變頻恒壓供水系統(tǒng)方案的設計與選擇
變頻恒壓供水系統(tǒng)方案的設計與選擇
一、引言
在水源地內(nèi),多眼井星羅棋布在水庫上。為了確保供水生產(chǎn)的安全、可靠、連續(xù)。針對水廠制水過程的特點和控制系統(tǒng)的功能要求,我們采用基于西門子PLC的恒壓力供水系統(tǒng)。
二、變頻恒壓供水系統(tǒng)編程控制器概述
PLC即可編程控制器,是一種以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。國際電工委員會(IEC)對PLC曾作了如下定義:“PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程。PLC及其有關設備,都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體。易于擴充其功能的原則設計?!边@段話完全道出TPLC的特點和應用領域。其主要有以下特點:
1.可靠性高。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對控制設備安全可靠性的要求,PLC采用了微電子技術,大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成。
2.環(huán)境適應性強。PLC具有良好的環(huán)境適應性,可應用于十分惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。在電源瞬間斷電的情況下,仍可正常工作,具有很好的抗宅間電磁干擾的能力,它一般對環(huán)境溫度要求也不高。在環(huán)境溫度-20至65度、相對濕度為35%至85%情況下仍可正常工作。
3.靈活通用。在完成一個控制任務時,PLC具有很高的靈活性。首先,PLC產(chǎn)品L三經(jīng)系列化,結(jié)構形式多種多樣,在機型上又很大的選擇余地。其次同一機型的PLC其硬件構成具有很大的靈活性,用戶可以根據(jù)不同任務的要求,選擇不同類型的輸入輸出模塊或特殊功能模塊組成不同硬件結(jié)構的控制裝置。
4.使用方便、維護簡單。PLC控制的輸入輸出模塊。特殊功能模塊都具有即插即卸功能,連接十分容易。對于邏輯信號,輸入輸出均采用開關方式,不需要進行電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動放大;對于模擬信號,輸入輸出均采用傳感器儀表和驅(qū)動設備的標準信號。各個輸入和輸出模塊與外部設備的連接十分簡單。整個連接過程僅需要一把螺釘旋具即可完成。
三、變頻恒壓供水系統(tǒng)控翻方案的設計與選擇
變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有壓力傳感器、壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、水泵機組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的設計任務是利用恒壓控制單元饅變頻器控制一臺水泵或循環(huán)控制多臺水泵,實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機的軟起動以及變頻水泵與J:頻水泵的切換,同時還要能對運行數(shù)據(jù)進行傳輸。根據(jù)系統(tǒng)的設計任務要求,結(jié)合系統(tǒng)的使用場所,有以下方案可供選擇:
1.有供水專用的變頻器+水泵機組+壓力傳感器。這種控制系統(tǒng)結(jié)構簡單,它將PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器供水基板上,通過設置指令代碼實現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能。它雖然簡化了電路結(jié)構.降低了設備成本,但對壓力設定和壓力反饋值的顯示比較麻煩,無法自動實現(xiàn)不同時段的不同恒壓要求,在調(diào)試時,PID調(diào)節(jié)參數(shù)的系統(tǒng)優(yōu)化比較困難。調(diào)節(jié)范圍小,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài),動態(tài)性能不易保證。其輸出接口的擴展功能缺乏靈活性,數(shù)據(jù)通信困難,并且限制了帶負載的容量,因此僅適用于要求不高的小容量場合。
2.通用變頻器+單片機(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+人機界面+壓力傳感器。這種方式控制精度高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便,具有較高的性能價格比,但開發(fā)周期長,程序一旦固化,修改較為麻煩,因此現(xiàn)場調(diào)試的靈活性差,同時變頻器在運行時,將產(chǎn)生干擾。變頻器的功率越大,產(chǎn)生的干擾越大,所以必須采取相應的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)適用F某一特定領域的小容量的變頻恒壓供水。
3.通用變頻器+PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+組態(tài)軟件十壓力傳感器。這種控制方式靈活方便,具有良好的通信接口,町以方便地與其他的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換:通用性強,由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化,用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同的控制系統(tǒng)。在硬件設計上,只需確定PLC的硬件配置和UO的外部接線,當控制要求發(fā)生改變時,可以方便地通過Pc機來改變存儲器中的控制程序,所以現(xiàn)場調(diào)試方便。通過對以上這幾種方案的比較和分析,可以看出“變頻器主電路++PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)十組態(tài)軟件十壓力傳感器”的控制方式更適合于本系統(tǒng)。這種控制方案既有擴展功能靈活方便、便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點,又能達到系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求。
四、變頦恒壓供水控制器性能特點
1.高效節(jié)能。優(yōu)化的節(jié)能控制軟件,使水泵實現(xiàn)最大限度地節(jié)能運行。由電機學公式可知。系統(tǒng)電機功耗與電機轉(zhuǎn)速成立方關系,在壓力不變時。水泵出水量與電機轉(zhuǎn)速成上E比。本設備采用恒壓量:r作方式。當用水量減小時,系統(tǒng)保持管嗍恒壓,通過降低水泵轉(zhuǎn)速來減少供水量,耗電量按立方特性降低。根據(jù)實際用水情況設定管網(wǎng)壓力,自動控制水泵出水量,減少了水的跑、漏現(xiàn)象。
2.設備投資省、占地面積小。本系統(tǒng)與其它供水方式比較,由于主要設備只是控制柜及水泵,省去了大量的設備占地面積,從而大幅度節(jié)省了上建投資,而且就設備本身而言,供水量越大,采用變頻恒壓供水設備的價格優(yōu)勢就越顯著。
3.設備運行合理、可靠性高、配置靈活。采用閉環(huán)調(diào)節(jié)控制技術,達到了恒壓供水,避免了由于超壓供水造成的電能浪費。變頻器采用軟起動工作方式,消除了直接起動對電網(wǎng)的沖擊和干擾,徹底避免了水泵啟動時大電流和水壓突增的情況,減少對供電電網(wǎng)的沖擊,降低了電機及電氣元件的故障率。
4.聯(lián)網(wǎng)功能。采用全中文工控組態(tài)軟件一Kingview,實時監(jiān)控各個站點,如電機的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個站點的用電量,累積每臺泵的出水量,同時提供各種形式的打印報表,以便分析統(tǒng)計。
5.減少污染。由于變頻恒壓調(diào)速宜接從水源供水,減少了原有供水方式的二次污染,防止了很多傳染疾病的傳染源頭。
五、變頻恒壓供水設備的應用場合
1.居民區(qū)、住宅樓、村鎮(zhèn)的集中生活供水系統(tǒng);
2.高層建筑、賓館、飯店等生活供水系統(tǒng);
3.綜合市場、寫字樓、商務樓宇的生活供水系統(tǒng):
4.自來水廠、供水加壓泵站;
5.工礦企業(yè)的生產(chǎn)、生活供水、恒壓流量供水工藝流程等。
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