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水泵機(jī)組全自動變頻調(diào)壓PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行總結(jié)

作者: 時(shí)間:2009-04-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1 引言
汕頭市澄海區(qū)第一水廠送水泵房共有六臺送水機(jī)泵,包括55kW、75kW、110kW三種不同功率的機(jī)泵各兩臺。由于用戶用水量具有一定的隨機(jī)性,如果只靠啟動和停止機(jī)泵來保持供水壓力,這樣很難滿足隨時(shí)變化的供水要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,在水廠的生產(chǎn)成本中,送水機(jī)泵用電成本占了很大的比例。為降低電耗,保證供水質(zhì)量,受用戶委托對送水泵房水泵實(shí)施控制。主要采用調(diào)速技術(shù),它具有恒定水壓,降低能耗等顯著優(yōu)點(diǎn),是一項(xiàng)集現(xiàn)代先進(jìn)電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高效節(jié)能技術(shù)。

2 系統(tǒng)介紹
變頻主要由一套可編程控制器PLC和一臺變頻器組成。PLC對管道壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣,并與壓力設(shè)定值進(jìn)行比較,根據(jù)壓力偏差值由PID閉環(huán)控制算法得出一調(diào)節(jié)參量,控制變頻器輸出頻率從而控制水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速,以及根據(jù)壓力差值的大小等條件自動選定工作機(jī)泵的類型和數(shù)量,使管網(wǎng)壓力與設(shè)定壓力一致。
根據(jù)工藝要求,為達(dá)到既降低電耗,又避免頻繁啟停機(jī)泵,選擇110kW的機(jī)泵與變頻器組成調(diào)速泵,其余機(jī)泵作為定速泵。在一臺變頻器下的兩臺110kW的機(jī)泵加裝電氣互鎖控制,防止兩水泵同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。
系統(tǒng)兼有手動和自動操作功能,可根據(jù)不同的需要,選擇不同的工作方式。手動時(shí),頻率輸出由變頻器的操作器設(shè)置,自動時(shí),頻率輸出由PLC根據(jù)管道壓力自動調(diào)節(jié)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163863.htm


3 系統(tǒng)特點(diǎn)
(1)自動控制水泵轉(zhuǎn)速
實(shí)時(shí)讀入管網(wǎng)壓力值,與設(shè)定值比較,由PID控制算法得出一調(diào)節(jié)參量,控制變頻器輸出頻率,從而控制調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)恒壓供水。
(2)自動泵的類型和臺數(shù)
當(dāng)用水量較少時(shí),調(diào)速泵調(diào)頻變速工作,保持干管水壓恒定。當(dāng)用水量超過調(diào)速泵的工頻流量,水壓降低時(shí),變頻器先把頻率降低到70%,控制調(diào)速泵運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)PLC增開定速泵,泵的類型和數(shù)量可以根據(jù)當(dāng)前的壓力差和用水量的歷史曲線決定,增開定速泵后,調(diào)速泵的頻率則根據(jù)壓力差進(jìn)行調(diào)整,使干管壓力接近設(shè)定值。如當(dāng)用水量減少時(shí),變頻器降低調(diào)速泵的運(yùn)行頻率,當(dāng)頻率降低到40%時(shí),相應(yīng)地關(guān)閉定速泵,然后調(diào)整調(diào)速泵的頻率,使干管壓力接近設(shè)定值;停泵時(shí),根據(jù)當(dāng)前的壓力差和用水量的歷史曲線決定所停的泵的類型和數(shù)量。當(dāng)水壓達(dá)不到要求,系統(tǒng)在開停泵時(shí)都應(yīng)采取延時(shí)處理,避免出現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)頻繁切換機(jī)泵的情況。
(3)最大限度利用原有設(shè)備,減低投資成本。


4 變頻調(diào)壓的節(jié)能原理
為適應(yīng)用戶用水量的變化,調(diào)節(jié)出水流量,現(xiàn)通常采用兩種方法來完成流量的連續(xù)調(diào)節(jié)。一種是利用控制閥或節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流,以改變出水流量;另一種是泵的調(diào)速控制,調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速來改變出水流量。圖l為水泵調(diào)速時(shí)的全揚(yáng)程特性(H―Q)曲線。

用閥門控制時(shí),當(dāng)流量要求從Q0減小到Q1,必須降低閥門開度。這時(shí)閥門的磨擦阻力變大,阻力曲線從R移到R’,揚(yáng)程則從H0上升到Hl,運(yùn)行工況點(diǎn)從A點(diǎn)移到B點(diǎn)。
用調(diào)速控制時(shí),當(dāng)流量要求從Q0減小到Q1,由于阻力曲線R不變,泵的特性取決于轉(zhuǎn)速。如果把速度從N100降到N80,運(yùn)行工況點(diǎn)則從A點(diǎn)移到C點(diǎn),揚(yáng)程從H0下降到H2。
根據(jù)離心泵特性曲線公式:
P=QHr/102η (1)
式中:P――水泵使用工況軸功率(kW);Q――使用工況點(diǎn)的水壓或流量(m3/s);H――使用工況點(diǎn)的揚(yáng)程(m);r――輸出介質(zhì)單位體積重量(kg/m3);η――使用工況點(diǎn)的泵效率(%)可得出運(yùn)行在B點(diǎn)泵的軸功率和C點(diǎn)泵的軸功率分別為:


由(4)式看出,用閥門控制流量時(shí),有△P功率被損耗浪費(fèi)掉了,且隨著閥門不斷關(guān)小,這個(gè)損耗還要增加。而用轉(zhuǎn)速控制流量時(shí),根據(jù)流量Q、揚(yáng)程H、功率P和轉(zhuǎn)速N之間的關(guān)系,有:


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