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        關(guān)于變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論分析

        2020-10-14 23:13:00王建榮陳曉磊
        視界觀·下半月 2020年6期
        關(guān)鍵詞:可編程控制器變頻調(diào)速

        王建榮 陳曉磊

        摘 要:變頻恒壓供水控制系統(tǒng),采用變頻調(diào)速運(yùn)行方式,根據(jù)水壓的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和加減泵,實(shí)現(xiàn)恒壓供水。

        關(guān)鍵詞:可編程控制器;變頻調(diào)速;恒壓供水

        在居民生活用水、工業(yè)用水、各類自來水廠、油田、油庫、鍋爐定壓供熱和恒壓補(bǔ)水噴淋及消防等供水系統(tǒng)中,如果采用傳統(tǒng)的水塔、高位水箱、氣壓增壓等設(shè)備,不單占地面積和設(shè)備投資大,維護(hù)困難,且不能滿足高層建筑、工業(yè)、消防等高水壓、大流量的快速供水需求。另一方面,由于供水的量的隨機(jī)性,采用傳統(tǒng)方法難以保證供水的實(shí)時(shí)性,且水泵的選取往往是按最大供水量來確定,而高峰用水時(shí)間較短,這樣水泵在很長一段時(shí)間內(nèi)有較大余量,不僅水泵效率低,供水壓力不穩(wěn),而且造成大量電力浪費(fèi)。 而基于PLC和變頻器采用串行總線方式通訊的變頻恒壓供水系統(tǒng), 采用變頻調(diào)速方式,自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速,保持供水壓力的恒定。在用水低谷時(shí)投入小流量泵,降低電能損耗。當(dāng)變頻器故障時(shí),仍能自動(dòng)運(yùn)行,保證不間斷供水,同時(shí)故障消除后能自動(dòng)起動(dòng),實(shí)現(xiàn)無人值守全自動(dòng)運(yùn)行。這種可編程控制器控制的變頻恒壓供水系統(tǒng),它既能解決人工操作的繁雜勞動(dòng)和精神壓力,又能節(jié)約能源。

        變頻恒壓供水控制系統(tǒng)有 PLC控制器、觸摸屏顯示器、變頻調(diào)速器、壓力變送器、水位變送器、交流接觸器等其它電控設(shè)備,以及三臺水泵(水泵數(shù)量可以根據(jù)需要設(shè)置)和一臺小流量泵等構(gòu)成。供水系統(tǒng)總出水管上安裝壓力變送器,檢測水壓力。蓄水池安裝液位變送器,PLC具有模擬量輸入檢測模塊,檢測壓力變送器和液位變送器輸出的信號,將檢測的壓力信號與設(shè)定的壓力信號經(jīng)過控制系統(tǒng)運(yùn)算后,通過控制變頻器的輸出頻率,來調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,保持供水壓力的恒定。,這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的壓力閉環(huán)系統(tǒng):自動(dòng)檢測水池水位信號與設(shè)定的水位低限比較,輸出水位低報(bào)警信號或直接停機(jī)。觸摸屏顯示器可以顯示電源電壓、電流、變頻器輸出頻率、實(shí)際供水壓力、設(shè)定供水壓力和各泵的工作狀態(tài)等信息;可以通過觸摸屏在線修改設(shè)定供水壓力和控制水泵的運(yùn)行。該系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能,尤其是強(qiáng)電邏輯硬件互鎖功能,能正常供水,還可以做到無人值守。

        該系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式。選擇手動(dòng)運(yùn)行方式時(shí),按啟動(dòng)按鈕泵或停止按鈕,可根據(jù)需要而分別啟停各水泵。這種方式僅供檢修或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)時(shí)使用。在自動(dòng)運(yùn)行方式下開始啟動(dòng)運(yùn)行時(shí),首先檢測水池水位,如果水池水位符合設(shè)定水位要求,一號泵變頻交流接觸器吸合,電機(jī)與變頻器連通,變頻器輸出頻率從 0赫茲開始上升,此時(shí)壓力變送器檢測壓力信號反饋給PLC,經(jīng)PLC運(yùn)算后,控制變頻器的頻率輸出;如壓力不夠,則頻率上升到50赫茲,延時(shí)一定時(shí)間后,將一號泵切換為工頻,二號泵變頻交流接觸器吸合,變頻啟動(dòng)二號水泵,頻率逐漸上升,直至出水壓力達(dá)到設(shè)定壓力,以此類推,增加水泵。

        如果用水量減小,出水壓力超過設(shè)定壓力,則 PLC控制變頻器 ,降低輸出頻率,減少出水量來穩(wěn)定出水壓力 .如果變頻器輸出頻率低于某一設(shè)定值(水泵出水頻率一般為25赫茲),而出水壓力仍高于設(shè)定壓力值時(shí),PLC開始計(jì)時(shí),若在一定時(shí)間內(nèi),出水壓力降低到設(shè)定壓力,PLC放棄計(jì)時(shí),繼續(xù)變頻調(diào)速運(yùn)行;若在一定時(shí)間內(nèi)出水壓力仍高于設(shè)定壓力,根據(jù)先投先停的原則,PLC將停止正在運(yùn)行的水泵中運(yùn)行時(shí)間最長的工頻泵,直至出水壓力達(dá)到設(shè)定值。對于國居民生活供水和其他用水時(shí)段性較強(qiáng)的供水系統(tǒng),可設(shè)置一臺小流量水泵。

        在自動(dòng)供水的過程中,PLC實(shí)時(shí)檢測水池水位。若水位低于設(shè)定的報(bào)警水位時(shí),蜂鳴器發(fā)出缺水報(bào)警信號;若水位低于設(shè)定的停機(jī)水位時(shí),停止全部水泵工作,防止水泵干抽,并發(fā)出停機(jī)報(bào)警信號;若水池水位高于設(shè)定的水池上限水位時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)斷水池給水管電動(dòng)閥門。

        有時(shí)電源會(huì)突然斷電,若無人值班,恢復(fù)供電后熱系統(tǒng)無法啟動(dòng)會(huì)造成斷水,為此,本系統(tǒng)設(shè)置了通電后自動(dòng)變頻啟動(dòng)方式。在電源恢復(fù)后,PLC會(huì)發(fā)出指令,蜂鳴器發(fā)出警告,然后按自動(dòng)運(yùn)行方式變頻啟動(dòng)一號泵,直到穩(wěn)定的運(yùn)行至給定水壓值。當(dāng)出現(xiàn)消防報(bào)警信號時(shí),系統(tǒng)立即按照消防壓力運(yùn)行。

        當(dāng)變頻器突然發(fā)生故障,蜂鳴器報(bào)警,PLC發(fā)指令使全部水泵停機(jī),然后一號泵工頻運(yùn)行,經(jīng)一定延時(shí)后根據(jù)壓力變化情況,再使二號泵工頻運(yùn)行。此時(shí),PLC切換泵是根據(jù)實(shí)際水壓的變化在工頻泵間切換。當(dāng)出現(xiàn)水池?zé)o水停機(jī),電動(dòng)機(jī)欠壓、過壓、錯(cuò)相、電機(jī)故障等情況時(shí),蜂鳴器均能發(fā)出警報(bào)聲。條件許可時(shí), 還可添加控制模塊,在變頻器、電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí),能通過遠(yuǎn)程通信口撥打叫值班人員電話,通知有關(guān)人員前來維修,所有故障解決恢復(fù)正常后,自啟動(dòng)前也要發(fā)出報(bào)警信號。

        總之,變頻恒壓供水控制系統(tǒng),采用變頻調(diào)速運(yùn)行方式,根據(jù)水壓的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和加減泵,實(shí)現(xiàn)恒壓供水,節(jié)能降耗。況且系統(tǒng)增加了小流量泵,能延長主泵電動(dòng)機(jī)的使用壽命。變頻器故障后仍能自動(dòng)運(yùn)行,基本保證不間斷供水,同時(shí),采用 PLC與變頻器通訊的方式控制變頻器運(yùn)行,具有一定的先進(jìn)性。

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