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風(fēng)光變頻器的小區(qū)恒壓供水控制應(yīng)用實例

發(fā)布時間:2019-08-02 16:21:01來源:

1 引言
本文是針對某生活小區(qū)實際情況,結(jié)合用戶生活 / 消防雙恒壓供水控制的要求,我們進(jìn)行改造的一些心得。現(xiàn)將其中的改造情況介紹如下。
眾所周知,恒壓供水系統(tǒng)對于生活小區(qū)是非常重要的,例如在生活小區(qū)供水過程中,若自來水供水因故壓力不足或短時斷水,可能影響居民生活。又如當(dāng)發(fā)生火警時,若供水壓力不足或無水供應(yīng),不能迅速滅火,可能引起重大損失和人員傷亡。所以,生活小區(qū)采用生活 / 消防雙恒壓供水系統(tǒng),具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會意義。
基于上述情況,我公司對某生活小區(qū)供水系統(tǒng)進(jìn)行改造,采用西門子 PLC 作為主控單元。利用風(fēng)光供水變頻器,根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)可快速調(diào)整供水系統(tǒng)的工作壓力,達(dá)到恒壓供水的目的。改造提高了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性,得到了良好的控制效果。
2 用戶現(xiàn)場情況
如圖 1 所示,市網(wǎng)自來水用高低水位控制器 EQ 來控制注水閥 YV1 ,自動把水注滿儲水水池,只要水位低于高水位,則自動向水箱注水。水池的高低水位信號也直接送給 PLC ,作為水位報警。為了保持供水的連續(xù)性,水位上、下限傳感器高低距離較少。生活用水和消防用水共用二臺泵,平時電磁閥 YV2 處于失電狀態(tài),關(guān)閉消防管網(wǎng),二臺泵根據(jù)生活用水的多少,按一定的控制邏輯運行,維持生活用水低恒壓。當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時,電磁閥 YV2 得電,關(guān)閉生活用水管網(wǎng),二臺泵供消防用水使用,并維持消防用水的高恒壓值。火災(zāi)結(jié)束后,二臺泵改為生活供水使用。
圖 1 生活 / 消防雙恒壓供水系統(tǒng)示意圖
現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)如下 :
型號 65-315(I)A
流量 56m 3 /h
揚程 110m
效率 56%
轉(zhuǎn)速 2900r/min
電機(jī)功率 37KW
3 系統(tǒng)控制要求
用戶對二泵生活 / 消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是:
⑴ 生活供水時,系統(tǒng)低恒壓運行,消防供水時高恒壓值運行。
⑵ 二臺泵根據(jù)恒壓的需要,采取先開先停的原則接入和退出。
⑶ 在用水量小的情況下,如果一臺泵連續(xù)運行時間超過 1 天,則要切換下一臺泵,系統(tǒng)具有倒泵功能,避免一臺泵工作時間過長。
⑷ 二臺泵在啟動時都要有軟啟動功能。
⑸ 要有完善的報警功能。
⑹ 對泵的操作要有手動控制功能;手動只在應(yīng)急或檢修時使用。
4 設(shè)備選型
( 1 )風(fēng)光 JD-BP32-XF 型供水變頻器
JD-BP32-XF 型是山東新風(fēng)光電子公司推出的專用于供水變頻器,使用空間電壓矢量控制技術(shù)適用于各類自控場合。在恒壓供水中可以采用這類變頻器。 JD-BP32-XF 型變頻器除具有變頻器的一般特性外,還具有以下特性:水壓高、水壓低輸出接口,變頻器運行上限、下限頻率(可以任意設(shè)定),可以方便地進(jìn)行雙壓力控制,內(nèi)置智能 PI 控制,以上功能非常適用于供水控制要求。在本例中選用 JD-BP32-37F ( 37KW )風(fēng)光供水變頻器拖動用戶水泵。
( 2 ) PLC 選型
控制系統(tǒng)的 IO 點及地址分配
根據(jù)圖 1 所示及控制要求 , 統(tǒng)計控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號的名稱 , 代碼及地址編號如下表 1 所示。水位上 、 下限信號分別為 I0.1 、 I0.2 。
輸入輸出點 / 代碼及地址編號表 1
名 稱
代 碼
地址編碼
輸入信號
手動和自動消防信號
SA1
I0.0
水池下限信號
SLL
I0.1
水池上限信號
SLH
I0.2
變頻器報警信號
SU
I0.3
消鈴按鈕
SB7
I0.4
試燈按鈕
SB8
I0.5
水壓低信號
SY1
I0.6
水壓高信號
SY2
I0.7
輸出信號
1# 泵工頻運行接觸器及指示燈
KM1,HL1
Q0.0
1# 泵變頻運行接觸器及指示燈
KM2,HL2
Q0.1
2# 泵工頻運行接觸器及指示燈
KM3,HL3
Q0.2
2# 泵變頻運行接觸器及指示燈
KM4,HL4
Q0.3
變頻器開停機(jī)控制
KA2
Q0.5
生活 / 消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥、壓力轉(zhuǎn)換
YV2
KA1
Q1.0
水池水位下限報警指示燈
HL5
Q1.1
變頻器報警指示燈
HL6
Q1.2
火災(zāi)報警指示燈
HL7
Q1.3
報警電鈴
HA
Q1.4
② PLC 系統(tǒng)選型
系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點 8 個,開關(guān)量輸出點 10 個 , 選用西門子主機(jī) CPU222 ( 8 入繼電器出) 1 臺,加上擴(kuò)展模塊 EM222 ( 8 繼電器輸出) 1 臺。即可滿足用戶供水控制要求
( 3 )壓力傳感器
在供水系統(tǒng)中,壓力傳感器既可以采用壓力變送器,也可以采用遠(yuǎn)傳壓力表。在本例中采用遠(yuǎn)傳壓力表,壓力表相應(yīng)接線端子接到變頻器主控板 3 腳、 4 腳、 5 腳即可。
5 電氣控制系統(tǒng)原理圖
電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路圖、控制電路圖及 PLC 外圍接線圖三部分。
( 1 )主電路圖
如圖 2 所示為電控系統(tǒng)主電路。二臺電機(jī)分別為 M1 、 M2 。接觸器 KM1 、 KM3 ,分別控制 M1 、 M2 的工頻運行;接觸器 KM2 、 KM4 ,分別控制 M1 、 M2 的變頻運行; FR1 、 FR2 分別為二臺水泵電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器; QS1 、 QS2 和 QS3 分別為變頻器和二臺泵電機(jī)主電路的隔離開關(guān); FU1 、 FU2 為主電路的熔斷器; BPQ 為風(fēng)光供水專用變頻器。
圖 2 主電路圖
( 2 )控制電路圖
如圖 3 所 示為電控系統(tǒng)電路。圖中 SA 為手動 / 自動轉(zhuǎn)換開關(guān), SA 打在 1 的位置為手動控制狀態(tài),打在 2 的狀態(tài)為自動控制狀態(tài)。手動運行時,可用按鈕 SB1~SB6 控制二臺泵的起 / 停和電磁閥 YV2 的通 / 斷;自動運行時,系統(tǒng)在 PLC 程序控制下運行。
圖中的 HL8 為自動運行狀態(tài)電源指示燈。
圖 3 電控系統(tǒng)控制電路圖
( 3 ) PLC 接線圖
下圖 4 所示為 PLC 及擴(kuò)展模塊外圍接線圖。火災(zāi)時,火災(zāi)信號 SA1 被觸動, I0.0 為 1 。
圖 4 雙恒壓供水控制系統(tǒng)及擴(kuò)展模塊的外圍接線圖
6 系統(tǒng)程序設(shè)計
( 1 )程序中使用的 PLC 內(nèi)部器件及功能,如下表 2 所示:
表 2
器件地址
功 能
 
器件地址
功 能
VB400
變頻工作泵的泵號
 
M0.4
復(fù)位當(dāng)前變頻泵運行脈沖
VB401
工頻運行泵的臺數(shù)
 
M0.5
當(dāng)前泵工頻運行啟動脈沖
VD410
倒泵時間存儲器
 
M0.6
新泵變頻啟動脈沖
T33
工 / 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制
 
M2.0
泵工 / 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制
T34
工 / 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制
 
M2.1
泵工 / 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制
T37
工頻泵增泵判斷時間控制
 
M2.2
泵工 / 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制
T38
工頻泵減泵判斷時間控制
 
M3.0
故障信號匯總
T39
工 / 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制
 
M3.1
水位下限故障邏輯
M0.0
故障結(jié)束脈沖信號
 
M3.2
水位下限故障消鈴邏輯
M0.1
泵變頻啟動脈沖
 
M3.3
變頻器故障消鈴邏輯
M0.2
-
 
M3.4
火災(zāi)消鈴邏輯
M0.3
倒泵變頻啟動脈沖
 
生活 / 消防雙恒壓的兩個恒壓值是我公司生產(chǎn)的風(fēng)光供水專用變頻器直接設(shè)定的。在本實例中,根據(jù)用戶要求,生活壓力設(shè)定為 0.35MPa, 消防壓力設(shè)定為 0.60MPa 。
壓力低、壓力高信號分別由變頻器內(nèi)部主控板 14 腳、 15 腳給出。
供水運行下限頻率、供水運行上限頻率由變頻器程序設(shè)定。在本系統(tǒng)中,運行下限頻率設(shè)為 20Hz, 運行上限頻率設(shè)為 50Hz 。
( 2 )系統(tǒng) PLC 控制程序如下:
7 結(jié)束語
隨著變頻調(diào)速技術(shù)的飛速發(fā)展,變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)在小區(qū)已普遍使用。用變頻器來實現(xiàn)恒壓供水,與其它供水方式相比較而言,其優(yōu)點是非常明顯的。節(jié)能效果十分顯著,啟動平穩(wěn),啟動電流小,避免了電機(jī)啟動時對電網(wǎng)的沖擊,延長了泵和閥門等的使用壽命,消除了啟動和停機(jī)時的水錘效應(yīng)。供水控制系統(tǒng)提高了小區(qū)的供水質(zhì)量。各項控制指標(biāo)達(dá)到了用戶的要求。風(fēng)光變頻器在小區(qū)恒壓供水改造效果是明顯的,改造是成功的。
參考文獻(xiàn)
[1] 山東新風(fēng)光電子用戶使用手冊 山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司。
作者簡介
楊國奎 (1978-) 男 畢業(yè)于山東大學(xué)自動化專業(yè) , 現(xiàn)在山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司從事低壓變頻器的研制工作。
 
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