消防泵自动控制系统改造
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全国火电大机组(<600MW级)竞赛第9届年会论文集热控
消防泵自动控制系统改造
杨岳斌李辉
(山西神头第二发电厂)
摘要:本文论述了采用可编程PLC控制器和变频器调节电机转速,实现对消防供水系统压力进行自动拉制调节。当火情发生时消防泵自动启动,使水压在短时间内达到要求,从而保持相对稳定的压力,满足实际消防用水的要求,大大提高了消防系统正常运行的可靠性,可避免重大事故的发生。关键词:消防泵PLC自动控制变频调节改造
引言
随着我国电力系统的迅速发展,电厂消防水系统的安全、可靠、稳定运行越来越重要,对消防水系统的自动调节控制水平也越来越高。原来的手动控制和简单的电气连锁等控制方式,由于自动
化程度较低,可靠性较差,已不能适应电厂的安全、可靠运行。随着可编程PLC自动控制器和变频
器调节原理的广泛应用,建议消防水系统采用可编程PLC自动控制器和变频器来调节控制的恒定供水压力,有效的保证火情发生时的及时供水,而且可以自动来回切换,确保供水系统的安全使用,
实现无人值班,避免由于人为因素而造成的失误。
1系统简介
由于原消防供水系统完全由手动控制,当火情发生时消防泵不能自动投入供水,水压不能在短时间内达到要求,稳压泵也不能有效的保证管网压力。而且人为因素的失误也会造成供水延误,容
易引起管道爆裂,造成设备损坏。因此,原消防泵控制系统自动化程度低,可靠性很差,存在着很
大缺点,并且在火灾发生时存在极大隐患。
2设计方案
本系统的设备为一台250KW电机的消防泵和一台15KW电机的稳压泵,采用PLC控制,变频器调节电机转速的控制方式,具备在无人看守的情况下,自动满足消防用水的要求,见系统方框图:
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系统方框图
全国火电大机组(600MW级)竞赛第9届年会论文集热控
该系统采用一个带模拟量输出的压力传感器、一个量程为。-1.6峋a的压力显示表P和一个开关量压力表P1。将模拟量输出作为给定送入PLC,经PLC的PI调节后输出给变频器,使变频器根据压力的大小自动调节输出频率以控制电动机转速,从而达到恒压供水的目的。同时,在压力显示表上取出所需的压力上限LOMpa,下限为0.8Mpa,可使变频器在管网压力下限时自动启动消防泵电机,在管网压力上限时自动停止消防泵电机转动。
另外,为保证稳压泵安全可靠地运行,在开关量压力表P1出现上限信号(即:压力达到1.1Mpa)时,停止稳压泵运行,以避免频繁启动稳压泵影响使用寿命。 具体方案如下: 1)手/自动转换:
本系统设置一个手/自动转换开关。在正常状态下,手/自动转换开关设置为自动方式,消防泵电
机是由PLC自动控制。当变频器出现故障或泵体出现故障,则将手/自动转换开关转为手动方式,此时变频器不参与控制,由手动按钮来启、停消防泵和稳压泵。
2)消防供水系统在无火情发生的状况: 这一状态下,管网内水压的损失是由于逆止阀不严、或管路内渗漏造成的,正常状态下,管路
内的水压为1.0 Mpa,以保证当消防用水时,消防水管接入管路能迅速出水。为避免供水系统浪费能源,根据具体工况设置管内压力最高点(压力上限)为10公斤,在管内压力达到上限值时,则视没有火情发生,PLC将消防泵停止,而在管道压力为11公斤设计,PLC将稳压泵停止。 3)消防系统在火情发生的状态:
在检测管内压力值低于下限值时,或稳压泵启动一定时间内压力没有达到10公斤,则视火情已
经发生,供水量在增大,此时则由PLC控制消防泵启动,并停止稳压泵,变频器根据网管上模拟量
压力表的信号来对应输出频率,运行按20-50HZ对应模拟压力表P提供的4-20mA信号,以控制消
防泵电机转速。在管内压力达到一定值时,变频器以工频50HZ输出,电动机达到全速运转,以保持管路内压力恒定,满足供水要求。
若变频器或PLC发生故障,则将手/自动转换开关转为手动方式,由手动按钮来启动电机工频运
行。 4)消防系统在火情消失后的状态:
火情逐渐解除时,管路内压力仍然升高一段时间,变频器会根据模拟压力表提供的4-20mA信
号进行控制以保持管路内压力的稳定。如此时压力继续升高,达到压力上限值,PLC则停止消防泵,
当压力达到1.1 Mpa时,PLC控制稳压泵停止,系统恢复到没有火情发生的状况。 5)系统的安全联锁:
为了保证电气系统的绝对安全,避免因操作人员的误动作而造成事故,手动方式的启停控制按
钮上设置互锁。同时,交流接触器KM1和KM2的辅助接点互锁,KM3与KM1, KM2互锁,以避
免因接触器故障造成电源短路。并且由PLC建立泵体的巡检功能,在一定时间(如一个月)内,消防泵未曾启动过,则启动消防泵,如在短时间内未达到压力上限,则视为泵体故障。
为避免因消防器启动、运行过程中电机过电流,引起变频器跳保护或损坏,所以选择了具有优良品质保证的西门子公司的ECO1-315K/3变频器,并在功率上加大到315KW。并且选用CQM1可编程控制器组成控制系统,见控制流程图。为检修安全所见,在电机前设置刀闸QL1和QL2,见消
防泵主控回路图。
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消防泵主控回路图
3改造效果
采用变频调速控制的恒压供水系统,克服了原系统的缺点,主要优点如下: 1)在PLC和变频器的控制下始终维持管道内的压力恒定,可以有效保证火情发生时的及时供
水,而且由于大部分运行时间是电动机在低于额定转速的状态下运行,也可以起到节能降耗的效果。
2)电机实现了软启动,不仅延长了电机的寿命,也可以减小电机全速启动对管道的冲击,在加
速过程中,由于变频器有防止过电流、过电压的失速设置,防止频繁跳闸,保证系统连续运行。
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系统控制流程图
3)该系统的手/自动功能可以来回切换,确保供水系统的安全使用。而且PLC具有定期巡检功能,可消除泵体本身的故障对系统的影响,因此,整个控制系统安全可靠,自动化程度高,泵站可
实现无人值班。
参考文献:
[1]沈安俊.自动控制与调节原理.机械工业出版社,1980年。[2]杨兴瑶.电动机调速的原理及系统.水利电力出版社,1997年。