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公司：長沙中贏(ying)供水設備有限公司
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PLC控制變頻器實現自動恒壓供水的性能怎么樣
時間:2021-03-11 13:29 來源:中贏供水 作者:中贏供水廠家 點擊:
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PLC控制變頻器實現自動恒壓供水的性能怎么樣
據雜志稱，PLC自動控制供水設備是在繼電器控制供水設備的基礎上，利用PLC取代通用繼電器、定時器控制的最新技術。而變頻調速器目前也因其比傳統的高位水箱、水塔等供水方式，有諸多優勢。而成為恒壓供水設備的主體。茂名市自來水公司河東水廠利用PLC控制變頻器實現自動恒壓供水安全運行六年，效果良好。
據雜志稱，PLC自動控制供水設備是在繼電器控制供水設備的基礎上，利用PLC取代通用繼電器、定時器控制的最新技術。而變頻調速器目前也因其比傳統的高位水箱、水塔等供水方式，有諸多優勢。而成為恒壓供水設備的主體。茂名市自來水公司河東水廠利用PLC控制變頻器實現自動恒壓供水安全運行六年，效果良好。
茂名市(shi)自(zi)來(lai)水公司河東水廠供水泵(beng)房95年投入生產，日(ri)處理水量(liang)20萬(wan)t/d，現階段，采用(yong)的(de)控制系統就是(shi)可編程控制器（簡稱PLC）控制變頻調(diao)速技術，投入生產以(yi)來(lai)運行狀(zhuang)況良好，收到良好的(de)經濟效益。
1設(she)備的構成(cheng)及基(ji)本工作原(yuan)理
1.1設備的構(gou)成
河(he)東水廠(chang)供水泵房采用(yong)一(yi)(yi)臺變(bian)頻器(qi)（660V500KW），控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)變(bian)頻電(dian)(dian)機是（10KV450KW），一(yi)(yi)臺可編程(cheng)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)及(ji)一(yi)(yi)些輔助電(dian)(dian)氣控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)元件，和現場的(de)(de)(de)六臺（10KV450KW）水泵機組(zu)、出廠(chang)壓力傳感器(qi)一(yi)(yi)起組(zu)成一(yi)(yi)個完整(zheng)的(de)(de)(de)閉環自動控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)系統。變(bian)頻器(qi)采用(yong)ABB公司生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)ACS600型變(bian)頻器(qi)，帶有DTC直(zhi)接轉矩控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，靜(jing)態(tai)速(su)度(du)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)精度(du)為標稱速(su)度(du)的(de)(de)(de)0.1%到0.5%，它還具有多種(zhong)保護功能(neng)，控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)盤上可以同時顯(xian)示(shi)4行(xing)功能(neng)信(xin)息，每(mei)行(xing)20個字符，有四種(zhong)快速(su)編程(cheng)語言可供選擇，ACS600內部建立的(de)(de)(de)應用(yong)宏(hong)意味(wei)著你(ni)只(zhi)需按鍵就可以選擇相應的(de)(de)(de)宏(hong)，帶有文字顯(xian)示(shi)的(de)(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)盤使你(ni)不(bu)必查書中的(de)(de)(de)代碼就可進行(xing)快速(su)編程(cheng)，所有的(de)(de)(de)參數被分成邏輯組(zu)，操作方便。PLC用(yong)的(de)(de)(de)是THYSSEN公司產(chan)品，由于(yu)考慮到今后的(de)(de)(de)發展我們采用(yong)的(de)(de)(de)是模臺塊式結(jie)構，這樣的(de)(de)(de)好處是配置靈活，裝配方便，便于(yu)擴(kuo)展和維修。
1.2工作原(yuan)理：
該系統的工作(zuo)原理，如圖(tu)1所示，在出廠(chang)管上(shang)安裝一壓力。
傳(chuan)感器(qi)(qi)，出(chu)廠水壓(ya)(ya)通過(guo)變送器(qi)(qi)輸(shu)出(chu)4~20mA信(xin)號(hao)，此信(xin)號(hao)由PLC采樣(yang)并與壓(ya)(ya)力設定(ding)(ding)信(xin)號(hao)比(bi)較，求(qiu)出(chu)其偏(pian)差(cha)(cha)。PLC控(kong)制程(cheng)序根據(ju)偏(pian)差(cha)(cha)的(de)大(da)小再經(jing)(jing)PID運(yun)算，最(zui)后通過(guo)模擬輸(shu)出(chu)口，輸(shu)出(chu)一個控(kong)制電流(liu)4~20mA信(xin)號(hao)，此控(kong)制信(xin)號(hao)改(gai)變了(le)變頻調速器(qi)(qi)的(de)輸(shu)出(chu)頻率，從而改(gai)變了(le)水泵電機的(de)轉速。減少(shao)壓(ya)(ya)力偏(pian)差(cha)(cha)E=PS（設定(ding)(ding)值）—PC（出(chu)廠壓(ya)(ya)力），當壓(ya)(ya)力偏(pian)差(cha)(cha)E為正(zheng)值并持(chi)續時(shi)間(jian)T>6秒(miao)(miao)，同時(shi)變頻調速器(qi)(qi)的(de)輸(shu)出(chu)頻率FC=50HZ持(chi)續時(shi)間(jian)T>5秒(miao)(miao)時(shi)，PLC進行檢(jian)測定(ding)(ding)速泵的(de)運(yun)行時(shi)間(jian)，按(an)時(shi)間(jian)少(shao)的(de)順序啟動定(ding)(ding)速泵，相反(fan)E為負(fu)值持(chi)續時(shi)間(jian)T>6秒(miao)(miao)、FC達到(dao)最(zui)低(di)設定(ding)(ding)值持(chi)續時(shi)間(jian)T>5秒(miao)(miao)時(shi)，按(an)運(yun)行時(shi)間(jian)多的(de)順序停止定(ding)(ding)速泵運(yun)行，經(jing)(jing)反(fan)復調節最(zui)終(zhong)使管(guan)網出(chu)口壓(ya)(ya)力與設定(ding)(ding)值保持(chi)一致，壓(ya)(ya)力偏(pian)差(cha)(cha)E=0，實現了(le)恒壓(ya)(ya)變量自動供水。
另外，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)中控室計算機對泵房的(de)工作情況進行監控，把配(pei)套恒(heng)壓供水(shui)(shui)(shui)設備(bei)的(de)壓力信號(hao)、水(shui)(shui)(shui)廠(chang)供水(shui)(shui)(shui)的(de)流量信號(hao)和水(shui)(shui)(shui)泵工作的(de)電(dian)流、電(dian)壓、功(gong)率信號(hao)，通(tong)過(guo)數據轉換傳(chuan)送到計算機內，PLC之間(jian)采(cai)用光纜通(tong)訊，在計算機上可(ke)畫出各種(zhong)參數的(de)控制(zhi)曲線(xian)和數據統(tong)計報表，并(bing)將當前數據存儲起來，留作打印或以(yi)后(hou)查(cha)詢之用，從(cong)而(er)也提高(gao)了水(shui)(shui)(shui)廠(chang)的(de)自動(dong)化管理水(shui)(shui)(shui)平。
2PLC控制變頻恒壓自動(dong)供水(shui)設備節電效果分(fen)析
在供水(shui)行業中，電能(neng)是在企(qi)業成(cheng)本管理(li)中最有(you)挖掘(jue)潛力的(de)一項，茂名市河東水(shui)廠多年來始終把節能(neng)降耗工作放在首位，并把耗電大戶供水(shui)泵房作為重點(dian)來抓，根據我(wo)廠的(de)工藝流程，工程技(ji)術(shu)人員不段的(de)采用新技(ji)術(shu)進(jin)行積極(ji)的(de)探索。在所有(you)的(de)供水(shui)泵房系統操作中，管網壓力是由水(shui)泵通過(guo)電動(dong)機的(de)拖動(dong)產生的(de)。
根據(ju)流量(liang)Q與流量(liang)阻力(li)h按阻力(li)定律(lv)變化，
即：h=R×Q2（1）
水(shui)泵的功(gong)率N與(yu)水(shui)泵的揚程和流量(liang)成(cheng)正比(bi)，
即(ji)：N=H×Q×r/102（千瓦）（2）
式(shi)中：r-水的重度(du)（公(gong)斤/立方(fang)米(mi)）H-水泵的揚程(cheng)（米(mi)）
Q-水泵的流量（立方米/時）
從（2）水泵(beng)的(de)H—Q曲(qu)線(xian)與（1）管網的(de)阻力(li)曲(qu)線(xian)相交，得出特性曲(qu)線(xian)圖2可見，若水泵(beng)額定轉速(su)為n1，當(dang)出口閥門全(quan)開時(shi)，管道阻力(li)為R1，這時(shi)的(de)流(liu)量為Q1、揚程為H1，水泵(beng)的(de)工作在K1點效率最高，此時(shi)水泵(beng)功(gong)率N是Q1和H1的(de)乘(cheng)積與矩形H1-K1-Q1-O的(de)面積成正比，如(ru)：當(dang)關小(xiao)了
水(shui)泵出(chu)口閥門(men)的開度(du)，而當流量減少為Q2時（如(ru)效率50%），系統由原來的
工況點K1變(bian)到新的工況點K2，這時管道的阻力增加(jia)為R2，揚(yang)程H1升高到H2，原矩形(xing)面(mian)積變(bian)為矩形(xing)H2-K2-Q2-O面(mian)積，兩個矩形(xing)的面(mian)積相差不大，說(shuo)明通過調(diao)整閥門開度來改變(bian)流(liu)量，水泵的功耗變(bian)化不大。換句話說(shuo)，通過開關(guan)閥門進行(xing)節(jie)流(liu)調(diao)節(jie)，并不能使(shi)功耗有效(xiao)地減少。
那么，在供(gong)水系(xi)(xi)統中，通過什么途徑能達到(dao)節能目的呢？我(wo)們知道，通常供(gong)水系(xi)(xi)統運行中，隨著用水量(liang)的變(bian)化，相應有供(gong)水量(liang)的變(bian)化，從流(liu)量(liang)Q1減少到(dao)Q2，我(wo)們只需采用變頻調速(su)器改變交流電(dian)(dian)的(de)頻(pin)率，電(dian)(dian)動機(ji)的(de)轉速就按比(bi)例變動，電(dian)(dian)動機(ji)的(de)轉速n與電(dian)(dian)源頻(pin)率f的(de)關(guan)系(xi)如(ru)下式所(suo)示：
n=60×f×（1-S）/P
式中：P-極(ji)對數；S-轉差數。
從n1變(bian)為n2，流(liu)(liu)量(liang)由(you)Q1減(jian)少到Q2時(shi)(shi)，管網阻(zu)力(li)特性(xing)(xing)曲(qu)線R1維持不變(bian)，水泵由(you)工況點(dian)K1變(bian)到新的(de)(de)(de)工況點(dian)K3點(dian)，揚(yang)程H1大(da)幅(fu)度(du)下(xia)(xia)降(jiang)H3，矩(ju)形H1-K1-Q1-O面積(ji)減(jian)少為矩(ju)形H3-K3-Q3-O的(de)(de)(de)面積(ji)，兩個矩(ju)形面積(ji)相差許多(duo)(duo)，節(jie)省的(de)(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)損耗N與(yu)面積(ji)H3-K3-Q3-O成正比，水泵軸功(gong)(gong)率(lv)與(yu)其轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)的(de)(de)(de)三(san)次方成正比，即(ji)P2=P1（n1/n2）3，水泵功(gong)(gong)率(lv)N顯著下(xia)(xia)降(jiang)。ACS600變(bian)頻器DTC提供精確(que)的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩(ju)控制(zhi)，當電(dian)(dian)動機的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)下(xia)(xia)降(jiang)時(shi)(shi)，DTC控制(zhi)電(dian)(dian)機轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩(ju)平(ping)穩的(de)(de)(de)降(jiang)低(di)，電(dian)(dian)流(liu)(liu)明顯降(jiang)低(di)，其功(gong)(gong)耗大(da)幅(fu)度(du)減(jian)少。所以(yi)，在供水系(xi)統(tong)中采用變(bian)頻調(diao)(diao)(diao)速(su)，可(ke)以(yi)在流(liu)(liu)量(liang)變(bian)化運行時(shi)(shi)，節(jie)約電(dian)(dian)能(neng)，多(duo)(duo)年來的(de)(de)(de)運行，我們研究發現(xian)在流(liu)(liu)量(liang)變(bian)化較(jiao)大(da)時(shi)(shi)，其節(jie)能(neng)效(xiao)果十分(fen)可(ke)觀。從水泵的(de)(de)(de)特性(xing)(xing)曲(qu)線可(ke)以(yi)得(de)(de)知，改(gai)變(bian)水泵轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)數n可(ke)以(yi)有效(xiao)的(de)(de)(de)改(gai)變(bian)水泵的(de)(de)(de)功(gong)(gong)耗。有一種液力(li)偶合調(diao)(diao)(diao)速(su)器也(ye)可(ke)以(yi)有效(xiao)的(de)(de)(de)調(diao)(diao)(diao)節(jie)水泵的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)數，其過(guo)(guo)程控制(zhi)原(yuan)理(li)為液力(li)偶合調(diao)(diao)(diao)速(su)器通過(guo)(guo)調(diao)(diao)(diao)節(jie)偶合介質來改(gai)變(bian)輸出速(su)度(du)，當水泵由(you)n1轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)為n2得(de)(de)知水泵的(de)(de)(de)功(gong)(gong)耗大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)，但電(dian)(dian)機的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)數n1并(bing)沒有變(bian)，電(dian)(dian)機同樣是(shi)在額定功(gong)(gong)率(lv)運轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)，雖然(ran)實現(xian)了自動恒壓供水，但節(jie)能(neng)效(xiao)果并(bing)沒有明顯體現(xian)出來。3技術性(xing)(xing)能(neng)
PLC控制變(bian)頻調(diao)速實現全(quan)自動恒(heng)壓供水(shui)是調(diao)節供水(shui)的一項新技術，已(yi)經在供水(shui)行業(ye)中(zhong)得到了(le)廣(guang)泛的應用(yong)，茂名市河(he)東水(shui)廠全(quan)自動恒(heng)壓供水(shui)系統，運行六年來，技術性能穩定(ding)，效果較好(hao)，其中(zhong)：
1）設(she)備(bei)的(de)利用率均(jun)(jun)衡，茂(mao)名(ming)市河東水廠供水泵房，在運行過(guo)程(cheng)中定速(su)泵的(de)啟(qi)動是通過(guo)計算機檢測運行時間進(jin)行啟(qi)動，這樣(yang)就避免了設(she)備(bei)利用不均(jun)(jun)衡的(de)現象。
2）保護(hu)功能完善，當水泵、控制系(xi)統(tong)、變頻器發生(sheng)故障(zhang)時，在上(shang)位機(ji)都會(hui)發出聲光報警(jing)信號(hao)，并記錄、打(da)印。
3）當個別定(ding)速泵(beng)發生故障不能起動時，系統(tong)也不會停止供水，在系統(tong)發出報警的同(tong)時，會按時間選(xuan)擇起動另一臺定(ding)速泵(beng)，保證供水。
4）控(kong)(kong)(kong)制(zhi)系統(tong)可靠，在上(shang)位(wei)機采用兩種控(kong)(kong)(kong)制(zhi)方式：一(yi)種是PLC控(kong)(kong)(kong)制(zhi)，即按編程控(kong)(kong)(kong)制(zhi)，二種是VDU控(kong)(kong)(kong)制(zhi)，就是在計算機上(shang)進行手動調節(jie)。
5）有(you)完(wan)善(shan)的管(guan)網(wang)保護(hu)系統(tong)(tong)，PLC通過模擬(ni)量輸(shu)入信號檢(jian)測的方法(fa)檢(jian)測出實際壓(ya)力(li)值，然后(hou)根據所設定壓(ya)力(li)上/下限值進(jin)行(xing)管(guan)網(wang)超壓(ya)/欠壓(ya)的故障判斷(duan)，并完(wan)成(cheng)相應的系統(tong)(tong)故障報警。而且，當主管(guan)線爆裂，泵機出口(kou)壓(ya)力(li)突然降低至3bar時，系統(tong)(tong)會停止(zhi)供(gong)水(shui)。這就有(you)利于實現對管(guan)網(wang)系統(tong)(tong)的良好(hao)保護(hu)，進(jin)一步提高(gao)供(gong)水(shui)系統(tong)(tong)設備使用壽命。
6）系(xi)統的(de)缺點是，系(xi)統選擇一臺變頻泵，定速泵的(de)流量、揚程相同，在壓(ya)(ya)力設(she)置不當時，會(hui)產(chan)生控(kong)制盲區。即：系(xi)統供水壓(ya)(ya)力達(da)不到設(she)定壓(ya)(ya)力，起動一臺定速泵又壓(ya)(ya)力偏(pian)高，從而造成(cheng)定速泵頻繁起動。
4小(xiao)結
1）PLC自動控制供水設(she)備是在繼電器(qi)控(kong)制供水設備的(de)基礎上，利用(yong)PLC取代通用(yong)繼電器(qi)、定(ding)時器(qi)控(kong)制的(de)最新技術，可編程控(kong)制器(qi)的(de)特點是功能(neng)強、操(cao)作(zuo)靈活、使用(yong)方(fang)便、抗干擾(rao)能(neng)力強、可靠(kao)性高、體積小(xiao)、能(neng)耗(hao)低，適合(he)在工業環境下應用(yong)。
2）目前變頻調速器已成為恒壓(ya)供(gong)(gong)水設(she)備的主體，它不僅可以完全取代傳統的高(gao)位水箱、水塔等供(gong)(gong)水方式，而且(qie)也消除水質(zhi)的二次污染，更具有節省能源、自動(dong)化程(cheng)度(du)高(gao)、供(gong)(gong)水操作方便、提高(gao)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)等優點。
3）變頻器在供(gong)(gong)水(shui)上的(de)應(ying)用，能(neng)夠減少管(guan)網(wang)壓(ya)(ya)力(li)的(de)波動(dong)，使管(guan)網(wang)壓(ya)(ya)力(li)趨于平穩，PLC參與控制(zhi)，使全(quan)自動(dong)恒壓(ya)(ya)供(gong)(gong)水(shui)系(xi)(xi)統更加(jia)智能(neng)化，更加(jia)完善，可靠性高(gao)，穩定性好，響(xiang)應(ying)快，從而降低員工(gong)的(de)勞動(dong)強度。茂(mao)名市自來水(shui)公司(si)河東水(shui)廠全(quan)自動(dong)恒壓(ya)(ya)供(gong)(gong)水(shui)系(xi)(xi)統的(de)應(ying)用，不僅(jin)產生巨(ju)大的(de)經(jing)濟效(xiao)益，也促進(jin)了企業的(de)技術進(jin)步。
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