恒压流体控制方法 【技术领域】
本发明涉及一种恒压流体控制方法。
背景技术
目前市面上恒压供水系统的主要需求在于：包括如何使压力保持在设定值、何时停机检测、用水时检测、漏水检测及异常停机后延迟再启动。因此，大多使用专用控制器检测管路中的压力，使系统根据用户用水量的压力变动情况，调整该变频器输出频率来控制该泵的转速，以实现恒压供水。
请参见图1，为公知恒压供水系统的方框图。该恒压供水系统包含泵10A、压力计12A、控制器14A、及变频器16A。其中，该泵10A用以抽取外部水源输出至管路供给使用。该压力计12A用以测量该泵10A输出水量的水压值，并转换该水压值为水压反馈信号。该控制器14A接收该水压反馈信号并进行运算处理，以调整该变频器16A的输出频率，以控制该泵10A的转速而达到恒压供水的目的。
此外，该控制器14A可为多种形式，其中在使用上多数仍采用比例-积分-微分(PID)控制器。因其具有成本低，控制性能较好，调整参数少，抗干扰性佳的优点，所以，PID控制器广泛应用于工业控制领域，尤其在温度、压力、流量的定值控制上应用最为广泛。
但是，在公知的恒压供水系统控制中，该控制器14A外接在该压力计12A及变频器16A之间。这样，除了整合及架设比较耗时、困难外，还必须多增加该控制器14A的成本。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供一种恒压流体控制方法，可以恒压供水、节省耗电、降低成本并延长泵的使用寿命。
为达到上述目的，本发明提供一种恒压流体控制方法，利用变频器控制泵的转速，其步骤包括：测量该泵输出流量的压力值，并转换该压力值为压力反馈值，并将该压力反馈值与压力目标值进行比较，以产生压力误差值；然后，根据该压力误差值判断，若为异常处置状态，则进行异常处置；若为减速停机待命状态，则进行减速停机待命处置；若为加速运转状态，则启动该变频器运转；以使系统保持稳定的水压，实现恒压供水。
由以上技术方案可以看出，本发明恒压流体控制方法，将内建控制器整合在变频器中，以提供不同系统状态的检测，而实现停机待命及停机后延迟再启动等多项功能，并可避免变频器的频繁启停，这样除了具有恒压供水功能外，还可节省耗电、降低成本并延长泵的使用寿命。
【附图说明】
图1为公知恒压供水系统的方框图；
图2为本发明较佳实施例恒压流体控制系统的方框图；
图3为本发明恒压流体控制方法的流程图；
图4为本发明恒压流体控制方法异常处置的动作时序图；
图5为本发明恒压流体控制方法恒压保持停机处置的动作时序图；
图6为本发明恒压流体控制方法微量减压处置的动作时序图。
附图标记说明
泵 10A 压力计 12A
控制器 14A 变频器 16A
泵 10 压力测量单元 12
变频器 14 控制器 142
驱动单元 144 压力目标值 Pt
压力反馈值 Pf 异常处置偏差量 ΔPe
微量减压偏差量 ΔPs 大量减压偏差量 ΔPm
第一操作点 A1，B1，C1 第二操作点 A2，B2，C2
第三操作点 A3，B3，C3 异常处置检测时间 Te
再启动延迟时间 Td 大量减压检测时间 Tm
步骤 S100，S102 步骤 S200，S202
步骤 S300，S302 步骤 S400，S402
【具体实施方式】
为了能更进一步了解本发明为达到预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得到深入且具体的了解，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下。
请参见图2，为本发明较佳实施例恒压流体控制系统的方框图。本发明中的流体可包含液体(也即包含水)或是气体，在图示的实施例中，以水作为流体来说明。该恒压供水系统包含泵10、压力测量单元12、变频器14。其中，该变频器14包含控制器142及驱动单元144，并且该控制器142可为PID控制器。该压力测量单元12用以测量管路内的水流量压力，并转换该水流量压力为压力反馈值Pf，并反馈至该变频器14的PID控制器142。并且使用者可根据需求设定压力目标值Pt，并与该压力反馈值Pf比较运算，以产生压力误差值。即该压力误差值为该压力目标值Pt减去该压力反馈值Pf。然后，将该压力误差值传送至该PID控制器142，利用该PID控制器142的比例、积分、微分运算，计算出频率控制量以控制该驱动单元144，以调整该变频器14的输出频率，进一步控制该泵10的转速而实现恒压控制的目的。其中，该PID控制器142整合于该变频器14之内，直接将该压力反馈值Pf传送到该变频器14中作运算。
请参见图3，为本发明恒压流体控制方法的流程图。压力测量单元测量管路内的水流量压力，并转换该水流量压力为压力反馈值Pf(步骤S100)。根据该压力反馈值Pf与压力目标值Pt进行比较，以产生压力误差值DP(步骤S102)。然后，根据该压力误差值DP判断是否为异常处置状态(步骤S200)，即，若该压力误差值DP大于或等于异常处置偏差量ΔPe(DP≥ΔPe)且持续时间超过异常处置检测时间Te，则进行异常处置(步骤S202)。该异常处置为停止该变频器输出，使该泵减速至停止运转。然后，经过再启动延迟时间Td后，重新启动该变频器而控制该泵运转。若不是异常处置状态，则判断是否为减速停机待命状态(步骤S300)，即，若该压力误差值DP小于或等于大量减压偏差量ΔPm(DP≤ΔPm)且持续时间超过大量减压检测时间Tm，则进行减速停机待命处置(步骤S302)。该减速停机待命处置为停止该变频器输出，使该泵减速至停止运转。若不是减速停机待命状态，则重新执行步骤S100。然后，判断是否为加速运转状态(步骤S400)，即，若该压力误差值DP大于或等于微量减压偏差量ΔPs(DP≥ΔPs)或单位时间内压力变化量大于临界设定值，则启动该变频器运转(步骤S402)。若不是加速运转状态，则重新执行步骤S100。
请参见图4，为本发明恒压流体控制方法异常处置的动作时序图。当该压力测量单元所产生的该压力反馈值Pf与该压力目标值Pt差距大于异常处置偏差量ΔPe时(即Pt-Pf＞ΔPe)，则进入第一操作点A1。在该第一操作点A1之后异常处置检测时间Te期间内，若该偏差量持续增大或无法缩小，则进入第二操作点A2，进行该异常处置。该异常处置为停止该变频器输出，使该泵减速至停止运转。在该第二操作点A2之后等待再启动延迟时间Td期间到达时，则进入第三操作点A3，重新启动该变频器输出，使该泵开始加速运转。并且同时检测偏差量是否逐渐缩小，若是这样，则完成水压建立，并且该泵持续运转直到该压力反馈值Pf与该压力目标值Pt一致，则完成正常恒压供水动作；但若该偏差量持续增大或无法缩小，则重复执行该第二操作点A2的动作，停止该变频器输出，使该泵减速至停止运转。该异常处置检测时间Te及该再启动延迟时间Td可设定为数分钟至数十分钟，根据用户的实际需要设定。因此，该异常停机处置动作，可以使在异常停机后，当供水恢复时，系统可以自行启动运转供水，或若水压无法完成建立时，停止该变频器输出，使该泵停止运转，以避免停水时泵持续运转导致持续耗电，也可以防止泵因持续空转导致过热烧毁。
请参见图5，为本发明恒压流体控制方法恒压保持停机处置的动作时序图。当该压力测量单元所产生的该压力反馈值Pf未达到该压力目标值Pt时，即该压力目标值Pt与该压力反馈值Pf差大于大量减压偏差量ΔPm(Pt-Pf＞ΔPm)，该变频器根据PID控制器计算结果，调整其输出频率，以控制该泵转速增加。当该压力反馈值Pf与该压力目标值Pt差距小于该设定的大量减压偏差量ΔPm时，则进入第一操作点C1，在该第一操作点C1之后大量减压检测时间Tm期间内，若该压力反馈值Pf与该压力目标值Pt差距持续保持小于大量减压偏差量ΔPm时，则进入第二操作点C2，变频器即开始减速停车，使该变频器输出频率为零，并使该泵减速至停止运转，进入停机待命。若在该变频器减速停车期间，压力反馈值Pf与压力目标值Pt差距仍保持小于大量减压偏差量ΔPm时，表示无人用水，使得压力可以保持在设定范围内。若该压力反馈值Pf与该压力目标值Pt差距快速大于该大量减压偏差量ΔPm时，即单位时间内该压力反馈值Pf变化量大，则视此时为用户大量用水状态，则进入第三操作点C3，重新启动该变频器，控制该泵运转，以维持恒定的水压。同样地，在该第三操作点C3之后该大量减压检测时间Tm期间内，若该压力反馈值Pf与该压力目标值Pt差距持续保持小于大量减压偏差量ΔPm时，则重新进入该第二操作点C2，再进入停机待命，并使系统保持稳定的水压，实现恒压供水。
请参见图6，为本发明恒压流体控制方法微量减压处置的动作时序图。当该压力测量单元所产生的该压力反馈值Pf未达到该压力目标值Pt时，即该压力目标值Pt与该压力反馈值Pf差大于大量减压偏差量ΔPm(Pt-Pf＞ΔPm)，该变频器根据PID控制器计算结果，调整其输出频率，以控制该泵转速增加。当该压力反馈值Pf与该压力目标值Pt差距小于该设定的大量减压偏差量ΔPm时，则进入第一操作点B1，在该第一操作点B1之后大量减压检测时间Tm期间内，若该压力反馈值Pf与该压力目标值Pt差距持续保持小于大量减压偏差量ΔPm时，则进入第二操作点B2，变频器即开始减速停车，使该变频器输出频率为零，并使该泵减速至停止运转，进入停机待命。若在该变频器减速停车期间，压力反馈值Pf与压力目标值Pt差距仍保持小于大量减压偏差量ΔPm时，则表示无人用水，使得压力可以保持在设定范围内。当系统在恒压保持停机待命的状态时，该压力反馈值Pf快速减小，即单位时间内该压力反馈值Pf变化量大，则视此时为用户大量用水状态，故系统重新启动该变频器加速运转，如图5地第三操作点C3动作所示，在此不再赘述。但若当该压力反馈值Pf减小程度缓慢，即单位时间内该压力反馈值Pf变化量小于微量减压临界值，则视此时为用户少量用水状态或为异常漏水状态。在此情况下，即使该压力反馈值Pf与该压力目标值Pt差距大于该大量减压偏差量ΔPm时，系统仍维持在停机待命的状态，直到该压力反馈值Pf与该压力目标值Pt差距逐渐增大，以至大于微量减压偏差量ΔPs时(即Pt-Pf＞ΔPs)，则进入第三操作点B3，即重新启动该变频器输出，使该泵开始加速运转，以维持水压的恒定。这样，可避免该变频器的频繁启停，可节省耗电、降低成本并延长该泵的使用寿命。同样地，在该第三操作点B3之后该大量减压检测时间Tm期间内，若该压力反馈值Pf与该压力目标值Pt差距持续保持小于大量减压偏差量ΔPm时，则重新进入该第二操作点B2，再进入停机待命，并使系统保持稳定的水压，实现恒压供水。
综上所述，本发明包括下列优点：具备有不同系统状态(异常处置状态、减速停机待命状态及加速运转状态)的检测，实现停机待命及停机后延迟再启动等多项功能，并可避免变频器的频繁启停，这样除了恒压供水功能外，还可节省耗电、降低成本并延长泵的使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与附图，但本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明。本发明的保护范围应以权利要求书为准，凡符合本发明权利要求书的精神与其类似变化的实施例，均应包含于本发明的保护范围中。任何熟悉该项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰均可涵盖在本发明的专利保护范围内。