二次給水加壓泵站工作方式及性能優(yōu)點
二次給水加壓泵站工作方式及性能優(yōu)點
一,、前言
隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,，城市規(guī)模的不斷擴大，穩(wěn)定的水壓,、優(yōu)良的水質成了現(xiàn)代人們生活的必需要求,。但工業(yè)發(fā)展對水資源的污染讓現(xiàn)代水廠必須遠離污染源，都設在了水源的上游,，從而導致供水管網(wǎng)過長,，在管網(wǎng)的末端水壓過低，使得該區(qū)域的用戶生活受到了影響，于是,，設在城市中心或管網(wǎng)末端的二次給水加壓泵站在城市供水系統(tǒng)中就顯得極其重要。另一方面,，由于城市人口密集,，用水量隨機性、變化幅度大,，因此,，二次給水加壓泵站的設計即要滿足最大負荷（用水量）運行，又要避免負荷變化引起的管網(wǎng)壓力驟然增大或減小而破裂的問題,。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用頻繁地對水泵,、電機啟停的方法，不但縮短了它們的機械壽命,，而且增加了維護和維修的費用,，而且造成了電能的浪費。這里介紹一種由PLC-變頻器和軟啟動器的加壓供水系統(tǒng)的應用,，它能很好地解決了上述的問題,。
二、二次給水加壓泵站概述及工作原理
本文以一個典型的二次給水加壓泵站為例子,，該系統(tǒng)的主要設備配置如下：
PLC-變頻器和軟啟動器控制系統(tǒng)由1個PLC控制站,、2臺變頻器、2臺軟啟動器,、壓力變送器,、綜合保護器、液位計及4臺潛水泵等組成,，如圖1,。4 臺水泵中2臺大泵的流量是5000m3/h，電機為150kW,；2臺小泵流量3000m3/h,；電機為85kW。兩臺變頻器控制1大1小的水泵,，兩臺軟啟動器控制另外兩臺水泵,。在出水總管上安裝有壓力變送器探測管網(wǎng)的壓力，在清水蓄水池裝有液位計,，檢測水池的液位并將信號送至PLC,。每臺潛水泵機都配有1臺的綜合保護器（安裝在變頻器或軟啟動機柜內），它收集機組的軸承溫度,、繞組溫度,、漏水報警信號、絕緣信號等。
具體工作原理：
本二次給水加壓泵站的設計按一大一小的正常運行方式運行,，由一臺變頻器和一臺軟啟動器工作,，根據(jù)管網(wǎng)的壓力增加或減少運行泵的數(shù)量，有手動和自動兩種工作方式：
（1）手動工作方式
每臺變頻器柜和軟啟動柜在面板上都有手動/自動轉換按鈕,，當打在“手動”檔時,，可通過柜面的控制按鈕進行控制，工作人員可以根據(jù)實際情況現(xiàn)場決定開/停水泵,，并設為最優(yōu)先控制級,，不受PLC或控制室的控制，以保證檢修或出現(xiàn)故障時的安全使用,。
（2）自動工作方式
2.1一大一小的運行方式
根據(jù)區(qū)域供水條件的要求,，加壓站的常規(guī)供水流量按一大一小運行流量設計，即1臺大的變頻器加1臺小軟啟動器或1臺小的變頻器加1臺大的軟啟動器,，保證有1臺的變頻器工作,。當用水處于高峰時，用水量增時,，管網(wǎng)的壓力就會降低,，安裝在出口處的壓力變送器就把壓力信號傳送到變頻器，變頻器與給定的壓力（可通過電位器或PLC給定）相比較,，通過內部PID運算,，經(jīng)過一定時間的延時，如壓力繼續(xù)降低,，則變頻器調節(jié)輸出頻率,，提高水泵的轉速，直至壓力升高到給定值,，然后繼續(xù)穩(wěn)定工作,。如在延時時間內，管網(wǎng)的壓力恢復,，則輸出頻率不變,。如用水量小，壓力上升,，同樣變頻自動調節(jié)輸出頻率,，直至達到壓力穩(wěn)定為止。這樣,，給定壓力—變頻器—反饋壓力—給定壓力就形成了單循環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng),，通過調節(jié)變頻器輸出頻率的來調節(jié)水泵的轉速，達到恒壓供水的目的,。
2.2多泵或單泵運行方式
當系統(tǒng)在一大一小運行達到滿負荷時,，即變頻器工作在工頻50Hz時,，PLC即可對其進行計時，若在一定的時間段內,，壓力仍小于給定的壓力,，PLC就自動啟動另處一臺變頻器或軟啟動器，變頻器再自動調節(jié)輸出頻率,，直到壓力達到給定值,，如運行的變頻器輸出頻率已在50Hz，壓力還達不到要求,，則要啟動最后一臺水泵,，直至壓力上升到給定值,。
而當系統(tǒng)在一大一小的方式運行,，而變頻器的輸出頻率低于某一值（一般為30Hz左右）時，管網(wǎng)的壓力仍高于給定的壓力,，PLC也自動啟動計時器,，在一定的時間段內，如果壓力仍高于給定值,，PLC就自動停止軟啟動器的運行,，由單臺的變頻器運行，直至壓力降低為止,。
2.3二次給水加壓泵站PLC的工作
PLC在本系統(tǒng)中主要通過RS485通信接口讀取變頻器,、軟啟動器上傳的頻率、壓力及各水泵的故障信息等,，并依此對水泵的開/停進行控制,，同時記錄每臺水泵的運行時間，對高低壓配電系統(tǒng)如絕緣,、過壓,、過流等監(jiān)測。
2.4故障的處理
在二次給水加壓泵站的設備不多,，所以最主要的故障來源于潛水泵和變頻器或軟啟動器本身,。由于每臺的潛水泵都由配有單獨的綜合保護器，當潛水泵發(fā)生故障如軸承溫度,、繞組溫度,、漏水、絕緣報警時,，綜合保護器就會根據(jù)故障的類型,、或輕重程度決定是否先停止運行該潛水泵，同時將故障信號傳到變頻器或軟啟動器,，再通過變頻器或軟啟動器RS485接口報知PLC,，在PLC系統(tǒng)發(fā)出停止信號和發(fā)出聲光報警，以通知工作人員及時處理。而變頻器或軟啟動器本身故障時,，也通過RS485的接口上傳故障信號至PLC,，PCL發(fā)出報警信號并自動發(fā)出停止信號。
三,、二次給水加壓泵站系統(tǒng)主要設備的配置及PLC軟件設計
（1）變頻器和軟啟動器的配置
在一般的控制系統(tǒng)中變頻器的輸出頻率是通過PLC來控制,，即由PLC采集壓力信號，并進行PID運算,，然后再輸出頻率信號,，變頻器根據(jù)此信號來決定輸出。在本系統(tǒng)中采用了變頻器自身控制的方法,，變頻器用的是CFC-1000系列產(chǎn)品,，軟啟動器用的也是施耐德CMC-S系列產(chǎn)品，這種型號的變頻器內部自帶PID調節(jié)器采用了優(yōu)化算法,，它可以接受現(xiàn)場壓力傳感器的4-20mA的標準模擬信號,，與給定的壓力參數(shù)比較，調節(jié)輸出,，平穩(wěn)地控制了管網(wǎng)的壓力,。由于PID運算在變頻器內部，就可省去了對PLC存儲容量 和PID算法的編程,，降低了成本,，提高了生產(chǎn)效率。
（2）PLC控制系統(tǒng)的配置
由于PLC在本系統(tǒng)中只承擔“總監(jiān)總控”的角色,，而且PLC與變頻器和軟啟動器的通信是通過RS485接口進行,，所以配置較為簡單，除CPU模塊,、通信模塊,、電源模塊外，只配置了16點的開關量輸入模塊1塊,，8點模擬量輸入模塊1塊,，主要的輸入信號來源于配電系統(tǒng)中的開閘合閘、手動/自動,、電流,、電壓、有功功功率,、無功功率等,，所以對PLC的配置要求不高。
（3）PLC軟件的設計
3.1開停泵的程序
根據(jù)出水管壓力和水池的水位高低來確定開泵臺數(shù),，實現(xiàn)恒壓控制,。即當出水管壓力低于設定壓力時,，增加開泵的臺數(shù)；當出水管壓力高于設定壓力時,，減少開泵的臺數(shù),。
3.2系統(tǒng)控制和報警記錄程序
系統(tǒng)的總控制由PLC來完成，記錄每一臺機組的運行時間,，當達到一定時間段時,，按“先投先切”和“先切先投”的方式，自動輪流切換,。PLC還接受變頻器,、軟啟動器和潛水泵的報警信號，并按情況決定是否停止該機組的運行,，并把報警時間,、類型等信息記錄，以便日后的查詢,。
四,、二次給水加壓泵站系統(tǒng)的優(yōu)點
本二次給水加壓泵站系統(tǒng)由于采用了PLC+2變頻器+2軟啟動器的控制方式,，與相應的PLC+4臺變頻器控制的系統(tǒng)相比,，用戶節(jié)省了給每臺水泵配置變頻器大成本（畢竟變頻器比軟啟動器貴好多），而且PLC配置低,，程序簡單,，也同樣也達到由單臺運行到多臺運行采用變頻控制的多種運行方式，達到恒壓供水的目的,。由于變頻器的運用,，也沒有了因為電氣設備頻繁的啟停操作而導致的壽命減短的問題。因此,，該系統(tǒng)具有了節(jié)資,、節(jié)能、節(jié)水的目的,。
五,、結束語
在供水系統(tǒng)中目前廣泛地采用了變頻調速的方法，也有很多的控制方法,，但最終的目的也是只有一個：即恒壓又節(jié)資,、節(jié)能。相信隨著技術的不斷更新和成熟,，也不斷有新的方法出現(xiàn),，本文者只是根據(jù)所在的公司在二次給水加壓泵站的應用實例寫出，希望借此能同大家共同交流和探討.
- 上一篇：2014城市供水條例詳細說明及規(guī)范 2014/5/7
- 下一篇：變頻水泵控制柜主要技術指標及功能 2014/5/7
