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      技術(shù)文章

      傳統(tǒng)PLC與變頻器控制的自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)

      閱讀:902          發(fā)布時(shí)間:2017-3-8

      系統(tǒng)方案


      系統(tǒng)主要由西門子公司的PLC控制器、變頻器、軟啟動(dòng)器、電機(jī)保護(hù)器、數(shù)據(jù)采集及其輔助設(shè)備組成。

       
      抽水泵系統(tǒng)


      整個(gè)抽水泵系統(tǒng)有150KW深井泵電機(jī)四臺,90KW深井泵電機(jī)兩臺,采用變頻器循環(huán)工作方式,六臺電機(jī)均可設(shè)置在變頻方式下工作。采用一臺150KW和一臺90KW的軟起動(dòng)150KW和90KW的電機(jī)。當(dāng)變頻器工作在50HZ,管網(wǎng)壓力仍然低于系統(tǒng)設(shè)定的下*,軟起動(dòng)器便自動(dòng)起動(dòng)一臺電機(jī)投入到工頻運(yùn)行,當(dāng)壓力達(dá)到高*,自動(dòng)停掉工頻運(yùn)行電機(jī)。一次主電路接線圖如下:

      系統(tǒng)為每臺電機(jī)配備電機(jī)保護(hù)器,是因?yàn)殡姍C(jī)功率較大,在
      變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行;當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也
      在變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行;當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓和穩(wěn)定時(shí),控制器的壓力下限信號與變頻器的高速信號同時(shí)被 PLC檢測到,PLC自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下泵投入到工頻運(yùn)行,以保持壓力的連續(xù)性,同時(shí)將一臺備用的泵用變頻器起動(dòng)后投入運(yùn)行,以加大管網(wǎng)的供水量保證壓力穩(wěn)定。若兩臺泵運(yùn)轉(zhuǎn)仍,則依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運(yùn)行,而將另一臺備用泵投入變頻運(yùn)行。
          當(dāng)用水量減少時(shí),首先表現(xiàn)為變頻器已工作在zui低速信號有效,這時(shí)壓力上限信號如仍出現(xiàn),PLC首先將工頻運(yùn)行的泵停掉,以減少供水量。當(dāng)上述兩個(gè)信號仍存在時(shí),PLC再停掉一臺工頻運(yùn)行的電機(jī),直到zui后一臺泵用主頻器恒壓供水。另外,控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)六臺泵為兩組,每臺泵的電機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間可顯示,24小時(shí)輪換一次,既保證供水系統(tǒng)有備用泵,又保證系統(tǒng)的泵有相同的運(yùn)行時(shí)間,確保了泵的可靠壽命??刂葡到y(tǒng)圖見圖3。

      ◆半自動(dòng)運(yùn)行


      當(dāng)PLC系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí),自動(dòng)控制系統(tǒng)失靈,這時(shí)候系統(tǒng)工作處于半自動(dòng)狀態(tài),即一臺泵具有變頻自動(dòng)恒壓控制功能,當(dāng)用水量不夠時(shí),可手動(dòng)投入另外一臺或幾臺工頻泵運(yùn)行。


      ◆手動(dòng)


          當(dāng)壓力傳感器故障或變頻器故障時(shí),為確保用水,六臺泵可分別以手動(dòng)工頻方式運(yùn)行。
      實(shí)施效果
      實(shí)際運(yùn)行證明本控制系統(tǒng)構(gòu)成了多臺深井泵的自動(dòng)控制的結(jié)構(gòu),在軟件設(shè)計(jì)中充分考虎變頻與工頻在切換時(shí)的瞬間壓力與電流沖擊,每臺泵均采用軟起動(dòng)是解決該問題關(guān)鍵。變頻器工作的上下限頻率及數(shù)字PID控制的上下限控制點(diǎn)的設(shè)定對系統(tǒng)的誤差范圍也有不可忽視的作用。
      采用變頻恒壓供水,消除了主管網(wǎng)壓力波動(dòng),保證了供水質(zhì)量,而且節(jié)能效果明顯,并延長了主管網(wǎng)及其閥門的使用壽命。
      ◆采用變頻恒壓供水,消除了主管網(wǎng)壓力波動(dòng),保證了供水質(zhì)量,而且節(jié)能效果明顯,并延長了主管網(wǎng)及其閥門的使用壽命。
      ◆用穩(wěn)壓減壓閥經(jīng)濟(jì)地解決了不同用水壓力的問題。
      ◆拓寬運(yùn)用變頻恒壓控制原理,較好地解決了加壓泵房與抽水泵房的遠(yuǎn)程通訊總是并達(dá)到異地連鎖控制的目的。
      ◆在抽水泵房設(shè)置連續(xù)液位顯示,并將信號傳與PLC,防止泵缺水燒壞電機(jī),設(shè)定的取水位置,確保水的質(zhì)量。
      過載、欠壓、過壓、過流、相序不平衡、缺相、電機(jī)空轉(zhuǎn)等情況下為確保電機(jī)的良好使用條件,達(dá)到延長電機(jī)的使用壽命的目的。
         系統(tǒng)配備水位顯示儀表,可進(jìn)行高低位報(bào)警,同時(shí)通過PLC可確保取水在合理水位的水質(zhì)監(jiān)控,同時(shí)也保護(hù)電機(jī)制正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況。
      系統(tǒng)配備流量計(jì),既能顯示一段時(shí)間的累積流量,又能顯示瞬時(shí)流量,可進(jìn)行出水量的統(tǒng)計(jì)和每臺泵的出水流量監(jiān)控。系統(tǒng)配備流量計(jì),既能顯示一段時(shí)間的累積流量,又能顯示瞬時(shí)流量,可進(jìn)行出水量的統(tǒng)計(jì)和每臺泵的出水流量監(jiān)控。
       
      不同壓力供水需求的解決
      為穩(wěn)定可靠地滿足公司內(nèi)部分區(qū)域供水太力(0.4~0.45Mpa)低于主管網(wǎng)水壓力(0.8~0.9Mpa)的要求,配備穩(wěn)壓減壓閥來調(diào)節(jié),可調(diào)范圍為0.1~0.8Mpa。
       
      加壓泵系統(tǒng)
      由于抽水泵房距離高位水池較遠(yuǎn),直接供水到高位水池抽水泵的揚(yáng)程不足,為此在距離高位水池落差為36米處設(shè)計(jì)有一加壓泵房,配備立式離心泵兩臺(一用一備)電機(jī)功率為75KW,揚(yáng)程36米。該加壓泵的控制系統(tǒng)需考慮以下條件:
      (1)若高位水池水位低和主管有水,則打開進(jìn)水電動(dòng)蝶閥和起動(dòng)加壓泵向高位水池供水;
      (2)若高位水池水位滿且主管有水,則給出報(bào)警信號并關(guān)閉加壓泵和進(jìn)水電動(dòng)蝶閥;
       (3)若主管無水表明用水量增大或抽水泵房停止供水,必須開啟出水電動(dòng)蝶閥由高位水池向主管補(bǔ)充不。
          像抽水泵一樣,我們?yōu)榧訅罕门鋫淞塑浧饎?dòng)器和電機(jī)保護(hù)器,確保加壓泵長期可靠地運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)配備了高位水池的水位傳感器和數(shù)顯儀和缺水傳感器。
      為保證整個(gè)主水管網(wǎng)的恒壓供不,當(dāng)高位水池滿且主水管有水時(shí),加壓泵停止,此時(shí)主管壓力將“憋壓”,zui終導(dǎo)致主管壓力上升,并將此壓力傳遞到抽水泵房,抽水泵的控制系統(tǒng)檢測到此壓力進(jìn)行恒壓變頻控制,進(jìn)而達(dá)到整個(gè)主管網(wǎng)的恒壓供水,這是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

       

      系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

      ◆自動(dòng)平穩(wěn)切換,恒壓控制

      主水管網(wǎng)壓力傳感器的壓力信號4~20mA送給數(shù)字PID控制器,控制器根據(jù)壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測值進(jìn)行PID運(yùn)算,并給出信號直接控制變頻器的轉(zhuǎn)速以使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定。當(dāng)用水量不是很大時(shí),一臺泵在

      ◆電機(jī)既有電機(jī)保護(hù)器,又有軟起動(dòng)器,克服了起動(dòng)時(shí)的大電流沖擊,相對延長了電機(jī)制使用壽命。

      ◆由于采用PLC控制的壓力自動(dòng)控制,可以實(shí)現(xiàn)無人遠(yuǎn)程操作,系統(tǒng)的PLC預(yù)留有RS485接口,可與公司總調(diào)度室計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)如圖所示的人機(jī)控制系統(tǒng):

      ◆由于系統(tǒng)采用閉環(huán)恒壓控制,電機(jī)在滿足主水很容易網(wǎng)的壓力的前提下,節(jié)能*,年節(jié)電61萬度,折合為人民幣36萬元。

      ◆通過采用變頻器控制,可在不同季節(jié)、節(jié)假日、日夜及上下班等全面調(diào)控水量,按日節(jié)水100噸計(jì),則年可節(jié)水36500噸。

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