PLC-變頻器和軟啟動器在節(jié)電型疊壓給水設備中的應用
PLC-變頻器和軟啟動器在節(jié)電型疊壓給水設備中的應用
隨著我國經濟的高速發(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 須遠離污染源,都設在了水源的上游,從而導致供水管網過長,在管網的末端水壓過低,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末端的節(jié)電型疊壓給水設備在城市供水系統(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,供水加壓站的設計即要滿足較大負荷(用水量)運行,又要避免負荷變化引起的管網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節(jié)電型疊壓給水設備系統(tǒng)的應用,它能很好地解決了上述的問題。
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。
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,工作人員可以根據實際情況現(xiàn)場決定開/停水泵,并設為較優(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。
根據區(qū)域供水條件的要求,節(jié)電型疊壓給水設備的常規(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節(jié)電型疊壓給水設備多泵或單泵運行方式
當節(jié)電型疊壓給水設備系統(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,則要啟動末后一臺水泵,直至壓力上升到給定值。
而當節(jié)電型疊壓給水設備系統(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。
2.3PLC的工作
PLC在本節(jié)電型疊壓給水設備系統(tǒng)中主要通過RS485通信接口讀取變頻器、軟啟動器上傳的頻??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
節(jié)電型疊壓給水設備不多,所以較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、節(jié)電型疊壓給水設備系統(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,變頻器根據此信號來決定輸出。在本節(jié)電型疊壓給水設備系統(tǒng)中采用了變頻器自身控制的方法,變頻器用的是CFC-1000系列產品,軟啟動器用的也是施耐德CMC-S系列產品,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,提高了生產效率。
(2)PLC控制系統(tǒng)的配置
由于PLC在本節(jié)電型疊壓給水設備系統(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
節(jié)電型疊壓給水設備系統(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、節(jié)電型疊壓給水設備系統(tǒng)的優(yōu)點
本系統(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( 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
在節(jié)電型疊壓給水設備系統(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 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??應用實例寫出,希望借此能同大家共同交流和探討。
中贏節(jié)電型疊壓給水設備介紹特點■
變頻恒壓供水設備可替代高位水箱、水塔,壓力相對穩(wěn)定,避免水泵頻繁啟動,高效節(jié)能,噪音低。滬龍變頻恒壓供水設備按照國家消防標準《高層民用建筑設計防火規(guī)范》及公安部消防標準《消防氣壓供水設備的性能要求和試驗方法》進行設計開發(fā)。
變頻恒壓供水設備產品采用CAD設計中心、三維模擬制造設計系統(tǒng)進行新產品開發(fā)設計,優(yōu)化產品結構,保證了新產品研發(fā)的質量和速度。
供水設備的泵體可采用鑄鐵、球鐵、碳鋼、合金鋼、不銹鋼等材料鑄造,另可根據用戶特殊需求定制生產。變頻恒壓供水系統(tǒng)廣泛應用于水利、建筑、消防、電力、環(huán)保、石油、化工等各個領域。
中贏節(jié)電型疊壓給水設備簡介:
中贏節(jié)電型疊壓給水設備普遍設置了消除負壓的功能,以避免干擾市政管網的壓力。但其功能的實現(xiàn)是靠泵前具有斷流功能的調節(jié)罐。當用水量大于市政供水量時,調節(jié)罐上的真空破壞裝置開啟,空氣進入水箱,使原本封閉的調節(jié)罐變?yōu)閿嗔魉洹5牵捎谥苯庸┧O備上實現(xiàn)斷流功能的真空破壞裝置是暴露性裝置,用戶可以人為調節(jié),當用戶將其開啟功能取消時,調節(jié)罐便失去了斷流功能成為了真空裝置,直接供水設備的消除負壓功能即無法實現(xiàn),對供水安全構成嚴重威脅。
中贏節(jié)電型疊壓給水設備具有斷流功能,它實質上就不可能是全封閉運行,依然存在著空氣進入供水系統(tǒng)污染水質的可能性。
中贏節(jié)電型疊壓給水設備產品標準和工程規(guī)程的制定。標準的制定會推進技術的發(fā)展和技術的輸出,標準也會起到導引市場和技術發(fā)展,規(guī)范行業(yè)發(fā)展的作用。
設備初次運行時,先根據當?shù)刈詠硭芫W進水壓力較低限值設定壓力保護值;設備通電置于自動工作狀態(tài)。徽機控制系統(tǒng)實時檢測自來水壓力與用戶管網供水壓力。
用水低峰時,當自來水管網供水量足、供水壓力 滿足用戶管網壓力要求,徽機控制系統(tǒng)控制水泵進入睡眠狀態(tài)或由穩(wěn)壓系統(tǒng)進入、保壓狀態(tài),用戶的用水均從設備旁路直通管直接供給用戶,節(jié)能99.99999%。
用水高峰時,當自來水管網供水量足、壓力不足時,徽機控制系統(tǒng)根據水泵進水口的自來水進水壓力和用戶所需用水量,變頻軟啟動水泵,疊壓補充不足部分,差多少,補多少,即充分利用自來水管網原有壓力,又確保用戶所需壓力恒定。
當自來水管網供水壓力下降到事先設定的保護壓力值時,徽機控制系統(tǒng)通過限壓保護裝置,保證自來水管網供水壓力不再下降、底層直供水用戶管網壓力不破壞,加壓用戶的水量又能夠滿足。
當自來水管網供水不足、壓力又不足時,設備通過微機控制系統(tǒng)、防負壓裝置和限壓保護裝工協(xié)同工作,確保在不對自來水管網產生負壓的前提下向用戶供水。
當系統(tǒng)停電時,恢復自來水管網自然供水;來電時,自動喚醒設備。
當自來水管網 全停水,系統(tǒng)自動停機;來水時,恢復正常運行。
1.采用無負壓控制器時刻監(jiān)測市政管網及補償罐中的壓力,當自來水壓力不足時,無負壓控制器開始工作,保證市政管網的水壓不受影響。
2.采用能量儲存器開始工作,保證罐中的水能夠較大程度的補償?shù)接脩艄芫W中,抑制負壓產生,保證不對市政管網產生任何影響。
3.采用儲能與釋放調節(jié)裝置雙向補償器可自動對自來水管網進行持續(xù)水量補償,還可以對用戶管網起壓穩(wěn)壓補償?shù)淖饔茫_保該設備對自來水管網不產生負壓。
4.特別的三腔分腔補水技術正適應了新的供水模式的發(fā)展的需求,能夠保證在用水高峰期較大程度的把無負壓穩(wěn)壓罐中的水補償給用戶,以保障高區(qū)用戶的正常用水。
中贏節(jié)電型疊壓給水設備造型說明:
中贏節(jié)電型疊壓給水設備造型是根據用戶自來水管線.壓力與流量.用戶實際用水量.用戶實際用水量.建筑物的高度等數(shù)據來確定的.設備表用的調節(jié)器容積是按照自來水流量滿足要求的情況下估算的.如果自來水管路很細.流量不能滿足用水高峰期的用水要求.需要重新計算調節(jié)器的容積.推薦公式如下:
V容積=(Q出-Q進)△t
Q進=一天較高用水高峰期自來水進水量
Q出=一天較高用水高峰期用戶用水量
t=較大用水高峰期持續(xù)時間
中贏節(jié)電型疊壓給水設備技術指標
1、供水流量 0—1500 M3/H 揚程
2、控制電機功率 0.75---1500KW
3、供水戶數(shù) 10—10000戶
4、壓力控制范圍 0.15—1.6MPa
5、平均節(jié)電率 30—60%
6、控制原理 正弦波PWM或空間矢量SVPWM
7、運行方式 單泵或多泵自動切換
8、控制方式 可編程和PID控制
9、過載能力 150% 60秒
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