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plc恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供水自動(dòng)恒壓控制

 

 

常規(guī)的供水系統(tǒng)采用水泵定速控制,通過改變閥門的大小的方法調(diào)節(jié)流量和壓力,以達(dá)水壓恒定。這種方式在運(yùn)行中存在以下問題。

    (1)人工操作存在調(diào)節(jié)滯后,整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性差,自動(dòng)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(shí)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(shí),由于水量不足給企業(yè)生產(chǎn)造成不便;

 

    為了提供恒壓供水,因而對(duì)飲料公司供水系統(tǒng)進(jìn)行改造就顯得非常重要??删幊绦蚩刂破鳎ê喎QPLC)是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。具有通用性好,可靠性高,安裝靈活,擴(kuò)展方便,性價(jià)比高等一系列優(yōu)點(diǎn),而且其總線與網(wǎng)絡(luò)能力越來越強(qiáng),可方便地與上位機(jī)組成控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高性價(jià)比和高效能運(yùn)作。

 

    本文采用PLC和變頻器產(chǎn)品研制開發(fā)了一種plc恒壓供水系統(tǒng),可有效減輕工作人員的負(fù)擔(dān),提高供水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行程度,增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性,避免硬件老化損失。

plc恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供水自動(dòng)恒壓控制

plc恒壓供水系統(tǒng)簡介

    為改善生產(chǎn)環(huán)境,某大型飲料公司投資清潔水技改工程并建成一座日產(chǎn)水5萬頓的供水系統(tǒng),分別建設(shè)了抽水泵系統(tǒng)、加壓泵系統(tǒng)和高位水池。根據(jù)公司用水需求特點(diǎn),從抽水泵系統(tǒng)過來的水一部分直接供給生產(chǎn)用水部門,一部分則需通過加壓泵輸送到高位水池,而供給生產(chǎn)用水部門的水壓與供給高位水池的水壓相差較大。同時(shí)高位水池距抽水泵房較遠(yuǎn)達(dá)十多公里,高位水池的液位高低和加壓泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及如何與抽水泵系統(tǒng)“聯(lián)動(dòng)”也是較難解決的。

 

    鑒于以上特點(diǎn),從技術(shù)可靠和經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度綜合考慮,我們?cè)O(shè)計(jì)了用PLC控制與變頻器控制相結(jié)合的自動(dòng)plc恒壓供水系統(tǒng),同時(shí)通過主水管線壓力傳遞較經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)了加壓泵系統(tǒng)與抽水泵系統(tǒng)“遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)”的控制目的。

 

plc恒壓供水系統(tǒng)方案

    系統(tǒng)的控制以DVP-EH型DVP64EH00RPLC為技術(shù)平臺(tái),DOP-A57CST觸摸屏為操作界面,VFD110B43A變頻器作為執(zhí)行構(gòu)件。觸摸屏通過COM2口與DVPEHPLC的COM口相連,采用MODBUS協(xié)議。PLC通過RS485口控制變頻器(便于擴(kuò)充),支持MODBUS協(xié)議。另外還包括施耐德公司的軟啟動(dòng)器、電機(jī)保護(hù)器、數(shù)據(jù)采集及其輔助設(shè)備組成(見圖1)。

 

    整個(gè)抽水泵系統(tǒng)有150KW深井泵電機(jī)四臺(tái),90KW深井泵電機(jī)兩臺(tái),采用變頻器循環(huán)工作方式,六臺(tái)電機(jī)均可設(shè)置在變頻方式下工作。采用一臺(tái)150KW和一臺(tái)90KW的軟起動(dòng)150KW和90KW的電機(jī)。當(dāng)變頻器工作在50HZ,管網(wǎng)壓力仍然低于系統(tǒng)設(shè)定的下限時(shí),軟起動(dòng)器便自動(dòng)起動(dòng)一臺(tái)電機(jī)投入到工頻運(yùn)行,當(dāng)壓力達(dá)到高限時(shí),自動(dòng)停掉工頻運(yùn)行電機(jī)。

 

    plc恒壓供水系統(tǒng)為每臺(tái)電機(jī)配備電機(jī)保護(hù)器,是因?yàn)殡姍C(jī)功率較大,在過載、欠壓、過壓、過流、相序不平衡、缺相、電機(jī)空轉(zhuǎn)等情況下為確保電機(jī)的良好使用條件,達(dá)到延長電機(jī)的使用壽命的目的。

 

    系統(tǒng)配備水位顯示儀表,可進(jìn)行高低位報(bào)警,同時(shí)通過PLC可確保取水在合理水位的水質(zhì)監(jiān)控,同時(shí)也保護(hù)電機(jī)制正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況。

 

    系統(tǒng)配備流量計(jì),既能顯示一段時(shí)間的累積流量,又能顯示瞬時(shí)流量,可進(jìn)行出水量的統(tǒng)計(jì)和每臺(tái)泵的出水流量監(jiān)控。

 

2公司內(nèi)不同壓力供水需求的解決

    為穩(wěn)定可靠地滿足公司內(nèi)部分區(qū)域供水太力(0.4~0.45Mpa)低于主管網(wǎng)水壓力(0.8~0.9Mpa)的要求,配備穩(wěn)壓減壓閥來調(diào)節(jié),可調(diào)范圍為0.1~0.8Mpa。

 

3加壓泵系統(tǒng)

    由于抽水泵房距離高位水池較遠(yuǎn),直接供水到高位水池抽水泵的揚(yáng)程不足,為此在距離高位水池落差為36米處設(shè)計(jì)有一加壓泵房,配備立式離心泵兩臺(tái)(一用一備)電機(jī)功率為75KW,揚(yáng)程36米。該加壓泵的控制系統(tǒng)需考慮以下條件:

    (1)若高位水池水位低和主管有水,則打開進(jìn)水電動(dòng)蝶閥和起動(dòng)加壓泵向高位水池供水;

    (2)若高位水池水位滿且主管有水,則給出報(bào)警信號(hào)并關(guān)閉加壓泵和進(jìn)水電動(dòng)蝶閥;

    (3)若主管無水表明用水量增大或抽水泵房停止供水,必須開啟出水電動(dòng)蝶閥由高位水池向主管補(bǔ)充不。

    像抽水泵一樣,我們?yōu)榧訅罕门鋫淞塑浧饎?dòng)器和電機(jī)保護(hù)器,確保加壓泵長期可靠地運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)配備了高位水池的水位傳感器和數(shù)顯儀和缺水傳感器。

 

    為保證整個(gè)主水管網(wǎng)的恒壓供不,當(dāng)高位水池滿且主水管有水時(shí),加壓泵停止,此時(shí)主管壓力將“憋壓”,最終導(dǎo)致主管壓力上升,并將此壓力傳遞到抽水泵房,抽水泵的控制系統(tǒng)檢測(cè)到此壓力進(jìn)行恒壓變頻控制,進(jìn)而達(dá)到整個(gè)主管網(wǎng)的恒壓供水,這是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

 

plc恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

    1全自動(dòng)平穩(wěn)切換,恒壓控制

    主水管網(wǎng)壓力傳感器的壓力信號(hào)4~20mA送給數(shù)字PID控制器,控制器根據(jù)壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行PID運(yùn)算,并給出信號(hào)直接控制變頻器的轉(zhuǎn)速以使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定。當(dāng)用水量不是很大時(shí),一臺(tái)泵在變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行;當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓和穩(wěn)定時(shí),控制器的壓力下限信號(hào)與變頻器的高速信號(hào)同時(shí)被PLC檢測(cè)到,PLC自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下泵投入到工頻運(yùn)行,以保持壓力的連續(xù)性,同時(shí)將一臺(tái)備用的泵用變頻器起動(dòng)后投入運(yùn)行,以加大管網(wǎng)的供水量保證壓力穩(wěn)定。若兩臺(tái)泵運(yùn)轉(zhuǎn)仍,則依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運(yùn)行,而將另一臺(tái)備用泵投入變頻運(yùn)行。

 

    當(dāng)用水量減少時(shí),首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào)有效,這時(shí)壓力上限信號(hào)如仍出現(xiàn),PLC首先將工頻運(yùn)行的泵停掉,以減少供水量。當(dāng)上述兩個(gè)信號(hào)仍存在時(shí),PLC再停掉一臺(tái)工頻運(yùn)行的電機(jī),直到最后一臺(tái)泵用主頻器恒壓供水。另外,控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)六臺(tái)泵為兩組,每臺(tái)泵的電機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間可顯示,24小時(shí)輪換一次,既保證供水系統(tǒng)有備用泵,又保證系統(tǒng)的泵有相同的運(yùn)行時(shí)間,確保了泵的可靠壽命。

 

 

    2半自動(dòng)運(yùn)行

    當(dāng)PLC系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí),自動(dòng)控制系統(tǒng)失靈,這時(shí)候系統(tǒng)工作處于半自動(dòng)狀態(tài),即一臺(tái)泵具有變頻自動(dòng)恒壓控制功能,當(dāng)用水量不夠時(shí),可手動(dòng)投入另外一臺(tái)或幾臺(tái)工頻泵運(yùn)行。

 

    3手動(dòng)

    當(dāng)壓力傳感器故障或變頻器故障時(shí),為確保用水,六臺(tái)泵可分別以手動(dòng)工頻方式運(yùn)行。

 

plc恒壓供水系統(tǒng)實(shí)施效果

    實(shí)際運(yùn)行證明本控制系統(tǒng)構(gòu)成了多臺(tái)深井泵的自動(dòng)控制的最經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),在軟件設(shè)計(jì)中充分考虎變頻與工頻在切換時(shí)的瞬間壓力與電流沖擊,每臺(tái)泵均采用軟起動(dòng)是解決該問題關(guān)鍵。變頻器工作的上下限頻率及數(shù)字PID控制的上下限控制點(diǎn)的設(shè)定對(duì)系統(tǒng)的誤差范圍也有不可忽視的作用。

    ①采用變頻恒壓供水,消除了主管網(wǎng)壓力波動(dòng),保證了供水質(zhì)量,而且節(jié)能效果明顯,并延長了主管網(wǎng)及其閥門的使用壽命。

    ②用穩(wěn)壓減壓閥經(jīng)濟(jì)地解決了不同用水壓力的問題。

    ③拓寬運(yùn)用變頻恒壓控制原理,較好地解決了加壓泵房與抽水泵房的遠(yuǎn)程通訊總是并達(dá)到異地連鎖控制的目的。

    ④在抽水泵房設(shè)置連續(xù)液位顯示,并將信號(hào)傳與PLC,防止泵缺水燒壞電機(jī),設(shè)定的取水位置,確保水的質(zhì)量。

    ⑤電機(jī)既有電機(jī)保護(hù)器,又有軟起動(dòng)器,克服了起動(dòng)時(shí)的大電流沖擊,相對(duì)延長了電機(jī)制使用壽命。

    ⑥由于采用PLC控制的壓力自動(dòng)控制,可以實(shí)現(xiàn)無人遠(yuǎn)程操作,系統(tǒng)的PLC預(yù)留有RS485接口,可與公司總調(diào)度室計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。

    ⑦由于系統(tǒng)采用閉環(huán)恒壓控制,電機(jī)在滿足主水很容易網(wǎng)的壓力的前提下,節(jié)能效果顯著,年節(jié)電61萬度,折合為人民幣36萬元。

    ⑧通過采用變頻器控制,可在不同季節(jié)、節(jié)假日、日夜及上下班等全面調(diào)控水量,按日節(jié)水100噸計(jì),則年可節(jié)水36500噸。

 

    總之,采用該P(yáng)LC控制的plc恒壓供水系統(tǒng)肯定能保證該大型飲料廠的足量用水,同時(shí)很大程度上降低了維修的勞動(dòng)強(qiáng)度和延長了設(shè)備的使用壽命,實(shí)現(xiàn)了真正的自動(dòng)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)能和改善供水條件上有著重大的價(jià)值。

 

 

 

 

 

 

 

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