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PLC控制的變頻增壓供水系統(tǒng)

2013/5/8 12:19:30??????點(diǎn)擊:

PLC控制的變頻增壓供水系統(tǒng)


      生活小區(qū)有近千用戶,現(xiàn)在的供水系統(tǒng),,在用水量大的時(shí)間段,,出現(xiàn)嚴(yán)重的供水不足,,水壓下降,嚴(yán)重影響住戶的生活質(zhì)量?,F(xiàn)變頻增壓供水系統(tǒng)采用水泵定速控制,,通過改變閥門的大小的方法調(diào)節(jié)流量和壓力,以達(dá)水壓恒定,。這種方式在運(yùn)行中存在以下問題,。

 

  1.人工操作存在調(diào)節(jié)滯后,整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性差,,自動(dòng)化程度低,,使得溢水管經(jīng)常排水造成資源浪費(fèi);

 

  2.水泵定速運(yùn)行,,不僅造成電能的浪費(fèi),,而且由于泵長期高速運(yùn)行,易使軸承損壞,,影響泵的使用壽命,,且備用水泵出現(xiàn)過銹死的現(xiàn)象;

 

  3.每年夏天用水高峰時(shí)段水壓不能得到保證,,當(dāng)出現(xiàn)了突發(fā)性電網(wǎng)故障時(shí),由于水量不足給住戶生活造成不便,;

 

  為了提供恒壓供水,,因而對生活小區(qū)供水系統(tǒng)進(jìn)行改造就顯得非常重要。

 

  系統(tǒng)要求:

 

  1.原供水系統(tǒng)

  原供水系統(tǒng)采用兩臺(一臺備用)7.5KW電機(jī)控制水塔水位,,通過改變閥門的大小的方法調(diào)節(jié)流量和壓力,,以達(dá)到調(diào)節(jié)水壓供水,系統(tǒng)中電機(jī)采用硬啟動(dòng),,且供水中只有一種壓力,。

 

  2.改造后變頻增壓供水系統(tǒng)要求

 

  (2)水泵工作時(shí)可由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)換為工頻運(yùn)行,也可由工頻運(yùn)行轉(zhuǎn)換為變頻運(yùn)行,,工頻運(yùn)行與變頻運(yùn)行之間有連鎖控制,。

 

  (3)當(dāng)電機(jī)由變頻運(yùn)行切換至工頻電網(wǎng)運(yùn)行和由工頻電網(wǎng)切換到變頻器電動(dòng)運(yùn)行時(shí), 須有一,,定的延,,時(shí),進(jìn)行速度穩(wěn)定后接觸器才自動(dòng)合閘,,以防止操作過電壓和電機(jī)高速產(chǎn)生的感應(yīng)電勢損壞電力電子器件,。

 

  (4) 具有自動(dòng)、穩(wěn)定,、節(jié)能,、經(jīng)濟(jì)等,。

 

  變頻增壓供水系統(tǒng)改造方案確定及系統(tǒng)的構(gòu)成

 

  1.改造方案

  (1)根據(jù)系統(tǒng)節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的要求選用三臺10KW電機(jī)控制三臺水泵進(jìn)行供水,。其中一臺備用,,當(dāng)用水高峰時(shí)兩臺水泵運(yùn)行以滿足水壓要求,用水低峰時(shí)一臺水泵運(yùn)行,,實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的,。

 

  (2)選用PLC、變頻器,、壓力傳感器,、時(shí)控開關(guān)作為控制單元,實(shí)現(xiàn)出水管網(wǎng)壓力的自動(dòng)化控制,,水泵之間的自動(dòng)切換和閥門的自動(dòng)開關(guān)等,,大幅度提高設(shè)備的自動(dòng)化水平和可靠度。

 

  2.變頻增壓供水系統(tǒng)構(gòu)成

  變頻器是調(diào)速核心設(shè)備,,其主要作用是通過改變輸出電源頻率而對電機(jī),,水泵實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速,達(dá)到隨用水量變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī),、水泵轉(zhuǎn)速,,使管網(wǎng)保持恒壓的目的。另外,,系統(tǒng)通過軟硬件實(shí)現(xiàn)過壓過流過熱等較齊全的保護(hù)功能,,以及對電機(jī)實(shí)施熱啟動(dòng),每臺水泵均具有變頻,,手動(dòng)等操作功能,。從而,根據(jù)用水所需的壓力來調(diào)節(jié)電機(jī)速度控制壓力,,達(dá)到節(jié)能的目的

 

  變頻增壓供水系統(tǒng)改造

 

  1.元件選型

 

  (1)時(shí)控開關(guān)選用LT311A型時(shí)控開關(guān),。它為單片機(jī)可編程時(shí)間控制器,具有24個(gè)可預(yù)置的時(shí)間程序,,按順序設(shè)置可組成12對定時(shí)開關(guān),。其中1~8程序組成4對定時(shí)開關(guān)為第,一路輸出,,9~16程序組成4對定時(shí)開關(guān)為第,,二路輸出,17~24程序組成4對定時(shí)開關(guān)為第三路輸出,,若將三路輸出合并為一路使用,,可實(shí)現(xiàn)每天12次開12次關(guān)的定時(shí)控制

 

  (2)壓力傳感器選用PS4型壓力傳感器,該傳感器具有開關(guān)量與模擬量輸出功能,,傳感器的測量范圍為0.3~0.8Mpa,,外形引腳如圖四所示,。其開關(guān)量輸出可通過壓力預(yù)置,當(dāng)檢測到的壓力達(dá)到預(yù)置壓力時(shí)開關(guān)閉合,。

 

  (3) PLC選型:根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)數(shù)選擇,。時(shí)控開關(guān)有三個(gè)時(shí)控輸出信號,再加上啟動(dòng),、停止,,手動(dòng)控制三臺電機(jī)及六個(gè)電磁閥等共計(jì)有22個(gè)輸入點(diǎn),22個(gè)輸出點(diǎn),;另整個(gè)系統(tǒng)對PLC沒有特殊功能指令要求,,因此可選擇經(jīng)濟(jì)小型的FXON-60MR型PLC。

 

  (4)根據(jù)電機(jī)的功率選擇變頻器:電機(jī)功率為10KW,,可選擇日本三菱公司的FR-A540-10KW變頻器,,其變頻器本身具有制動(dòng)功能,可不用外接制動(dòng)元件,。

 

  2.全系統(tǒng)控制

 

  (1)時(shí)間壓力匹配控制

 

 ?、贂r(shí)控開關(guān)時(shí)間設(shè)定:0:00~5:00,11:00~14:00,21:00~24:00為1~6組時(shí)間程序,由第,,一路輸出,;5:00~8:00,14:00~17:00為8~11組時(shí)間程序,由第,,二路輸出,;8:00~11:00,17:00~21:00為17~20組時(shí)間程序由第三路輸出。然后接于PLC輸入端的X10,、X11、X12端子,。

 

 ?、趬毫υO(shè)置分別為0.38MPa、0.5MPa,、0.47MPa,、0.52MPa、0.48MPa,、0.53MPa,、0.42MPa,其實(shí)現(xiàn)可通過PLC輸出的開關(guān)量信號來控制變頻器2端子輸入電壓大小以達(dá)到實(shí)現(xiàn)的目的

 

 ?、圩冾l器在某一時(shí)段給定壓力后,,與壓力傳感器檢測到的壓力信號反饋到變頻器的4端子進(jìn)行比較,可隨時(shí)調(diào)整變頻器輸出頻率,,以達(dá)到實(shí)際壓力與給定壓力相等,,從而實(shí)現(xiàn)了變頻器的PID控制,。

 

  (2)變頻運(yùn)行與工頻運(yùn)行的轉(zhuǎn)切換

  當(dāng)電機(jī)的變頻供電頻率上升到工頻運(yùn)行時(shí),則PLC控制繼電器斷開變頻器的供電,,直接由電網(wǎng)進(jìn)行供電,,當(dāng)供水管壓力還達(dá)不到要求時(shí),第,,二臺電機(jī)變頻啟動(dòng)運(yùn)行,。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測情況有如下特點(diǎn):當(dāng)壓力達(dá)到0.5Mpa時(shí)變頻器輸出頻率為工頻,此時(shí)要求將變頻運(yùn)行切換成電網(wǎng)供電運(yùn)行,。其實(shí)現(xiàn)是將壓力傳感器設(shè)定值為50Hz,,通過傳感器開關(guān)量的輸出來控制PLC,實(shí)現(xiàn)電機(jī)變頻與電網(wǎng)運(yùn)行的切換,。

 

  5)變頻器程序設(shè)置如下:

  Pr79=2,;(操作模式選擇外部操作模式)

  Pr128=20;(PID控制動(dòng)作選擇負(fù)反饋)

  Pr129=300%,;(PID比例范圍)

  Pr130=180s,;(PID積分時(shí)間)

  Pr134=3s;(PID微分時(shí)間)

  Pr1=10Hz,;(下限頻率)

  Pr2=50Hz,;(上限頻率)

  Pr904=0mA;0Hz;(傳感器輸出校正)

  Pr905=16mA;50Hz,;(傳感器輸出校正)

 

  結(jié)束語:

  采用該P(yáng)LC控制的變頻增壓供水系統(tǒng)肯定能保證小區(qū)用戶的用水,,同時(shí)很大程度上降低了維修的勞動(dòng)強(qiáng)度和延長了設(shè)備的使用壽命,實(shí)現(xiàn)了真正的自動(dòng)控制,,不僅可解決了現(xiàn)供水系統(tǒng)存在的問題,,而且節(jié)能效果顯著。因此,,從節(jié)能和改善用戶的生活條件上有著重大的價(jià)值,。

 

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