可以产生　进。即用价格便宜的传统继电器设计一种控制电　路，附加在原控制器的输出上，便可以较低的成本　实现控制量的增加。改进后的恒压供水器外电路　图如图２所示。　新的功能。”组合是最古老的、最传统的改进创新　方法之一＿４］。运用此原理，在恒压供水控制器的　外电路上附加一个继电器控制电路，就可实现以很　变频泵　启动信号　２　工频泵　启动信号　３＃工频泵　启动信号　３　工频泵　延时启动　斜工频泵　启动信号　５　工频泵　启动信号　５＃工频泵　延时启动　山　工频泵　启动信号　图２改进后的恒压供水器外电路图　・６１・　２０１７年第４６卷　机械设计与制造工程　改进后的恒压供水器外电路图具有如下特点：　１）用只有４个输出量的控制器实现了对６台　水泵的控制。　２）对投入运行的水泵具有选择功能，可通过　器控制水泵的数量，突破了新技术在实际应用中的　局限性。通过不同的控制电路，还可以实现更多控　制功能，以满足不同生产现场的控制要求。因此，　该方法具有成本低、容易实施、技术先进、实用性强　的优点，可广泛应用于有恒压供水需求的供水系统　中。　对应的转换开关ＳＡ进行水泵投入或者退出供水　系统的选择。　３）同一个输出端子上控制了２台水泵。１台　水泵投入运行时，该水泵得到启动信号后能够迅速　启动；２台水泵投入运行时，得到启动信号后，其中　１台迅速启动，另一台水泵具有延时启动功能，确　６结束语　科技的进步和发展就是不断创新和改进的过　保了２台水泵不同时启动，避免同时启动冲击过　大　程。实践证明，独创性地在恒压供水控制器上加装　继电器控制电路，可以低成本地实现恒压供水控制　器控制量的增加，突破了新技术在实际应用中的局　限性，对新技术的推广应用及技术革新具有积极的　参考价值。　参考文献：　［１］　百度百科．变频恒压供水系统［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１７—０７—１５］．　ｈｔｔｐｓ：／／ｂａｉｋｅ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｒｎ／ｉｔｅｍ／％Ｅ５％８Ｆ％９８％Ｅ９％Ａ２％　９１％Ｅ６％８ｌ％９２％Ｅ５％８Ｅ％８Ｂ％Ｅ４％ＢＥ％９Ｂ％Ｅ６％肋％　４应用效果　本方案在某公司动力站供水系统的技术改造　中得到应用，采用上述改进电路与控制器配合控制　的方法，用控制４台水泵的恒压供水控制器实现了　对６台水泵的控制，达到了恒压供水、节能降耗的　效果，还使改造项目具有技术先进、使用灵活、操作　方便、投入成本低的特点。　Ｂ４％Ｅ７％Ｂ３％ＢＢ％Ｅ７％ＢＢ％９Ｆ／５６２９８９０７　ｆｒ＝ａｌａｄｄｉｎ．　［２］　电子工程世界．变频器与ＰＬＣ在恒压供水中的成功应用　［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１０一Ｏ６—２３）［２０１７—０７—１５］。ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．　５推广前景　恒压供水控制器控制技术处于恒压供水领域　的先进水平，实际应用中无需用户设计、编写及调　ｅｅｗｏｄｄ．ｃｏｒｎ．ｃｎ／ｇｙｋｚ／２０１０／０６２３／ａｒｔｉｃｌｅ３１０７．ｈｔｍ１．　＿＿［３］　电子工程世界．ＰＬＣ、触摸屏及变频器组合应用实现变频恒　压供水［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１ｌ一０６—０９）［２０１７—０７—１５］．ｈｔｔｐ：／／　ＷＷＷ．ｅｅｗｏｒｌｄ．ｃｏｍ．ｃｎ／ｇｙｋｚ／２０１　１／０６０９／ａｒｔｉｃｌｅ６４７０．ｈｔｍ１．　＿试程序，容易普及使用。在此基础上，采用控制电　路与控制器配合控制的方法，以低成本增加了控制　［４］李正桐．组合原理——ＴＲＩｚ试解［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１７—０７一　ｌ５］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｏｃｉｎ．ｃｏｍ／ｐ一１０５５８６４３６７．ｈｔｍｔ．　Ａ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｐｕｍｐ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｗｉｔｈ　ｌｏｗ　ｃｏｓｔ　ＴＩＡＮ　Ｈｕａ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｘｉｈｎ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｘｉｈｎ，７１００７７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｍｅｒｇｉｎｇ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｈａｓ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｍａｌｌ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｃｏｎｔｏｌｒｌａｂｌｅ　ｐｕｍｐｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｐｒｉｃｅ　ａｎｄ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ　ｐｕｍｐｓ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅｌｉｅｖｅ　ｔｈｅｓｅ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ，ｉｔ　ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＴＲＩＺ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｔｏ　ｃｏｍｂｉｎｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ａ　ｎｅｗ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ａ　ｒｅｌａｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｔｏ　ａｄｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　Ｏ—　ｉｇｉｎａｌ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ．ａｎｄ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｐｕｍｐｓ　ｉｒｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｂｒｅａｋｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｅｓ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ａｔ　ｌｏｗ　ｃｏｓｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＴＲＩＺ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ；ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ；ｉｎｃｒｅａｓｅ　・６２・