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恒压供水系统---宝鸡二电厂家属区

2013-5-1 22:42| 发布者: admin| 查看: 1885| 评论: 0|原作者: 西安优特自动化|来自: 原创

摘要: 一、系统的提出: 传统的水塔供水方式存在很多问题:水的二次污染,用水高低峰的不平衡,管道阀门易损坏,维修保养费用过高等等。 随着控制技术的发展与完善,变频器及PLC在各个行业的应用愈来愈广,PLC与变频器 ...
一、系统的提出:
        传统的水塔供水方式存在很多问题:水的二次污染,用水高低峰的不平衡,管道阀门易损坏,维修保养费用过高等等。
       随着控制技术的发展与完善,变频器及PLC在各个行业的应用愈来愈广,PLC与变频器的可靠性与灵活性得到了用户的认可。该供水系统为典型的一种采用PLC和变频器的恒压供水控制系统,以下分别阐述系统组成、系统功能、工作原理和安全措施。该控制系统在宝鸡二电厂家属区成功运行多年,系统稳定,运行可靠,取得用户的好评。
 
二、系统组成:
       恒压供水控制系统构成如图1所示。供水系统由4台大泵(22 kW)与1台小泵(5.5 kW)组成;控制系统中的PLC由西门子S7-200系列的CPU226、文本显示器TD200组成;变频器采用三菱FR-A540系列,其功率为22 kW。
            


      用户所需的生活用水压力、消防用水压力、运行方式等参数在TD200文本显示器上设定,压力传感器把用户管网压力转换为0~10 V标准信号送进PLC模拟量模块EM235,PLC通过采样程序及PID闭环程序与用户设定压力构成闭环,运算后转换为PLC模拟量输出信号送给变频器,调节水泵电机转速,达到恒压供水的目的。
       该系统有各个泵的运行时间累计功能,通过PLC的数据区保持可以断电记忆。每次起动时先起动1#小泵,当用水量超过一台泵的供水能力时,PLC通过程序实现泵的延时上行切换,切换原则为当前未运行的大泵累计运行时间最少的先投入;当压力超过时,PLC通过程序实现泵的延时下行切换,切换原则为当前正在运行的大泵运行时间最多的先撤出。直到满足设定压力为止。追求的最终目标为压力恒定。
       当供水负载变化时,变频器的输出电压与频率变化自动调节泵的电机转速,实现恒压供水。
       系统还可通过PLC的实时时钟自动定时供水,用户在TD200上设定每天最多6段(段数也可设定)定时供水,比如早上6∶00到8∶30,中午11∶20到1∶30等。
       系统可动态显示各种参数,如设定压力,运行压力,水位高度,运行方式,实时时间,日历,各个泵的运行时间累计(精确到秒),运行状态,故障信息等等。为了不使系统中TD200画面显得死板,在PLC程序中控制TD200中的画面定时切换,动态显示;
       系统还有故障自诊断功能,各泵发生过载、缺相、短路、传感器断线、传感器短路、水位下限、水压超高、水压超低、变频器故障等,都会有声光报警,TD200上同时显示故障类型,通知设备维修人员处理,并可记忆故障发生时间及班次,以便追查原因及相关责任。

三、工作原理
1、手动方式
       手动运行时,可按下按钮起动停止水泵在工频状态下运行,完全脱离开PLC及变频器的控制,该功能主要用在检修及自动系统出现故障时的应急供水方式中。
2、自动方式
       自动运行时,全部泵的运行依程序自动工作。
(1)上行过程
        当在自动运行方式时,按下TD200上的起动软健,系统先起动1#小泵,PLC程序控制模拟量模块EM235给定变频器一固定频率输出,此时若用PID运算输出直接控制变频器(设定压力大,运行压力为零,所以运算输出最大)则变频器依设定的上升时间运行,升速太快,系统冲击很大。等泵运行一会儿,管网压力积累后,再用PID运算输出控制变频器。具体时间和频率与管网系统有关,在现场调试时这两个参数在TD200上设定调整。管网越大,时间越长。
        当1#小泵到达50 Hz后,系统压力仍偏低,则延时一段时间后,系统靠PLC程序把1#泵切换到工频运行,同时由PLC输出一个开关量给变频器的MRS端子,变频器瞬间禁止输出,此时PLC把运行时间最少的泵变频接触器接通后,撤掉禁止输出,相应的泵变频起动运行;延时切断1#小泵,系统中相应的一台大泵变频运行,压力自动调节,若系统压力平衡,则频率稳定在一个相对的范围,若频率到达50 Hz后压力仍然偏低,则再投入一台大泵,比较剩下的泵的累计运行时间,时间少的先行投入,以此类推。注意,上行中,只要有一台大泵运行,则1#小泵要断开,大泵与小泵同时运行时,小泵的效率很低。
(2)下行过程
        当系统压力偏高,变频器运行在18 Hz左右(18 Hz以下泵的效率很低,经验值)时,PLC程序判断运行在工频状态的泵累计运行时间(若只有一台泵不作判断),运行时间最多的泵延时先行撤出,,在撤出的瞬间,PLC控制变频器运行频率在50 Hz,否则系统冲击过大,容易有水垂现象,延时一会儿后,再把PID运算输出投入即可;以此类推。注意:下行过程中,到最后一台大泵运行时,频率在18 Hz左右,系统压力仍然偏高时,则把1#小泵切换到变频运行。这种情况在夜间可能发生,当供水管网很大时,也许没有这个可能性。

四、安全措施
(1)该系统中有泵的工频变频上行切换,为了系统的快速响应,切换时间最好越短越好,切换时时间差很小,所以各个泵的变频接触器与工频接触器最好用可逆接触器,电气线路与PLC程序中也要有互锁功能。以免发生意外短路事故。对系统或变频器造成危害。
(2)变频器上行下行切换时间设定,如果设定值过大,则系统不能迅速对管网的用水量做出反应;如果设定值过小,则可能引起系统频繁的投入泵,撤出泵的动作;为此,PLC程序中必须判断设定压力与运行压力之差,在临界切换状态时,只要不超过允许的误差范围内,不做泵的切换。
具有功能强大、性能稳定、运行可靠等特点,可广泛应用于工业供水、生活供水、消防供水、中央空调系统、供水加压站、集中供热等供水系统。

                                                                                                                                                                                            西安优特自动化工程有限公司

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