一拖二恒压供水控制系统中的PLC与变频器
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变频恒压供水一拖二P L C解析.d o c-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1变频恒压供水一拖二PLC 程序解析——PLC 步进指令应用实例之一一、变频恒压供水系统主电路和控制线路图:PEL3L2L1源电压指示作电流指示泵变频运行泵变频运行泵工频运行泵工频运行制电源体散热风机此系统是2000年前后,由上海博源自动化有限公司制作的(很想念他们,多年未联系了)。
主电路结构为变频一拖二形式。
控制原理简述如下:系统由变频器、PLC 和两台水泵构成。
利用了变频器控制电路的PID 等相关功能,和PLC 配合实施变频一拖二自动恒压力供水。
具有自动/手动切换功能。
变频故障时,可切换到手动控制水泵运行。
控制过程:水路管网压力低时,变频器启动1#泵,至全速运行一段时间后,由远传压力表来的压力信号仍未到达设定值时,PLC 控制1#泵由变频切换到工运行,然后变频启动2#泵运行,据管网压力情况随机调整2#泵的转速,来达到恒压供水的目的。
当用水量变小,管网压力变高时,2#泵降为零速时,管网压力仍高,则PLC 控制停掉1#工频泵,由2#泵实施恒压供水。
至管网压力又低时,将2#泵由变频切为工频运行,变频器启动1#泵,调整1#泵的转速,维修恒压供水。
如此循环不已。
需要说明一下的是:变频器必须设置好PID 运行的相关参数,和配合PLC 控制的相关工作状态触点输出。
详细调整,参见东元M7200的说明书。
在本例中,须大致调整以下几个参数。
1、设置变频器启/停控制为外部端子运行;2、设置为自由停车方式,以避免变频/工频切换时造成对变频器输出端的冲击;3、设置PID 运行方式,压力设定值由AUX 端子进入。
反馈信号由VIN 端子进入;4、对变频器控制端子——输出端子的设置。
设定RA 、RC 为变频故障时,触点动作输出;设定R2A 、R2C 为变频零速时,触点动作输出;设定DO1、DOG 为变频器全速(频率到达)时,触点动作输出。
PLC、变频器在恒压供水系统中的应用【摘要】在恒压供水中通过变频器控制水泵的速度,用以调节水管中压力,并利用PLC进行逻辑控制。
PLC作为整个控制系统的核心经过检测元件实时监视、跟踪水管内压力,并经变频器的PID调节保证供水压力,通过PLC 控制变频与工频切换,自动控制水泵投入的台数和电机转速,实现闭环自动调节恒压变量供水,在保持恒压下,达到控制流量的目的。
目前变频调速器已成为恒压供水设备的主体,它不仅可以完全取代传统的高位水箱、水塔等供水方式,而且也消除水质的二次污染,更具有节省能源、自动化程度高、供水操作的利用率均衡,供水泵房,在运方便、提高经济效益等优点。
【关键词】PLC;变频调速;恒压供水;PID控制1.引言当下常用的供水方式有市政管道直接给用户供水、通过天台的水池供水、恒压供水几种。
市政管道直接给用户供水用户不需要自己添加设备、成本低,供水压力一般只能供到6层楼以下,压力不稳定,一般只是在城郊结合农村和小城镇。
通过天台的水池供水只能对9层楼以下的建筑,如果楼层太高,采用这种方式供水,则建筑物的承重负荷大;容易造成二次污染,天台水池长期不清晰容易滋生各种细菌、微生物,不利于人体健康;供水消耗电能多,不利于技能,压力比较稳定。
恒压供水用户用水压力稳定,无论在用水高峰期,还是低谷,水管压力的波动小(因为系统是根据设定压力值与实际压力值进行PID调节,保证水管中的压力稳定);没有二次污染,在天台不需要做水池,楼的承重低;节能、节约电能呢个大约是常规供水的20%。
通过比较可以看出无论是从日后改造还是节能角度恒压供水都已经是最好的供水方式。
2.恒压供水系统的组成及原理2.1恒压供水系统的组成恒压供水所用到的新电工技术包括PLC、变频器控制技术、传感检测技术。
PLC属于核心技术,变频器主要进行调速,在工业控制中使用非常广泛,在风机、水泵负载中使用有节能的功能。
传感检测技术将测量量(如速度、流量、压力等)变化,信号(0-5V或4-20mA)A/D、D/A转换[A/D模块→PLC→D/A模块],控制变频器输出频率起到调节水泵的转速。
用PLC与变频实现恒压供水摘要:恒压供水调速系统实现水泵电动机无级调速,依据用水量的变化(实际上为供水管网的压力变化)自动调节系统的运行参数。
在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。
变频恒压供水技术变频恒压供水相关产品正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。
追求高度智能化、系列化、标准化是未来供水设备适应城镇建设中成片开发智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。
在短短的几年内,调速恒压供水系统经历了一个逐步完善的发展过程,早期的单泵调速恒压系统逐渐为多泵系统所代替。
单泵产品系统设计简易可靠,但单泵电动机深度调速造成水泵、电动机运行效率低,而多泵型产品的投资更为节省,运行效率高,已发展成为主导产品。
变频恒压供水控制方式根据水泵工作原理,水泵消耗功率与转速的三次方成正比,即N=Kn,(其中Ⅳ为水泵消耗功率,为水泵运行时的转速,为比例系数)。
而水泵是按工频运行时速设计的,但供水时除高峰外,大部分时间流量较小,由于采用了变频技术及微机控制技术,因此可以使水泵运行的转速随流量的变化而变化,最终达到节能的目的。
实践证明,使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%,从而大大降低能耗,节能效率可达20%~40%。
带PID回路调节器和/或PkO的控制方式在该方式中,变频器的作用是为电动机提供可变频率的电源,实现电动机的无级调速,从而使管网水压可控。
传感器的任务是检测管网水压;压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望{直|压力设定信号和压力反馈信号输入可编程控制器后,经可编程控制器内部PID控制程序的计算,输送给变频器一个频率控制信号。
还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器,由后者进行运算后,输给变频器一个频率控制信号。
[b][align=center]详细内容请点击:用PLC与变频实现恒压供水[/align][/b]。
基于PLC 和变频器控制的恒压供水系统摘要本文设计介绍了一种基于PLC和变频器的变频恒压供水系统,由PLC 进行逻辑控制,由变频器进行压力调节。
PLC和变频器作为控制系统的核心部件,经过变频器内部的PID运算,通过PLC控制变频与工频的切换,通过传感器反馈压力信号,实现闭环自动调节恒压供水,基本实现了高质量恒压供水,降低电能损耗,延长了加压泵的使用寿命,通过故障处理基本实现了不间断供水。
关键词PLC;变频器;传感器0 引言在城乡供水系统中,随着高层建筑的广泛建设以及居民小区的规模化发展,原有的高位水塔供水系统已经不能满足恒压供水的要求,采用变频恒压控制是现代供水控制系统的新型方式,变频恒压供水系统可有效地降低“水锤”对泵体冲击、节约电能、维持管网水压恒定、实现无人值守等。
具有较大的经济和社会意义。
本文论述了一种基于PLC的变频恒压供水系统。
利用PLC加以不同功能的传感器、变频器,根据压力传感器测得管网压力的大小及变化来控制加压泵的转速及数量,使水管的压力始终保持在合适的范围内,从而达到恒压供水的目的。
1 恒压供水系统原理恒压供水的基本思路是:采用电机调速装置控制泵的转速,并自动调整泵的运行台数,完成供水压力的闭环控制,在管网流量变化时达到稳定供水压力和节能的目的。
系统的控制目标是泵站总管的出水压力。
系统任意设定供水压力值,其与反馈总管的压力值通过PID调节后控制调速装置,以调节加压泵的运行速度,从而调节系统的供水压力。
与传统的恒速泵供水系统、水塔高位水箱供水系统和气压罐供水系统相比,调速恒压供水系统具有供水质量高、灵活性强、能耗少、电动机起制动平稳、无水锤效应等优点,从而获得了广泛应用。
2 系统总体设计2.1 系统概况本系统拟在控制2台55kW和3台30kW加压泵相互配合完成恒压供水。
本文将以“一拖三”(一台变频器拖动三台加压泵,加压泵功率为30kW),“一拖二”(一台变频器拖动两台加压泵,加压泵功率为55kW)的设备介绍PLC与变频器组成的恒压供水系统的工作原理。
PLC与变频器在恒压供水控制系统中的应用作者:王学书来源:《中国化工贸易·上旬刊》2020年第05期摘要:较详细地介绍了采用PLC与变频调速恒压供水系统的基本原理,给出了系统的电路的设计和控制,以及系统的主要功能与特点,并在实际中得到了应用。
关键词:可编程控制器;变频器;速度调节;恒压供水;电气原理0 概述随着PLC和变频调速技术的发展,以及人们对用水要求的不断提高,变频恒压供水系统已逐渐取代原有的水塔、高位水箱供水系统,广泛应用于生活用水和工业供水系统。
水泵在市电供电下,其转速保持恒定,而生活或工业用水量却在时刻变化,因此在市电下工作的供水系统管网压力随用水量不同而变化,用水量少时管网压力过大,对供水管网造成很大破坏,对能源也是极大的浪费。
变频调速恒压供水系统的诞生将以上的问题迎刃而剑。
它根据管网的用水情况,通过监测管网压力变化,利用变频器(内置PID控制器)可以改变到水泵电机的供电电压和频率的原理对水泵转速和投入、切除台数进行控制,完成供水压力的闭环控制,调节供水量使管网压力基本保持在恒定的设定压力值。
本文介绍了利用1臺变频器拖动两台水泵,即“一拖二”实现变频恒压供水的目的。
1 控制原理本恒压变量供水系统由ABB ACS550通用变频器(内置PID模块)、三菱FX1S30MR可编程控制器(PLC)、两台水泵、压力变送器、液位探针、接触器与继电器低压电器、指示灯、动力与控制电路等组成。
用户可通过控制柜面板上的按钮、旋钮开关等主令电器来对系统实施手动/自动控制。
另外,本系统还可根据水池水位的高低控制水泵启停。
当水位降到水位下限时,设备自动停泵,有水自动起泵,确保设备及水泵安全。
“一拖二”实现变频恒压供水电气原理图见下。
通过安装在出水管网上的远传压力表,把压力信号通过压力变送器变成4~20mA的模拟电信号送入变频器的5、6端,输入的信号经与给定压力参数进行运算比较和PID调节,将需要执行的命令送给变频器的输出端,由变频器控制水泵的转速,调节系统供水量,使供水系统管网中的压力保持在设定的压力上。
变频器与plc恒压供水工作原理
恒压供水系统是用于保持水压稳定的自动化系统,可以根据水压需求自动调节
水泵的运行速度和水量。
变频器和PLC(可编程逻辑控制器)是恒压供水系统中
重要的组成部分,它们协同工作来实现恒压供水。
首先,让我们了解变频器的工作原理。
变频器是一种电力调节设备,可以通过
调节电源的频率来控制电机的转速。
在恒压供水系统中,变频器用来控制水泵的转速,根据实时水压的反馈信号调整电机的运行频率。
当水压低于设定值时,变频器将增加电机的转速以增加水的流量;当水压高于设定值时,变频器将降低电机的转速以减少水的流量,从而保持水压稳定。
其次,PLC是恒压供水系统的主控制器。
它通过读取传感器收集的水压信号,
以及根据预设的控制算法来控制变频器的运行。
PLC可以接收来自传感器的信号,并根据这些信号做出决策,例如控制变频器调整电机的转速,或者打开/关闭阀门
来调节水的流量。
PLC可以通过触摸屏或计算机进行编程和监控,以便操作人员
可以实时监测系统的运行状态并进行必要的调整。
综上所述,变频器和PLC通过协同工作来实现恒压供水。
变频器控制水泵的
转速,根据实时水压信号对电机的运行频率进行调整;而PLC则是整个系统的主
控制器,读取传感器信号并根据预设的控制算法来控制变频器的运行。
这种自动化控制系统可以确保恒定的水压,提高供水系统的运行效率和稳定性。
总之,变频器和PLC是恒压供水系统中关键的组成部分,它们的工作原理是
通过协同工作来实现恒压供水。
这种自动化控制系统能够有效地维持水压稳定,提高供水系统的性能和运行效率。
PLC和变频器在恒压供水系统设计中的应用摘要:该文阐述了恒压控制系统结构,用PLC和变频器实现了对三台生活泵的逻辑控制及速度控制,可靠性高,抗干扰能力强。
在保持恒压状态下,达到控制流量的目的。
关键词:PLC;变频器;恒压供水系统设计;应用1.引言某热动力厂生活水系统由三台22KW的生活泵组成。
一直采用手动操作模式,分时段切换电机进行供水,严重浪费能源,频繁开停水泵使水泵因负荷突变而缩短使用寿命,使管网经常受到较大的压力冲击,不能根据水位及管网需要随时调节供水量和供水压力。
为使热动力厂供水实现自动化,根据瞬时变化的用水量,统过PLC和变频器自动调节水泵的转速及台数,来改变水泵出口的压力和流量,使生活用水压力保持恒定值。
2.系统结构图一:给煤机电动机变频调速系统的硬件结构供水系统如图一所示,P1、P2、P3为三台生活泵,用于加压供水,F1、F2、F3为手动阀门,F4、F5、F6为止回阀。
正常供水时,F1、F2、F3为开启状态,只有在检修时才关闭。
蓄水池内设有液位控制,当蓄水池呢水位过低时,向PLC 发送信号使系统停机,以防水泵抽空。
在生活泵现场设立现场操作箱进行就地控制,操作箱上设置“手动/自动”切换开关,以提高系统可靠性,当自动控制系统出现故障,生活泵正常运行,不影响生产。
3.恒压供水原理图二:恒压供水原理图本系统以PLC为控制核心,如图二所示,通过PC机设定所需压力,利用安装在出水管网上的远传压传感器将压力信号转换为4—20mA的标准电信号,经过信号处理及由PLC A/D扩展单元变换成数字信号送入PLC,将此数字信号与PC上通过485口传输给PLC的设定值进行比较运算,由数字控制PID算法得出调节参量,经PLC的D/A扩展单元变换后送到变频器,控制变频器输出频率,从而控制水泵电机转速,使管网压力与给定压力一致。
4.系统硬件设计4.1.系统主电路设计图三为恒压供水系统主电路图,采用了一台22KW的ABB公司的ACS510系列变频器作为控制系统的核心,采用5SJ63D断路器及3TB40交流接触器作为主要电气元件。
PLC和变频器在恒压供水系统中的应用摘要:本文阐述了PLC、变频器和触摸屏在恒压供水系统中的应用,分别介绍了变频恒压供水系统的基本构成,调节器的基本功能以及PLC在恒压供水系统中所发挥的功能,使用PLC和变频器能够使泵站的出水量始终保持恒压,以达到管路出水量始终保持恒定的目的。
关键词:PLC、变频器、调节器、触摸屏一、恒压供水系统1、概述PLC变频调速恒压供水系统(PLC&Inverter Controlled System of Constant Hydraulic Pressure),它集PLC和变频器、控制于一体,整套设备硬、软件配套齐全,可以进行单独操作和PLC及变频器的组合运行,具有智能化、网络化的特点,充分体现出现代工业控制“快捷”、“高效”、“集中”的特点。
2、变频恒压供水系统的基本构成如图1-1所示为恒压供水泵站的构成示意图,压力传感器用于检测管网中的水压,常装设在泵站的出口处。
当用水量大时,水压降低,用水量小时,水压升高。
水压传感器将水压的变化转变为电流或电压的变化送给调节器。
图1-1 变频器恒压供水泵站的构成示意图3、调节器是一种电子装置,在系统中完成以下几种功能:(1)调节器设定水管压力的给定值。
恒压供水水压的高低根据需要而设定,供水距离越远,用水地点越高,系统所需供水压力越大。
给定值即是系统正常工作时的恒压值。
另外有些供水系统可能有多种用水目的,如将生活用水与消防用水共用一个泵站,水压的设定值可能不止一个,一般消防用水的水压要高一些。
调节器具有给定值设定功能,可以用数字量进行设定,有的调节器也可以模拟量方式设定。
(2)调节器接受传感器送来的管网水压的实测值。
管网实测水压回送到泵站控制装置称为反馈,调节器是反馈的接收点。
(3)调节器根据给定值与实测值的综合,依一定的调节规律发出系统调节信号。
调节器接收了水压的实测反馈信号后,将它与给定值比较,得到给定值与实测值之差。
如果给定值大于实测值,说明系统水压低于理想水压,要加大水泵电动机的转速;如果水压高于理想水压,要降低水泵电机的转速。
A PPLICATION技术与应用148OCCUPATION2015 02浅谈恒压供水系统中PLC、变频器的应用文/刘 兴 邱利军摘 要:THPWSD-1实训装置是根据民用建筑、工业建筑给排水工程特点设计的实训教学模型,学生练习后可具备安装与控制给排水设备的综合能力,并培养学生的团队协作意识、安全施工意识以及职业素养等。
关键词:变频器 PLC PID控制一、实训装置简介1.生活给水系统概述生活给水系统能完成给水系统的恒压变频供水控制,实现两台水泵之间变频、工频控制自动切换功能。
生活给水系统工艺流程图如图1所示。
图1 生活给水系统工艺流程图1-给水箱 2-闸阀 3-橡胶软接头 4-变频磁力水泵 5-止回阀 6-压力变送器 7-脉冲式水表 8-淋浴混合水龙头 9-角阀 10-淋浴喷头 11-混合水龙头2.灭火喷淋系统概述灭火喷淋系统主要实现自动喷水灭火体系,在发生火灾时,喷头喷水灭火系统自动打开并发出火灾报警信号,完成自动探测、喷水灭火以及报警等功能。
二、生活给水系统、消防给水系统的控制1.生活给水控制系统工作原理为了满足用水终端用水量,供水系统内管道压力必须维持在允许范围内,通常由2台以上的变频磁力泵驱动。
本装置仅由2台变频磁力泵、1只压力变送器、终端用水系统及附件等构成。
变频恒定压力供水系统结构图如图2所示。
图2 变频恒定压力供水系统结构图其中PLC 控制器采用西门子公司CPU 224XP 主机,变频器采用西门子公司MM 420。
生活给水控制系统有两种自动工作状态。
(1)单台水泵的自动运行。
当管道需要用水量压力值小于泵Ⅰ提供的供水量时,给水系统处于泵Ⅰ变频运行工作状态。
此时,泵Ⅰ工作的状态处于变频状态。
(2)两泵运行。
泵Ⅰ处于变频状态时,管道需要的用水量骤然增加,泵Ⅰ的工作状态接近工频(50Hz ),但还是无法满足用水量的需求;此时PLC 发出命令,泵1工频运行,泵Ⅱ开始启动到变频,来增大管道压力值,以满足实际用水量。
•一拖二恒压供水控制系统中的PLC与变频器
发布时间:2008-08-05 点击数:1936 添加: 来源:变频器网
1 引言
变频调速技术是近十几年来迅速发展起来的比以往任何调速方法更加优越的新技术,
因其具有节能效果明显、调速曲线平滑、调速过程简单、安全可靠、保护功能齐全、起动性能
优越、自动化程度高等特点而受到越来越多的企业的青睐,被应用到工业生产控制过程中的任
何场合,显著的节能效果给众多的企业带来了巨大的经济效益。
特别是近几年来随着IGBT功
率元件和DSP微处理系统在变频器中的应用,变频器本身已非常成熟,使得变频调速技术的优
越性更加突出,传动效率越来越高,使用越来越方便,可靠性也得到了进一步的提高。
现代工业生产是复杂多样的,它们对控制的要求也各不相同。
可编程控制器(PLC)由于具有以
下特点而深受工厂工程技术人员的欢迎。
(1) 可靠性高,抗干扰能力强
其平均无故障时间大大超过IEC规定的10万小时,同时,有些PLC还采用了冗余设计
和差异设计,进一步提高了其可靠性。
(2) 适应性强,应用灵活
多数采用模块式的硬件结构,组合和扩展方便。
(3) 编程方便,易于使用
梯形图语言和顺控流程图语言(Sequential Function Chart)使编程简单方便。
(4) 控制系统设计、安装、调试方便
设计人员只要有PLC就可进行控制系统设计,并可在实验室进行模拟调试。
(5) 维修方便,工作量小
PLC有完善的自诊断、历史资料存储及监视功能,工作人员可以方便的查出故障原因,
迅速处理。
(6) 功能完善
除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外,配合特殊功能块,还可以实现
点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能,既方便工厂管理又可与上位机通信,通过
远程模块还可以控制远方设备。
由于具有以上特点,使得PLC的应用范围极为广泛,可以说只要有工厂、有控制要求,就会有
PLC的应用。
2 系统构成及控制方案
2.1 系统构成
一拖二(一台变频器控制两台电机)变频恒压供水控制系统由变频器、信号采集及处理
系统和控制系统3部分组成。
(1) 变频器
此系统对变频器的要求不高,现有国内外各品牌变频器基本都能满足技术要求,在此
我们以西门子MM430变频器为例。
此变频器经过几番更新换代,质量更加可靠、性能更加稳定,
与国外其他品牌相比性能价格比较高。
只是此变频器多功能数字输入端子没有对两路模拟输入
信号的切换功能,只能通过外部继电器切换。
(2) 信号采集及处理系统
该系统主要由传感器及PID调节器等组成,对就地采集的信号进行处理和转换,为控
制系统提供一个准确可利用的信号。
(3) 控制系统
该控制系统由按钮、继电器、PLC等电子电气元件组成。
该系统作为变频调速控制主体,可控制水泵的起停、加减速运转以及泵间的相互切换等。
主要电气元件均采用西门子产品。
SIMATIC S7-200可编程序控制器是模块化中小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用;大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务,各种单独的模块之间组合以用于扩展;简单实用的分散式结构和多界面网络能力,使得应用十分灵活;方便用户和简易的无风扇设计;当控制任务增加时,可以自由扩展;大范围的集成功能使得它的功能非常强劲。
多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块,使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。
当任务规模扩大,可随时使用附加模块对PLC进行扩展。
考虑其性能和点数,系统选用西门子S7-224继电器输入输出型。
2.2 控制系统方案
为了实现恒压力供水的目的,系统采用闭环控制,同时考虑系统的安全性,附加开环控制,作为备用。
开环、闭环之间可以方便的进行转换。
压力传感器进行实时检测,并将检测到的管道水压信号经过转换后传送给PID调节器,PID调节器将此信号与给定值进行比较后,经过一系列的运算将输出一个标准的控制信号给本系统的执行器-变频器,变频器根据调节器输出信号的变化来改变其输出频率,进而改变水泵电机的转速,以此来控制出水量的大小。
由于变频器的输出频率在0~50Hz范围内连续可调,当用水量较小时,水泵维持低速运行,当用水量增大致使压力降低时,变频器输出频率会一直上升到50Hz时,因此当压力发生变化时,系统会自动调节出口水量,使压力始终在设定值附近波动並最终达到设定值,从而实现了恒压力供水的目的。
(1) 系统功能
可以根据需要,设定压力值,系统自动进行循环启动,实现恒压供水,系统的响应速度快,稳定性好;
系统设有手动、自动控制模式:在手动方式下,由工人根据压力表显示的情况,进行手动启动,并且可以设定由工频启动还是变频启动;在自动方式下,完全根据压力设定值进行循环启停泵操作;
可以在线切换手动、自动控制模式:当系统在自动方式下完全启动以后,可以不停机直接切换到手动状态下运行;
每台泵都设有变频/工频两种状态,在自动运行模式下,任一台泵只有处于变频状态,才能由PLC控制进入循环软启序列;
具有显示报警功能,系统设置有各种显示功能,可以显示电压、电流、压力、变频器输出频率、电机转速等参数,同时设置各种保护功能,如过流保护、过压保护、过载保护、欠压保护等。
(2) 工作原理
在自动运行模式下,通过人为设定所需的压力,启动系统后,控制系统通过变频器启动一台处于变频状态的水泵电机。
当电机达到满速以后,如果检测压力仍达不到设定要求,控制系统会自动地将该泵由变频切换到工频,然后由变频器自动启动另外一台处于变频状态的水泵电机。
当检测到的压力值偏高且变频器运转在下限频率时,则第一台工频运行的水泵电机将自动停机;若再需加泵时,控制系统会自动将变频运行的水泵切换至工频运行,然后再变频启动另外一台处于变频状态的备用泵;以此顺序运行,直到出口压力达到设定的要求值。
在手动运行模式下,由人工根据压力表显示的压力情况进行现场手动启动单台泵,并且可以设定是由工频启动还是由变频启动。
对于变频运行泵,可以通过手调信号给定电位器来调节水泵电机转速的快慢。
此系统优点是自动调节供水动力范围大,不用经常人工起停水泵,因而自动化程度高,减小了电机长期满负荷运转所造成的磨损,延长了设备的使用寿命。
(3) 控制系统原理图
此系统中,PLC作为系统的控制核心,起着至关重要的作用。
尤其变频自动加减泵的过程,关系到系统的安全和调节的平滑性,在编程的过程中应该注意。
其原理图如图1所示。
图1 PLC控制系统原理图
变频器及控制系统的其它电子电气元件作为本系统的执行机构,作为变频调速控制主体,可控制水泵的起停、加减速运转以及泵间的相互切换等。
其原理图如图2所示。
图2 变频器切换控制原理图
3 节能原理
水泵为平方转矩负载,即水泵的负载转矩与转速的平方成正比,而轴功率和负载转矩与转速的乘积成正比,因此,水泵的轴功率与电机转速的立方成正比。
由此可知,当要求出水量减少时,可使电机转速降低,而电机转速微量减少,将使功率大幅下降,节能效果十分明显。
本变频调速系统经过优化设计,精心的设备选型,合理的编程,配合正确的信号给定,使得电机始终处于最佳运行状态,节能挖潜得到了最大的发挥。
4 投资回报及效益分析
4.1 直接效益
水泵恒压供水避免了开关阀门造成的节流损失和关闭阀门运行时电机所做的无用功,按每年运行300天阀门平均开度80%计算,22kW电机年节电量可做如下计算: W=22×[1-(0.8)3]×24×300=7.79万kWh
电费单价按0.40元/kWh计算,全年可节约电费
M=7.79×0.40=3.116万元
4.2 间接效益
(1) 水泵进行变频调速改造以后,由于系统采用软启动连续变速运行,减少了对水泵的磨损,大大延长了设备使用寿命和维修周期,减少了维修费用和由此带来的直接经济损失;
(2) 系统采取过流、过压、瞬时断电、短路、欠压、缺相等多种保护,避免了因电机烧损而影响生产所带来的直接和间接经济损失。
5 结束语
用变频调速和PLC来实现恒压供水,与用调节阀门来实现恒压供水相比较,节能效果十分显著。
其优点是:起动平稳,起动电流可限制在额定电流以内,从而避免了起动时对电网的冲击;由于泵的平均转速降低了,从而可延长泵和阀门等的使用寿命;可以消除起动和停机时的水锤效应;在锅炉和其他燃烧重油的场合,恒压供油可使油的燃烧更加充分,大大地减轻了对环境的污染。
本系统经多年应用与完善,性能优越,安全方便,深得用户好评。