加壓(ya)變頻供(gong)水設備系統方案的設計與選擇

引言

      在(zai)水(shui)(shui)(shui)源地內，多眼井星(xing)羅棋(qi)布在(zai)水(shui)(shui)(shui)庫上。為了(le)確保供水(shui)(shui)(shui)生產的(de)安全、可靠、連續。針(zhen)對水(shui)(shui)(shui)廠制(zhi)水(shui)(shui)(shui)過程的(de)特(te)點和(he)控制(zhi)系(xi)統的(de)功能要求，我(wo)們采用基(ji)于(yu)西門(men)子PLC的(de)二次加壓變頻供水(shui)(shui)(shui)設備。

二次加(jia)壓變頻供水設備編程控(kong)制器概(gai)述

      二(er)次加壓變(bian)頻供水設備PLC即可編程控(kong)(kong)制(zhi)器，是一(yi)(yi)種(zhong)以(yi)計算(suan)(suan)(suan)機技(ji)術為(wei)基(ji)礎的(de)新型工業(ye)控(kong)(kong)制(zhi)裝置。國際電(dian)工委員(yuan)會(IEC)對PLC曾作了如下定義：“PLC是一(yi)(yi)種(zhong)數(shu)字運算(suan)(suan)(suan)操作的(de)電(dian)子系(xi)統(tong)，專為(wei)在工業(ye)環境下應(ying)用(yong)而設計。它采用(yong)可編程序的(de)存(cun)儲器，用(yong)來在其內部存(cun)儲執行邏輯運算(suan)(suan)(suan)、順(shun)序控(kong)(kong)制(zhi)、定時、計數(shu)和算(suan)(suan)(suan)術運算(suan)(suan)(suan)等操作指令，并通過數(shu)字式、模(mo)擬式的(de)輸入和輸出，控(kong)(kong)制(zhi)各種(zhong)類型的(de)機械和生產(chan)過程。PLC及其有關設備，都(dou)應(ying)該按易(yi)(yi)于與工業(ye)控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)形成一(yi)(yi)個整體。易(yi)(yi)于擴充其功能的(de)原則設計。”這(zhe)段話完全道出TPLC的(de)特(te)點和應(ying)用(yong)領域。其主要有以(yi)下特(te)點：

1.可(ke)靠性(xing)(xing)高。為了滿足工業生產對控制設(she)備安全可(ke)靠性(xing)(xing)的(de)要(yao)求，PLC采(cai)用了微電子技術，大(da)量的(de)開關動作由(you)無觸點的(de)半導體電路來完(wan)成。

2.環(huan)境(jing)適應性強。PLC具(ju)有良(liang)好的(de)環(huan)境(jing)適應性，可應用于十(shi)分惡劣的(de)工(gong)業現場。在(zai)電(dian)源瞬間(jian)斷電(dian)的(de)情況下(xia)，仍可正常(chang)工(gong)作，具(ju)有很好的(de)抗宅間(jian)電(dian)磁(ci)干(gan)擾的(de)能力(li)，它(ta)一般對環(huan)境(jing)溫度(du)要(yao)求也不高。在(zai)環(huan)境(jing)溫度(du)-20至65度(du)、相(xiang)對濕度(du)為35%至85%情況下(xia)仍可正常(chang)工(gong)作。

3.靈活(huo)(huo)通用(yong)。在(zai)完成一個控制(zhi)任務(wu)時(shi)，PLC具有很(hen)(hen)高的(de)靈活(huo)(huo)性。首先(xian)，PLC產品L三經系列化，結構形(xing)式多種多樣，在(zai)機型(xing)上又(you)很(hen)(hen)大(da)的(de)選擇余(yu)地。其次同一機型(xing)的(de)PLC其硬件(jian)構成具有很(hen)(hen)大(da)的(de)靈活(huo)(huo)性，用(yong)戶可以根據不(bu)同任務(wu)的(de)要求，選擇不(bu)同類型(xing)的(de)輸入輸出模塊(kuai)或特殊功(gong)能模塊(kuai)組成不(bu)同硬件(jian)結構的(de)控制(zhi)裝置。

4.使(shi)用(yong)方便、維護簡單。PLC控制的(de)輸(shu)(shu)入輸(shu)(shu)出(chu)模(mo)塊(kuai)。特(te)殊功能模(mo)塊(kuai)都(dou)具有(you)即插即卸功能，連接(jie)十分容易。對(dui)(dui)于邏(luo)輯(ji)信(xin)號，輸(shu)(shu)入輸(shu)(shu)出(chu)均(jun)采(cai)(cai)用(yong)開關(guan)方式，不需(xu)要(yao)進行電平轉換和(he)驅動放大;對(dui)(dui)于模(mo)擬信(xin)號，輸(shu)(shu)入輸(shu)(shu)出(chu)均(jun)采(cai)(cai)用(yong)傳(chuan)感器儀表和(he)驅動設備的(de)標準信(xin)號。各個輸(shu)(shu)入和(he)輸(shu)(shu)出(chu)模(mo)塊(kuai)與外部(bu)設備的(de)連接(jie)十分簡單。整個連接(jie)過程僅需(xu)要(yao)一把螺釘旋具即可(ke)完成。

二次加(jia)壓變頻(pin)供(gong)水設(she)備系統方案的設(she)計與選擇

      二次加壓(ya)變頻供(gong)水設(she)備主要(yao)(yao)有(you)(you)壓力傳感(gan)器(qi)、壓力變(bian)送器(qi)、變(bian)頻(pin)(pin)器(qi)、恒壓控(kong)制(zhi)單元(yuan)、水(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)機組(zu)以及(ji)低壓電(dian)器(qi)組(zu)成。系(xi)統(tong)主要(yao)(yao)的(de)設計任務(wu)是利(li)用恒壓控(kong)制(zhi)單元(yuan)饅變(bian)頻(pin)(pin)器(qi)控(kong)制(zhi)一臺水(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)或循環控(kong)制(zhi)多臺水(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)，實現管網(wang)水(shui)壓的(de)恒定和水(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)電(dian)機的(de)軟起動以及(ji)變(bian)頻(pin)(pin)水(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)與J：頻(pin)(pin)水(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)切換(huan)，同時(shi)還(huan)要(yao)(yao)能對運行數據進行傳輸(shu)。根據系(xi)統(tong)的(de)設計任務(wu)要(yao)(yao)求，結合系(xi)統(tong)的(de)使用場所，有(you)(you)以下方案可供(gong)選擇：

      1.有供水(shui)專用的(de)(de)變(bian)頻(pin)器(qi)(qi)(qi)+水(shui)泵機組+壓力傳感器(qi)(qi)(qi)。這種控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統(tong)結構(gou)簡(jian)單(dan)，它(ta)將PID調(diao)節器(qi)(qi)(qi)和(he)PLC可編程控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)等硬件集成在(zai)變(bian)頻(pin)器(qi)(qi)(qi)供水(shui)基板上(shang)，通過設置指令代(dai)碼實現PLC和(he)PID等電控(kong)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)功能(neng)。它(ta)雖然(ran)簡(jian)化了電路結構(gou).降低了設備成本，但對壓力設定和(he)壓力反饋值的(de)(de)顯示(shi)比較(jiao)麻(ma)煩，無法自(zi)動實現不(bu)(bu)同(tong)時段的(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)恒壓要求，在(zai)調(diao)試時，PID調(diao)節參數的(de)(de)系(xi)(xi)統(tong)優化比較(jiao)困難。調(diao)節范圍小(xiao)，系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)穩態，動態性(xing)(xing)能(neng)不(bu)(bu)易保證。其輸出(chu)接口(kou)的(de)(de)擴展功能(neng)缺乏靈活性(xing)(xing)，數據通信困難，并且限制(zhi)(zhi)了帶(dai)負載的(de)(de)容量，因此僅(jin)適用于要求不(bu)(bu)高的(de)(de)小(xiao)容量場合。

      2.通(tong)用變(bian)頻器(qi)+單片(pian)機(ji)(ji)(包括變(bian)頻控(kong)制、調(diao)節器(qi)控(kong)制)+人機(ji)(ji)界面(mian)+壓力傳感器(qi)。這種方式控(kong)制精度(du)高(gao)、控(kong)制算(suan)法靈活(huo)、參(can)數調(diao)整方便，具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)性能價格比，但(dan)開(kai)發周期長，程序一(yi)(yi)旦固化，修改較(jiao)為麻煩(fan)，因此現場(chang)調(diao)試的(de)(de)(de)靈活(huo)性差(cha)，同時變(bian)頻器(qi)在運行時，將(jiang)產生干擾(rao)。變(bian)頻器(qi)的(de)(de)(de)功率越(yue)大，產生的(de)(de)(de)干擾(rao)越(yue)大，所以必須采取相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)抗干擾(rao)措施(shi)來保證系統的(de)(de)(de)可(ke)靠性。該二(er)次加壓變(bian)頻供(gong)水(shui)(shui)設備適用F某一(yi)(yi)特定領域的(de)(de)(de)小容量的(de)(de)(de)變(bian)頻恒壓供(gong)水(shui)(shui)。

      3.通用變(bian)(bian)(bian)(bian)頻器(qi)+PLC(包括變(bian)(bian)(bian)(bian)頻控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、調節(jie)(jie)器(qi)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi))+組(zu)(zu)態(tai)軟件十壓力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)。這(zhe)種(zhong)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)式靈(ling)(ling)活(huo)方(fang)便(bian)，具(ju)有良好的(de)(de)(de)(de)通信接口，町以(yi)方(fang)便(bian)地(di)與其他的(de)(de)(de)(de)系(xi)統(tong)進行數(shu)據交換：通用性強，由(you)于PLC產品(pin)的(de)(de)(de)(de)系(xi)列化(hua)和(he)(he)模(mo)塊(kuai)化(hua)，用戶(hu)可(ke)靈(ling)(ling)活(huo)組(zu)(zu)成各(ge)種(zhong)規模(mo)和(he)(he)要(yao)求(qiu)(qiu)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)。在硬件設計(ji)上(shang)(shang)，只需確定PLC的(de)(de)(de)(de)硬件配(pei)置和(he)(he)UO的(de)(de)(de)(de)外部接線(xian)，當控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)要(yao)求(qiu)(qiu)發生改變(bian)(bian)(bian)(bian)時，可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)地(di)通過Pc機(ji)來改變(bian)(bian)(bian)(bian)存儲器(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)程序，所(suo)以(yi)現(xian)場調試方(fang)便(bian)。通過對以(yi)上(shang)(shang)這(zhe)幾種(zhong)方(fang)案的(de)(de)(de)(de)比較和(he)(he)分(fen)析(xi)，可(ke)以(yi)看出“變(bian)(bian)(bian)(bian)頻器(qi)主電路(lu)++PLC(包括變(bian)(bian)(bian)(bian)頻控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、調節(jie)(jie)器(qi)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi))十組(zu)(zu)態(tai)軟件十壓力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)”的(de)(de)(de)(de)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)式更適合于本(ben)系(xi)統(tong)。這(zhe)種(zhong)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)案既有擴(kuo)展功(gong)能靈(ling)(ling)活(huo)方(fang)便(bian)、便(bian)于數(shu)據傳(chuan)(chuan)(chuan)輸的(de)(de)(de)(de)優點，又(you)能達到系(xi)統(tong)穩定性及控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)精(jing)度的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)。

二次加壓變頻供水設備控制器(qi)性能特點

1.高效(xiao)節(jie)能(neng)。優(you)化(hua)的節(jie)能(neng)控制軟件，使水(shui)(shui)(shui)泵實現最大限度地節(jie)能(neng)運(yun)行。由電(dian)(dian)機學(xue)公式(shi)可知。系(xi)統(tong)電(dian)(dian)機功耗與電(dian)(dian)機轉(zhuan)速成(cheng)(cheng)立方關(guan)系(xi)，在壓(ya)力不變(bian)時。水(shui)(shui)(shui)泵出水(shui)(shui)(shui)量(liang)與電(dian)(dian)機轉(zhuan)速成(cheng)(cheng)上E比。本設備采用(yong)恒壓(ya)量(liang)：r作(zuo)方式(shi)。當用(yong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)減小時，系(xi)統(tong)保持管嗍恒壓(ya)，通過(guo)降低水(shui)(shui)(shui)泵轉(zhuan)速來減少供水(shui)(shui)(shui)量(liang)，耗電(dian)(dian)量(liang)按立方特(te)性降低。根(gen)據(ju)實際(ji)用(yong)水(shui)(shui)(shui)情況設定管網壓(ya)力，自動(dong)控制水(shui)(shui)(shui)泵出水(shui)(shui)(shui)量(liang)，減少了水(shui)(shui)(shui)的跑、漏現象(xiang)。

2.設(she)備(bei)投資省、占地面積(ji)小(xiao)。本系(xi)統與其它供(gong)(gong)水方(fang)式比較(jiao)，由于主要設(she)備(bei)只是(shi)控制柜及(ji)水泵，省去了(le)大量的設(she)備(bei)占地面積(ji)，從而大幅度節省了(le)上建投資，而且就設(she)備(bei)本身(shen)而言，供(gong)(gong)水量越大，采用變頻恒壓(ya)供(gong)(gong)水設(she)備(bei)的價格優勢就越顯著。

3.二次加壓變頻供(gong)水(shui)(shui)設備運行合(he)理(li)、可靠性高、配置(zhi)靈活。采(cai)用閉(bi)環調(diao)節控制技(ji)術，達到了(le)恒(heng)壓供(gong)水(shui)(shui)，避(bi)(bi)免(mian)了(le)由于超壓供(gong)水(shui)(shui)造(zao)成的(de)電(dian)能浪費。變頻器采(cai)用軟起動(dong)(dong)工作方式(shi)，消除(chu)了(le)直接(jie)起動(dong)(dong)對電(dian)網(wang)的(de)沖(chong)擊和干擾，徹(che)底避(bi)(bi)免(mian)了(le)水(shui)(shui)泵啟動(dong)(dong)時大電(dian)流和水(shui)(shui)壓突增的(de)情況，減少對供(gong)電(dian)電(dian)網(wang)的(de)沖(chong)擊，降低了(le)電(dian)機及電(dian)氣元件(jian)的(de)故障率(lv)。

4.聯網(wang)功能。采用(yong)全(quan)中文工控(kong)組態(tai)軟件一(yi)Kingview，實時監控(kong)各個(ge)站(zhan)點(dian)，如電(dian)(dian)機(ji)的(de)電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流、工作頻率、管網(wang)壓力及流量等。并且能夠累(lei)積每個(ge)站(zhan)點(dian)的(de)用(yong)電(dian)(dian)量，累(lei)積每臺泵的(de)出水(shui)量，同(tong)時提(ti)供各種形式的(de)打印報表，以便(bian)分析統(tong)計。

5.減少污染(ran)(ran)。由于變頻恒壓調速宜接(jie)從水源(yuan)供(gong)水，減少了(le)原有供(gong)水方式(shi)的二(er)次污染(ran)(ran)，防(fang)止了(le)很多(duo)傳染(ran)(ran)疾病的傳染(ran)(ran)源(yuan)頭。

五、二次加(jia)壓(ya)變頻供水設備的應用(yong)場(chang)合

1.居(ju)民區、住宅樓、村鎮的集中生(sheng)活供水系統;

2.高層建筑、賓館、飯店等生活(huo)供水(shui)系統;

3.綜合市場、寫字樓、商務樓宇(yu)的生(sheng)活供水(shui)系統(tong)：

4.自來水廠、供水加壓泵站;

5.工(gong)礦企業(ye)的生產、生活供(gong)水(shui)、恒壓流(liu)量供(gong)水(shui)工(gong)藝流(liu)程等(deng)。