1.人工操作存在調(diào)節(jié)滯后,整個系統(tǒng)穩(wěn)定性差,自動化程度低,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,由于水量不足給住戶生活造成不便;
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      技術(shù)頻道

      PLC控制的恒壓變頻供水系統(tǒng)

      1.人工操作存在調(diào)節(jié)滯后,整個系統(tǒng)穩(wěn)定性差,自動化程度低,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,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。  
        二、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,且供水中只有一種壓力。
        2.改造后供水系統(tǒng)要求
      (2)水泵工作時可由變頻運(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)切換到變頻器電動運(yùn)行時,必須有一定的延時,進(jìn)行速度穩(wěn)定后接觸器才自動合閘,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、穩(wěn)定、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)等。
        
        三、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)用水高峰時兩臺水泵運(yùn)行以滿足水壓要求,用水低峰時一臺水泵運(yùn)行,實現(xiàn)節(jié)能目的。
        (2)選用PLC、變頻器、壓力傳感器、時控開關(guān)作為控制單元,實現(xiàn)出水管網(wǎng)壓力的自動化控制,水泵之間的自動切換和閥門的自動開關(guān)等,大幅度提高設(shè)備的自動化水平和可靠度。
        2.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),水泵實現(xiàn)無級調(diào)速,達(dá)到隨用水量變化而自動調(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)實施熱啟動,每臺水泵均具有變頻,手動等操作功能。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
      四、系統(tǒng)改造
        1.元件選型
        (1)時控開關(guān)選用LT311A型時控開關(guān)。它為單片機(jī)可編程時間控制器,具有24個可預(yù)置的時間程序,按順序設(shè)置可組成12對定時開關(guān)。其中1~8程序組成4對定時開關(guān)為第一路輸出,9~16程序組成4對定時開關(guān)為第二路輸出,17~24程序組成4對定時開關(guān)為第三路輸出,若將三路輸出合并為一路使用,可實現(xiàn)每天12次開12次關(guān)的定時控制
      (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。時控開關(guān)有三個時控輸出信號,再加上啟動、停止,手動控制三臺電機(jī)及六個電磁閥等共計有22個輸入點(diǎn),22個輸出點(diǎn);另整個系統(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功能,可不用外接制動元件。
        2.全系統(tǒng)控制
        (1)時間壓力匹配控制
        ①時控開關(guān)時間設(shè)定:0:00~5:00,11:00~14:00,21:00~24:00為1~6組時間程序,由第一路輸出;5:00~8:00,14:00~17:00為8~11組時間程序,由第二路輸出;8:00~11:00,17:00~21:00為17~20組時間程序由第三路輸出。然后接于PLC輸入端的X10、X11、X12端子。
        ②壓力設(shè)置分別為0.38MPa、0.5MPa、0.47MPa、0.52MPa、0.48MPa、0.53MPa、0.42MPa,其實現(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)到實現(xiàn)的目的
      ③變頻器在某一時段給定壓力后,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,可隨時調(diào)整變頻器輸出頻率,以達(dá)到實際壓力與給定壓力相等,從而實現(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,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,第二臺電機(jī)變頻啟動運(yùn)行。根據(jù)現(xiàn)場實測情況有如下特點(diǎn):當(dāng)壓力達(dá)到0.5Mpa時變頻器輸出頻率為工頻,此時要求將變頻運(yùn)行切換成電網(wǎng)供電運(yùn)行。其實現(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控制動作選擇負(fù)反饋)
        Pr129=300%;(PID比例范圍)
        Pr130=180s;(PID積分時間)
        Pr134=3s;(PID微分時間)
        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)  
        五、結(jié)束語:
        采用該P(yáng)LC控制的恒壓變頻供水系統(tǒng)肯定能保證小區(qū)用戶的用水,同時很大程度上降低了維修的勞動強(qiáng)度和延長了設(shè)備的使用壽命,實現(xiàn)了真正的自動控制,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值。


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