生活供水系統(tǒng)在小區(qū)中的控制方案
2013/4/25 16:03:04??????點(diǎn)擊：
生活供水系統(tǒng)在小區(qū)中的控制方案
生活供水系統(tǒng)的底子控制戰(zhàn)略是：選用電動(dòng)機(jī)調(diào)速設(shè)備與可編程控制器（PLC）構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速作業(yè)，并自動(dòng)調(diào)整泵組的作業(yè)臺(tái)數(shù)，結(jié)束供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量改動(dòng)時(shí)抵達(dá)安穩(wěn)供水壓力和節(jié)約電能的目的。生活供水系統(tǒng)的控制政策是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反響的總管壓力實(shí)習(xí)值進(jìn)行比較，其差值輸入CPU運(yùn)算處置后，宣告控制指令，控制泵電動(dòng)機(jī)的投運(yùn)臺(tái)數(shù)和作業(yè)變量泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后抵達(dá)給水總管壓力安穩(wěn)在設(shè)定的壓力值上。聯(lián)絡(luò)供水
跟著電力電子技術(shù)的展開(kāi)，電力電子器件的理論研究和制造工藝水平的不斷前進(jìn)，電力電子器件在容量、耐壓、特性和類(lèi)型等方面得到了很大的展開(kāi)。進(jìn)入90年代電力電子器件向著大容量、高頻率、照應(yīng)快、低損耗的方向展開(kāi)。作為運(yùn)用現(xiàn)代電力電子器件與微核算機(jī)技術(shù)有機(jī)聯(lián)絡(luò)的交流變頻調(diào)速設(shè)備，跟著產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)創(chuàng)新和推行運(yùn)用，使得交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速領(lǐng)域發(fā)作一場(chǎng)龐大的技術(shù)革新。當(dāng)時(shí)自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)運(yùn)用的電動(dòng)機(jī)調(diào)速設(shè)備均選用交流變頻技術(shù)，而系統(tǒng)的控制設(shè)備選用PLC控制器，因PLC不僅可結(jié)束泵組、閥門(mén)的邏輯控制，并可結(jié)束系統(tǒng)的數(shù)字PID調(diào)度功用，可對(duì)系統(tǒng)中的各種作業(yè)參數(shù)、控制點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并結(jié)束系統(tǒng)作業(yè)工況的CRT畫(huà)面閃現(xiàn)、故障報(bào)警及打印報(bào)表等功用。自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，可與城市供水系統(tǒng)的上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，結(jié)束城區(qū)供水系統(tǒng)的優(yōu)化控制，為城市供水系統(tǒng)供應(yīng)了現(xiàn)代化的調(diào)度、處理、監(jiān)控及經(jīng)濟(jì)作業(yè)的辦法。
2.控制方案
在住宅小區(qū)水廠的管網(wǎng)系統(tǒng)中，由于管網(wǎng)是封閉的，泵站供水的流量是由用戶用水量抉擇的，泵站供水的壓力以滿足管網(wǎng)中壓力較倒霉點(diǎn)的壓力丟掉ΔP和流量Q之間存在著如下聯(lián)絡(luò)：
ΔP=KQ2；
式中K—為系數(shù)
設(shè)PL為壓力較倒霉點(diǎn)所需的較低壓力，則泵站出口總管壓力P應(yīng)按下式，則可滿足用戶用水的需要壓力值，又有較好的節(jié)能效果。
P=PL+ΔP=PL+ KQ2；
因此供水系統(tǒng)的設(shè)定壓力大約根據(jù)流量的改動(dòng)而不斷修改設(shè)定值，這種恒壓供水技術(shù)稱為變量恒壓供水，即供水系統(tǒng)較倒霉點(diǎn)的供水壓力為恒值而泵站出口總管壓力連續(xù)可調(diào)。
典型的生活供水系統(tǒng)的規(guī)劃框圖如圖1所示；系統(tǒng)具有控制水泵出口總管壓力安穩(wěn)、變流量供水功用，系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備在出水總管上的壓力傳感器、流量傳感器，實(shí)時(shí)將壓力、流量非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入至可編程控制器（PLC）的輸入模塊，信號(hào)經(jīng)CPU運(yùn)算處置后與設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，得出較好的作業(yè)工況參數(shù)，由系統(tǒng)的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設(shè)定值，控制泵站投運(yùn)水泵的臺(tái)數(shù)及變量泵的作業(yè)工況，并結(jié)束對(duì)每臺(tái)水泵根據(jù)CPU指令實(shí)施軟發(fā)起、軟切換及變頻作業(yè)。系統(tǒng)可根據(jù)用戶用水量的改動(dòng)，自動(dòng)判定泵組的水泵的循環(huán)作業(yè)，以前進(jìn)系統(tǒng)的安穩(wěn)性及供水的質(zhì)量。
3.系統(tǒng)功用
生活供水系統(tǒng)選用FR-500日本三菱變頻器。該系統(tǒng)中具有功用：
3.1自動(dòng)切換變頻/工頻作業(yè)功用
變頻器供應(yīng)三種不一樣的作業(yè)辦法供用戶選擇：
辦法0：底子作業(yè)辦法。變頻器一向固定驅(qū)動(dòng)一臺(tái)泵并實(shí)時(shí)根據(jù)其輸出頻率：控制其他輔佐泵啟停。即當(dāng)變頻器的輸出頻率抵達(dá)較大頻率時(shí)發(fā)起一臺(tái)輔佐泵工頻作業(yè)、當(dāng)變頻器的輸出頻率抵達(dá)較小頻率時(shí)則間斷結(jié)尾發(fā)起的輔佐泵。由此控制增減工頻作業(yè)泵的臺(tái)數(shù)。
辦法1：交換辦法，變頻器通常固定驅(qū)動(dòng)某臺(tái)泵，并實(shí)時(shí)根據(jù)其輸出頻率，使輔佐泵工頻作業(yè)，此辦法與辦法0不一樣之處在于若前一次泵發(fā)起的次第是泵1→泵2，當(dāng)變頻器輸出間斷時(shí)，下一次發(fā)起次第變?yōu)楸?→泵1。
辦法2：直接辦法。當(dāng)啟信號(hào)輸入時(shí)變頻器發(fā)起第，一臺(tái)泵當(dāng)該泵抵達(dá)較高頻率時(shí)，變頻器將該泵切換到工頻作業(yè)，變頻器發(fā)起下一臺(tái)泵變頻作業(yè)，相反當(dāng)泵間斷條件成立時(shí)，先間斷較先發(fā)起的泵。
3.2 PID的調(diào)度功用
由壓力傳感器反響的水壓信號(hào)(4-20MA或-5V)直接送入PLC的A/D口(可以通過(guò)手持編程器)，設(shè)定給定壓力值，PID參數(shù)值，并通過(guò)PLC核算何以需切換泵的操作結(jié)束系統(tǒng)控制，系統(tǒng)參數(shù)在實(shí)習(xí)作業(yè)中調(diào)整，使系統(tǒng)控制照應(yīng)趨于無(wú)缺。
3.3“休眠”功用
系統(tǒng)作業(yè)時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到用戶用水量較小或不用水(如夜晚)情況，為了節(jié)能，該系統(tǒng)專(zhuān)用設(shè)置了可以使水泵暫停作業(yè)的“休眠”功用，當(dāng)變頻器頻率輸出低于其下限時(shí)，變頻器間斷作業(yè)，2＃、3＃泵不作業(yè)，水泵間斷(處于休眠情況)。當(dāng)水壓繼續(xù)升高時(shí)將間斷1泵，當(dāng)水壓降低到，一，定，值時(shí)將先發(fā)起變頻器作業(yè)2＃泵或3＃泵，當(dāng)頻率抵達(dá)，一，定，值后將發(fā)起1＃泵調(diào)度2?；?＃泵的轉(zhuǎn)速。
“休眠值”變頻器輸出的下限頻率PR507設(shè)置。
“休眠供認(rèn)時(shí)辰”用參數(shù)PR506設(shè)置，當(dāng)變頻器的輸出頻率低于休眠值的時(shí)辰如小于休眠時(shí)辰td時(shí)，即td＜tn時(shí)變頻器繼續(xù)作業(yè)，當(dāng)td＞tn時(shí)變頻器將進(jìn)入休眠情況。 “喚醒值”由供水壓力下限發(fā)起，當(dāng)供水壓力低于下限值時(shí)由PLC宣告指令喚醒變頻器作業(yè)。
經(jīng)檢驗(yàn)“休眠值”為10HZ。
“休眠供認(rèn)時(shí)辰”td:20s
“喚醒值”70%
3.4通訊功用
該系統(tǒng)具有核算機(jī)的通訊功用，PLC變頻器均供應(yīng)有RS232或485接口PLC可選用西門(mén)子的S7-200核算機(jī)可以與一套或多套系統(tǒng)進(jìn)行通訊，運(yùn)用核算機(jī)一同可以監(jiān)測(cè)：電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速、壓力等也可以控制變頻器的各類(lèi)參數(shù)。
此外該系統(tǒng)還具有手動(dòng)/自動(dòng)操作，故障報(bào)警，作業(yè)情況，電流，電壓、頻率情況閃現(xiàn)缺水保護(hù)等功用。
4.作業(yè)特征
以三臺(tái)水泵的恒壓供水系統(tǒng)為例，系統(tǒng)在自動(dòng)作業(yè)辦法下，可編程控制器控制變頻器軟發(fā)起1#泵，此時(shí)1#泵進(jìn)入變頻作業(yè)情況，其轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng)供水量Q<1/3Qmax時(shí)（Qmax為三臺(tái)水泵全部工頻作業(yè)時(shí)的較大流量），可編程控制器CPU根據(jù)根據(jù)供水量的改動(dòng)自動(dòng)調(diào)度1#泵的作業(yè)轉(zhuǎn)速，以保證所需的供水壓力。當(dāng)用水量Q在1/3Qmax
當(dāng)外供水量減少至1/3Qmax 5.系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析及系統(tǒng)利益。
5.1經(jīng)濟(jì)效益分析
變量泵的功率N1、供水量Q1與泵轉(zhuǎn)速n 1三者的聯(lián)絡(luò)如下式：
N1/Q1=（n 1/n）3
Q1/Q= n 1/n
額定流量Q時(shí),式中Q—額定流量，Q1 N—的軸功率
n—水泵的額定轉(zhuǎn)速
因額定流量Q=99%時(shí)，n=99%，N=99%，若n 1=90%n時(shí)Q1=90%Q，N1=72.9%N，即可節(jié)電27.1%。若n 1=80%n時(shí)Q1=80%Q，N1=51.2%N，即可節(jié)電48.8%。
5.2系統(tǒng)利益
5.2.1恒壓供水技術(shù)因選用變頻器改動(dòng)電動(dòng)機(jī)電源頻率，而抵達(dá)調(diào)度水泵轉(zhuǎn)速改動(dòng)水泵出口壓力，比靠調(diào)度閥門(mén)的控制水泵出口壓力的辦法，具有降低管道阻力大大減少截流丟掉的效能。
5.2.2由于變量泵作業(yè)在變頻工況，在其出口流量小于額定流量時(shí)，泵轉(zhuǎn)速降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延伸泵和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械運(yùn)用壽命。
5.2.3因結(jié)束恒壓自動(dòng)控制，不需要操作人員一再操作，降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了人力。
5.2.4水泵電動(dòng)機(jī)選用軟發(fā)起辦法，按設(shè)定的加速時(shí)辰加速，避免電動(dòng)機(jī)發(fā)起時(shí)的電流沖擊，對(duì)電網(wǎng)電壓構(gòu)成不堅(jiān)定的影響，一同也避免了電動(dòng)機(jī)俄然加速構(gòu)成泵系統(tǒng)的喘振。
5.2.5由于變量泵作業(yè)在變頻作業(yè)情況，在其作業(yè)過(guò)程中其轉(zhuǎn)速是由外供水量抉擇的，故系統(tǒng)在作業(yè)過(guò)程中可節(jié)約可觀的電能，其經(jīng)濟(jì)效益是非常明顯的。由于其節(jié)電效果明顯，所以系統(tǒng)具有收回出資快，而長(zhǎng)時(shí)間獲益，其發(fā)作的社會(huì)效益也是非常龐大。
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