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1、渤海石油職業(yè)學(xué)院電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文樓宇恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名:閆忠全專業(yè)班級(jí):09電氣2班指導(dǎo)教師:袁勇完稿日期:2012年3月20日目錄內(nèi)容摘要 3一、傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的概況 4二、PLG變頻恒壓供水系統(tǒng)方案分析及論證41變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)控制原理 52變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)及適用范圍 63傳統(tǒng)供水系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 74. PLG變頻恒壓供水系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 8三、PLG變頻恒壓供水系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 91. 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 92. 恒壓供水的原理 113. 系統(tǒng)功能 114. 恒壓供水系統(tǒng)控制分析 125. 水泵的轉(zhuǎn)速與其揚(yáng)程H、流量Q及功率的關(guān)系 136. 變頻

2、技術(shù)參數(shù)及調(diào)試參數(shù) 147. 設(shè)備的選擇 168. 模擬供水系統(tǒng)擬定 219. 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2110. PLG輸入輸出接線圖及程序 26四、故障處理的程序設(shè)計(jì) 29五、結(jié)束語(yǔ) 30參 考 文 獻(xiàn) 31樓宇恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)閆忠全【內(nèi)容摘要】 隨著我國(guó)改革開放的不斷深入 , 我國(guó)的經(jīng)濟(jì)、文化、教育等各 方面都在日新月異地向前發(fā)展。 科學(xué)技術(shù)更是突飛猛進(jìn)。 在高壓供水技術(shù)上, 從 80 年代以來,我國(guó)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備開發(fā)成功后,經(jīng)過多年的應(yīng)用,技術(shù) 上已經(jīng)成熟,目前在消防用水、生活用水、工業(yè)用水、園林景觀用水等,以及各 行生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)用相當(dāng)廣泛! 70、80 年代建設(shè)的水塔 - 水泵聯(lián)合

3、供水或氣壓罐供水 方式,在節(jié)能、 環(huán)保和維護(hù)方面存在一些比較突出的問題, 尤其是生活用水二次 污染的控制難度很大。 進(jìn)入 90 年代電力電子器件向著大容量、 高頻率、響應(yīng)快、 低損耗的方向發(fā)展。 作為應(yīng)用現(xiàn)代電力電子器件與微計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的交流 變頻調(diào)速裝置, 隨著產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用, 使得交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速領(lǐng)域 發(fā)生一場(chǎng)巨大的技術(shù)革命。 目前自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置均采用 交流變頻技術(shù),而系統(tǒng)的控制裝置采用PLC控制器,因PLC不僅可實(shí)現(xiàn)泵組、閥 門的邏輯控制,并可完成系統(tǒng)的數(shù)字PID調(diào)節(jié)功能,可對(duì)系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)、 控制點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,并完成系統(tǒng)運(yùn)行工況的CRT畫面

4、顯示、故障報(bào)警及打印報(bào)表 等功能。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),實(shí)現(xiàn)城區(qū)供水系統(tǒng)的優(yōu)化控制, 為城市供水系統(tǒng)提供了現(xiàn)代化的調(diào)度、 管理、 監(jiān)控及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的手段。 改造原有供水設(shè)備, 充分發(fā)揮其社會(huì)效益的同時(shí), 最大 限度的提高供水設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益。 不但管理單位或部門比較重視, 作為現(xiàn)代化企 業(yè)更應(yīng)該為此努力!【關(guān)鍵詞】 樓宇自控系統(tǒng) 生活給水 樓宇自動(dòng)化 恒壓供水一、傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的概況隨著社會(huì)的迅速發(fā)展,人們對(duì)生活用水需求的不斷提高,而目前世界水資源 緊缺,傳統(tǒng)的供水方式離不開蓄水池、 水箱等儲(chǔ)水設(shè)施,而蓄水池中的水一般由 自來水管網(wǎng)供給,這樣,原來有壓

5、力的水進(jìn)入水池后就變成了零壓力, 然后再?gòu)?零壓力開始加壓,造成大量電力資源的浪費(fèi);另外還須建筑面積比較大的專用泵 房;電機(jī)運(yùn)行存在噪音污染和振動(dòng), 給住宅小區(qū)的居民生活帶來很大的不便; 而 且當(dāng)供電線路停電時(shí)無法保持供水;特別是在用水高峰期間產(chǎn)生自來水水壓低、 水流小的不穩(wěn)定現(xiàn)象使得住宅小區(qū)、 賓館、辦公樓的生活用水無法得到保證; 對(duì) 于離市區(qū)較偏、自來水壓較低的工礦企業(yè)生活、生產(chǎn)用水也無法得到相應(yīng)的供應(yīng)。圖1-1傳統(tǒng)供水系統(tǒng)原理圖二、PLG變頻恒壓供水系統(tǒng)方案分析及論證傳統(tǒng)的供水方式普遍存在不同程度的浪費(fèi)且效率低、可靠性差、自動(dòng)化程度 低等缺點(diǎn),嚴(yán)重影響了居民用水和工業(yè)用水。隨著變頻技術(shù)的

6、發(fā)展和人們對(duì)生活 飲用水要求的不斷提高,變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)以其環(huán)保、節(jié)能和高品質(zhì)的供水 特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于住宅小區(qū)及高層建筑的生活、消防中。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) 可以實(shí)現(xiàn)水泵電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速,依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù), 在 用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足不同的用水要求,是比較合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)之一。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能,對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備、降低成本、保證供水質(zhì)量等有著重要的意義。變頻調(diào)速恒 壓供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比,不論是設(shè)備的投 入,運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)合理性, 還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、 自動(dòng)化程度等方面都具有很大的優(yōu) 勢(shì),而

7、且具有顯著的節(jié)能效果。1 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)控制原理設(shè)備投入運(yùn)行前, 首先應(yīng)設(shè)定設(shè)備的工作壓力等相關(guān)參數(shù), 設(shè)備運(yùn)行時(shí), 由 壓力傳感器連續(xù)采集供水管網(wǎng)中的水壓及水壓變化信號(hào), 并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳 送至變頻器控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)將反饋回來的信號(hào)與設(shè)定壓力進(jìn)行比較和運(yùn)算, 如果實(shí)際壓力比設(shè)定壓力低, 則發(fā)出指令控制水泵加速運(yùn)行, 如果實(shí)際壓力比設(shè) 定壓力高, 則控制水泵減速運(yùn)行, 當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí), 水泵就維持在該運(yùn)行頻率 上。當(dāng)用水量不是很大時(shí), 一臺(tái)泵在變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行; 當(dāng)用水量大到變 頻器全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時(shí), 控制器的壓力下限信號(hào)與變頻器的 高速信號(hào)同時(shí)被PLC檢

8、測(cè)到,變頻器自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下的水泵, 投入到 工頻運(yùn)行, 以加大管網(wǎng)的供水量, 保證壓力穩(wěn)定。 若兩臺(tái)泵運(yùn)行仍不能保證管網(wǎng) 的壓力穩(wěn)定, 則依次將變頻工作狀態(tài)下的水泵投入到工頻運(yùn)行, 而將下一臺(tái)泵投 入變頻運(yùn)行。 當(dāng)用水量減少時(shí), 首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào)有效, 這 時(shí)壓力上限信號(hào)如果仍出現(xiàn),PLC首先將工頻運(yùn)行的水泵停掉,以減少供水量。 當(dāng)上述兩個(gè)信號(hào)仍存在時(shí),PLC再停下一臺(tái)工頻運(yùn)行的水泵,直到最后一臺(tái)水泵 用主變頻器恒壓供水。 如果一臺(tái)水泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過 3 小時(shí),則切換下一臺(tái)水 泵,這樣可以避免某一臺(tái)水泵因長(zhǎng)期工作時(shí)間過長(zhǎng)而降低壽命, 同時(shí)也進(jìn)一步提 高了工作效率,

9、節(jié)約了能源。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由變頻器、 泵組電機(jī)、 供水管網(wǎng)、儲(chǔ)水箱、(智能 PID 調(diào)節(jié)器)、壓力變送器、PLC控制單元等部分組成,控制系統(tǒng)原理圖如圖2-1所示。其中變頻器的作用是為電機(jī)提供可變頻率的電源, 實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級(jí)調(diào)速, 從 而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化, 同時(shí)變頻器還可作為電機(jī)軟啟動(dòng)裝置, 限制電機(jī)的啟動(dòng) 電流。壓力變送器的作用是檢測(cè)管網(wǎng)水壓。智能 PID 調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓 的PLC調(diào)節(jié)。PLC控制單元?jiǎng)t是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備,同時(shí)還是變頻器的驅(qū)動(dòng)控 制,根據(jù)用水量的實(shí)際變化,自動(dòng)調(diào)整其它工頻泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。變頻器和PLC的應(yīng)用為水泵轉(zhuǎn)速的平滑性連續(xù)調(diào)節(jié)提供了方便。水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻軟啟

10、動(dòng), 消除了對(duì)電網(wǎng)、電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的沖擊,延長(zhǎng)電機(jī)設(shè)備的使用壽命。 如圖 2-1 所示:圖2-1 恒壓供水系統(tǒng)控制原理框圖一智能PID調(diào)節(jié)器屬于PLC擴(kuò)展模塊,可以與ADDA莫塊一起使用,起到過程 控制模塊的效果,同時(shí)它的功能可以被變頻器的某些功能代替, 達(dá)到同樣的控制 效果,其控制原理圖如圖2-2所示。圖2-2 恒壓供水系統(tǒng)控制原理框圖二2變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)及適用范圍(1)系統(tǒng)特點(diǎn):高效節(jié)能。按需要設(shè)定供水壓力,根據(jù)管網(wǎng)用水量來變頻調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,使 水泵始終保持高效運(yùn)行,同普通的水塔供水設(shè)備相比,節(jié)能效果明顯。對(duì)電網(wǎng)沖擊小,保護(hù)功能完善。消除了水泵電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊和 干擾

11、,并且設(shè)備控制系統(tǒng)具有短路、過流、過壓、過載、欠壓、過熱等多種保護(hù)功能,大大提高了工作效率,延長(zhǎng)了水泵的使用壽命。人機(jī)界面觸摸面板操作,設(shè)計(jì)參數(shù)靈活方便??伸`活設(shè)定頻率下限、加速時(shí) 間、減速時(shí)間、換泵時(shí)間等各種工作參數(shù),能夠顯示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間,查找各種故 障原因。定時(shí)喚醒功能。由于系統(tǒng)是根據(jù)管網(wǎng)用水量的多少來決定投入運(yùn)行水泵的臺(tái) 數(shù),所以當(dāng)用水量長(zhǎng)期在某一范圍內(nèi)變化時(shí)就會(huì)使得某臺(tái)水泵因長(zhǎng)期運(yùn)行而磨損 嚴(yán)重,而其它水泵因長(zhǎng)期不使用而造成生銹, 設(shè)定本功能后則可解決該問題。 對(duì) 于同流量的多臺(tái)水泵, 為使各泵平均工作時(shí)間相同, 須設(shè)置定時(shí)換泵功能。 在設(shè) 定了定時(shí)換泵功能后, 當(dāng)一臺(tái)變量泵連續(xù)工作時(shí)

12、間超過設(shè)定值后, 且有變量泵處 于“休息”狀態(tài), 則變頻器自動(dòng)切換啟動(dòng)“休息”時(shí)間最長(zhǎng)的變量泵, 并停止原 變量泵, 以保證各臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)間均等, 延長(zhǎng)水泵使用壽命。 換泵時(shí)間可任意設(shè) 定。當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí), 能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行, 確保供水不間斷。 突然停 電后再來電,設(shè)備能夠自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。( 2)適用范圍 :廣泛應(yīng)用于居民區(qū)、 賓館及其它公共建筑的生活用水、 鍋爐補(bǔ)給水, 加壓泵 站、各類工礦企業(yè)的生產(chǎn)用水、消防用水、鍋爐恒壓補(bǔ)水、輸油管道增壓、注水 系統(tǒng)、農(nóng)田灌溉等。綜合以上說述,選擇變頻恒壓供水是可行的。3 傳統(tǒng)供水系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 生產(chǎn)和生活中的供水方式有多種,常見的供水方式

13、通常會(huì)設(shè)一臺(tái)或多臺(tái)水 泵。用多臺(tái)水泵時(shí)會(huì)根據(jù)不同的用水量啟動(dòng)不同數(shù)量的水泵運(yùn)行, 供水水壓是波 動(dòng)的,要保證供水質(zhì)量,穩(wěn)定供水出口(或管網(wǎng))的壓力,變頻恒壓供水是最好 的方式之一,而傳統(tǒng)供水與變頻恒壓供水最主要的區(qū)別就在于調(diào)速系統(tǒng)的不同, 調(diào)速系統(tǒng)分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng), 在本設(shè)計(jì)中選擇交流水泵電機(jī)用變 頻器調(diào)速來改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到恒壓供水的要求, 所以在此對(duì)兩種供水系統(tǒng) 中的交流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行比較選擇:(1) 異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速遵循電機(jī)學(xué)的基本關(guān)系:n0=60f/p式中 f :電源交變頻,為 50HZ;p :電機(jī)定子磁極對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)差率 s 參量,其公式為s= (n0

14、-n ) / n0電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速為n=( 60f/p )(1-s )設(shè)定頻率f不變,調(diào)節(jié)電機(jī)極對(duì)數(shù)p,即可使同步轉(zhuǎn)速nO得到調(diào)節(jié),這就 是變極調(diào)速的方法。該方法有以下特點(diǎn);它是調(diào)變式調(diào)速,要實(shí)施變極調(diào)速,必 須通過外接定子繞組控制線路的切換來完成, 這種調(diào)速方式適用于籠型異步電動(dòng) 機(jī)。(2) 異步電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速實(shí)現(xiàn)改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速的方法是: 轉(zhuǎn)子電路中, 轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢(shì)與外加電動(dòng) 勢(shì)迭加,由于是正弦電動(dòng)勢(shì), 因此要求附加電動(dòng)勢(shì)也是正弦電動(dòng)勢(shì)并有相同的頻 率,通過大功率整流元件將正弦電動(dòng)勢(shì)變?yōu)橹绷鳎?而附加電動(dòng)勢(shì)也是直流電動(dòng)勢(shì), 而附加電動(dòng)勢(shì)是由可控硅可控整流通過控制可控制硅開通關(guān)斷時(shí)間來

15、調(diào)整附加 電動(dòng)勢(shì)的平均值即控制轉(zhuǎn)子電路中的總電動(dòng)勢(shì), 這樣通過調(diào)節(jié)總電動(dòng)勢(shì)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn) 子電流進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,這種調(diào)速方式適用于繞線式異步電機(jī)。改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn): 調(diào)速性能好。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí), 轉(zhuǎn)子電路中的電 能將通過逆變器反饋回電網(wǎng), 使減速過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能, 無損失地送回電 網(wǎng)。因此,這種調(diào)速方式節(jié)能效果顯著。改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速的缺點(diǎn): 由于改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速系統(tǒng)使用了較多的開關(guān)元 件與電網(wǎng)耦合連接,系統(tǒng)中高次諧波竄入電網(wǎng)嚴(yán)重;另外,系統(tǒng)功率因數(shù)低。因 此改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速系統(tǒng)僅適用于繞線式異步電機(jī)。4 PLC、變頻恒壓供水系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速根據(jù)方案一的公式,式中電動(dòng)機(jī)定子繞組

16、的磁極對(duì)數(shù) p一定,改變電源頻率 f ,即可改變電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速總低于同步轉(zhuǎn)速,而且隨 著同步轉(zhuǎn)速而變化。電源頻率增加,同步轉(zhuǎn)速nO增加,實(shí)際轉(zhuǎn)速也增加;電源頻率下降, 電機(jī)轉(zhuǎn)速也下降, 這種通過改變電源頻率實(shí)現(xiàn)的速度調(diào)節(jié)過程稱為變 頻調(diào)速。采用變頻電源供電構(gòu)成的變頻調(diào)速系統(tǒng)是具有高效率和高性能的調(diào)速系統(tǒng)。 通過改變定子供電頻率, 電機(jī)轉(zhuǎn)速可得到較大范圍的無級(jí)調(diào)節(jié)。 對(duì)定子電壓(或 電源)以及頻率按一定規(guī)律進(jìn)行協(xié)調(diào)控制, 可提高傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行特性。 通過控制轉(zhuǎn)差率(n0-n) /nO ,電機(jī)可獲得較理想的快速響應(yīng)特性,一旦采用閉環(huán)控制 系統(tǒng),整個(gè)拖動(dòng)及傳動(dòng)系統(tǒng)可獲得高精度及

17、優(yōu)良的傳動(dòng)特性。變頻調(diào)速技術(shù)的實(shí)質(zhì):使用變頻調(diào)節(jié)器(簡(jiǎn)稱變頻器)去拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)。主要運(yùn)行特點(diǎn):實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī) 的無級(jí)調(diào)速,電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流小,即實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng),方便地進(jìn)行加減速控制。主要用途:較大幅度地節(jié)約電能;使控制傳動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)化、高性能化;提高 生產(chǎn)效率,增加產(chǎn)量;改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量等。綜上所述,確定方案采用PLG變頻恒壓供水系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。三、PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)1恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成恒壓供水泵站一般需要設(shè)多臺(tái)水泵及電機(jī),這比設(shè)單臺(tái)水泵電機(jī)節(jié)能而可 靠。配單臺(tái)電機(jī)及水泵時(shí),它們的功率必須足夠大,在用水量少時(shí)來開一臺(tái)大電 機(jī)肯定是浪費(fèi)的,電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水量則相應(yīng)的會(huì)不足。而且水

18、泵與電 機(jī)維修的時(shí)候,備用泵是必要的。而恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管網(wǎng)水壓的恒定, 水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變化而變化的, 那么這就是要用變頻器為水泵電 機(jī)供電。在此這里有兩種配置方案,一種是為每一臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)相應(yīng)的變頻 器,從解決問題方案這個(gè)比較簡(jiǎn)單和方便, 電機(jī)與變頻器間不須切換,但是從經(jīng) 費(fèi)的角度來看的話這樣比較昂貴。另一種方案則是數(shù)臺(tái)電機(jī)配一臺(tái)變頻器, 變頻 器與電機(jī)間可以切換的,供水運(yùn)行時(shí),一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行,其余的水泵工頻運(yùn)行, 以滿足不同的水量需求。如圖3-1供水系統(tǒng)方案圖。圖中,水泵電機(jī)是輸出環(huán)節(jié),轉(zhuǎn)速由變頻器控制,實(shí)現(xiàn)變流量恒壓控制。壓 力傳感器檢測(cè)管網(wǎng)出水壓力,并將其轉(zhuǎn)

19、變?yōu)樽冾l器可接受的模擬量信號(hào)。變頻器 接受反饋信號(hào)后,根據(jù)給定信號(hào)和反饋信號(hào)的比值,進(jìn)行PID調(diào)節(jié)來控制自身的 輸出頻率,從而對(duì)水泵進(jìn)行速度控制。控制系統(tǒng)的工作原理:變頻調(diào)速恒壓供水 控制最終是通過調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的,水泵是供水的執(zhí)行單元。通過調(diào)速能實(shí) 現(xiàn)水壓恒定是由水泵特性決定的。如圖 3-2 :圖3-2供水系統(tǒng)原理框圖(1)壓力變送器圖中在管道中裝壓力傳感器用于檢測(cè)管網(wǎng)中的水壓,常裝設(shè)在泵站的出水 口。當(dāng)用水量大時(shí),水壓降低;用水量小時(shí),水壓升高。水壓傳感器將水壓的變 化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兓徒o變頻器,壓力變送器輸出信號(hào)是隨著壓力而變的 電壓或電流信號(hào)。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí),應(yīng)取電流信號(hào)以消除

20、因線路壓降而引起的誤差。 通常取420mA以利于區(qū)別零信號(hào)(信號(hào)系統(tǒng)工作正常,信號(hào)值為零)和無信 號(hào)(信號(hào)系統(tǒng)因斷路或未工作而沒有信號(hào))。壓力變送器一般選取在離出水口較 遠(yuǎn)的地方,否則容易引起系統(tǒng)振蕩。(2)遠(yuǎn)傳壓力表遠(yuǎn)傳壓力表的基本結(jié)構(gòu)是在壓力表的指針軸上附加了一個(gè)能夠帶動(dòng)電位器 滑動(dòng)觸點(diǎn)的裝置。因此,從電路器件的角度看,實(shí)際上是一個(gè)電阻值隨壓力而變 的電位器。使用時(shí)可將遠(yuǎn)傳壓力表與變頻器直接連接。圖中P為遠(yuǎn)傳壓力表。電機(jī)功率較大時(shí),系統(tǒng)可為每臺(tái)電機(jī)配備電機(jī)保護(hù)器, 在變頻器的控制下穩(wěn) 定運(yùn)行;當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時(shí),控制器的壓力下限信號(hào)與變頻器的高速信號(hào)同時(shí)被

21、 PLC檢測(cè)到,變頻器通過控制基板自 動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下泵投入到工頻運(yùn)行, 以保持壓力的連續(xù)性,同時(shí)將一臺(tái) 泵用變頻器起動(dòng)后投入運(yùn)行, 以加大管網(wǎng)的供水量保證壓力穩(wěn)定。 若兩臺(tái)泵運(yùn)轉(zhuǎn) 仍不能滿足水壓要求, 則依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運(yùn)行, 而將另一 臺(tái)備用泵投入變頻運(yùn)行。當(dāng)用水量減少時(shí), 首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào)有效, 這時(shí)壓力上 限信號(hào)如仍出現(xiàn),PLC首先將工頻運(yùn)行的泵停掉,以減少供水量。當(dāng)上述兩個(gè)信 號(hào)仍存在時(shí),PLC再停掉一臺(tái)工頻運(yùn)行的電機(jī),直到最后一臺(tái)泵用主頻器恒壓供 水。2 恒壓供水的原理變頻器控制 1#變量泵與管道壓力變送器構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng),當(dāng)變頻器運(yùn)行 到

22、全速而反饋壓力仍達(dá)不到設(shè)定值時(shí), 變頻器首先降速到頻率設(shè)定值, 同時(shí)內(nèi)部 1#繼電器動(dòng)作觸發(fā) 2#泵軟啟動(dòng)器開始運(yùn)行工頻泵,投入 2#工頻泵運(yùn)行。這時(shí)變 頻提速,尋找恒壓點(diǎn)完成第一級(jí)無擾動(dòng)切換。 當(dāng)變頻器運(yùn)行到低速而監(jiān)測(cè)達(dá)到壓 力設(shè)定時(shí),在切除工頻泵之前,變頻首先提速后,再將先投入的工頻泵切除。工 頻泵的投切分級(jí)循環(huán)方式可定義。(1)手動(dòng)工頻控制方式當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動(dòng)位置時(shí),此時(shí)為工頻運(yùn)行,按下啟動(dòng)按鈕1SB(綠),接觸器KM1閉合,水泵電機(jī)將工頻運(yùn)行,工頻運(yùn)行信號(hào)燈HLO將亮,按下停止按 鈕4SB(紅),水泵電機(jī)將停止運(yùn)行。該控制方式一般用于當(dāng)變頻器出現(xiàn)問題時(shí) 使用。( 2)自動(dòng)變頻控制方式

23、當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到自動(dòng)位置時(shí), 此時(shí)將投入自動(dòng)變頻控制方式, 變頻器根據(jù)遠(yuǎn) 傳壓力表的反饋信號(hào), 自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率, 從而改變水泵的轉(zhuǎn)速, 達(dá)到恒壓供水 的目的,當(dāng)壓力增大時(shí),將減小輸出頻率,使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低,減小供水量,當(dāng)壓 力減小時(shí),將增大輸出頻率,使電機(jī)轉(zhuǎn)速增高,增大供水量。3 系統(tǒng)功能( 1 ) PID 的調(diào)節(jié)功能由壓力傳感器反饋的水壓信號(hào)(4-20MA或-5V)直接送入變頻器,設(shè)定給定壓 力值,PID參數(shù)值,并通過計(jì)算比較以切換泵的操作完成系統(tǒng)控制,系統(tǒng)參數(shù)在 實(shí)際運(yùn)行中調(diào)整,使系統(tǒng)控制響應(yīng)趨于完整。( 2) “休眠”功能系統(tǒng)運(yùn)行時(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

24、節(jié)能, 該系統(tǒng)專用設(shè)置了可以使水泵暫停工作的 “休眠” 功能,當(dāng)變頻器頻率輸出低于 其下限時(shí),變頻器停止工作, 2泵不工作,水泵停止 ( 處于休眠狀態(tài) )。當(dāng)水壓 繼續(xù)升高時(shí)將停止 1 泵,當(dāng)水壓下降到一定值時(shí)將先啟動(dòng)變頻器運(yùn)轉(zhuǎn) 2泵,當(dāng) 頻率到達(dá)一定值后將啟動(dòng) 1泵調(diào)節(jié) 2泵的轉(zhuǎn)速。“休眠值”變頻器輸出的下限頻率參數(shù)設(shè)置。 “休眠確認(rèn)時(shí)間”用參數(shù)設(shè)置,當(dāng)變頻器的輸出頻率低于休眠值的時(shí)間如 小于休眠時(shí)間td時(shí),即td vtn時(shí)變頻器繼續(xù)工作,當(dāng)td tn時(shí)變頻器將進(jìn)入 休眠狀態(tài)。“喚醒值”由供水壓力下限啟動(dòng),當(dāng)供水壓力低于下限值時(shí)由變頻器 向PLC發(fā)出喚醒指令。經(jīng)測(cè)試“休眠值”為 10HZ。“

25、休眠確認(rèn)時(shí)間” td:20s“喚醒值” 70%( 3) 通訊功能該系統(tǒng)具有計(jì)算機(jī)的通訊功能,PLC變頻器均提供有RS232或485接口,PLC 可選用三菱的FXOn,計(jì)算機(jī)可以與一套或多套系統(tǒng)進(jìn)行通訊.利用計(jì)算機(jī)同時(shí)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參數(shù)。4 恒壓供水系統(tǒng)控制分析水泵出口壓力恒定控制, 它適用于管網(wǎng)系統(tǒng)阻力損失占總揚(yáng)程比例較小的情 況。管網(wǎng)末端壓力恒定控制, 適用于小區(qū)管網(wǎng)線路長(zhǎng), 流量變化產(chǎn)生的阻力損失 占總揚(yáng)程比例較大時(shí), 以管網(wǎng)末端不利點(diǎn), 所需壓力進(jìn)行恒壓控制, 達(dá)到最節(jié)能 的要求??刂品绞降倪x擇,要結(jié)合供水規(guī)模,供水對(duì)象,設(shè)備費(fèi)用,長(zhǎng)期運(yùn)

26、轉(zhuǎn)費(fèi) 及我國(guó)現(xiàn)有電器產(chǎn)品性能等進(jìn)行綜合考慮比較后確定。 水泵出口恒壓控制, 由于 電控系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,便于查出故障和維護(hù), 故在我國(guó)建筑小區(qū)供水系統(tǒng)采用廣泛。水泵轉(zhuǎn)速變化幅度一般調(diào)在( 8O%1OO%)n, n 為水泵每分鐘轉(zhuǎn)數(shù),單位 r/min ,因?yàn)檫@個(gè)范圍內(nèi)機(jī)組和電控設(shè)備的總效率比較高。當(dāng)啟信號(hào)輸入時(shí)變頻器啟動(dòng)第一臺(tái)泵當(dāng)該泵達(dá)到最高頻率時(shí), 變頻器將該泵 切換到工頻運(yùn)行, 變頻器啟動(dòng)下一臺(tái)泵變頻運(yùn)行, 相反當(dāng)泵停止條件成立時(shí), 先 停止最先啟動(dòng)的泵。4.1 過程控制 以兩臺(tái)水泵的恒壓供水系統(tǒng)為例, 系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行方式下, 變頻器控制可編 程控制器軟啟動(dòng) 1#泵,此時(shí) 1#泵進(jìn)入變頻運(yùn)行狀態(tài)

27、,其轉(zhuǎn)速逐漸升高,當(dāng)供水 量Q1/3QmaX寸(Qmax為兩臺(tái)水泵全部工頻運(yùn)行時(shí)的最大流量),可編程控制器 CPUm據(jù)根據(jù)供水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)1#泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速,以保證所需的供水壓力。當(dāng)用水量Q在1/3QmaxQvQvQm6X,可編程控制器發(fā)出指令再將 2#泵置于工頻 運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)軟啟動(dòng) 2#泵進(jìn)入變頻運(yùn)行工況,此時(shí) 2#泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速由用戶的 用水量確定,以保證供水系統(tǒng)最不利點(diǎn)的供水壓力恒定。4.2 控制系統(tǒng)保證(1)工頻/變頻控制方式的轉(zhuǎn)換操作 為保證系統(tǒng)的可靠性,必須提供工頻 /變頻兩種操作方式,以減少因變頻器 故障或設(shè)備檢修維護(hù)等原因而造成無法供水的現(xiàn)象, 要求控制系統(tǒng)必須設(shè)立手動(dòng) 工頻

28、操作方式,一般采用轉(zhuǎn)換開關(guān)或組合開關(guān)作為選擇操作設(shè)備。( 2)自動(dòng)運(yùn)行即每一臺(tái)泵具有變頻自動(dòng)恒壓控制功能, 當(dāng)用水量不夠時(shí), 可自動(dòng)投入另外 一臺(tái)或幾臺(tái)工頻泵運(yùn)行。( 3)手動(dòng)運(yùn)行當(dāng)壓力傳感器故障或變頻器故障時(shí), 為確保用水, 每臺(tái)泵可分別以手動(dòng)工頻 方式運(yùn)行。 將轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“工頻”檔位, 操作人員可以根據(jù)需要自己決定起動(dòng) 或停止任意一臺(tái)泵的運(yùn)行。 由于在該操作方式下, PID 、變頻器等均不參加控制, 因此,從技術(shù)角度上來說, 該方式無法保障出水管網(wǎng)壓力值的恒定, 所以必須有 人監(jiān)守。該方式主要供設(shè)備故障檢修時(shí)使用。5水泵的轉(zhuǎn)速與其揚(yáng)程 H流量Q及功率的關(guān)系 (揚(yáng)程:是指水泵單位質(zhì)量的液體

29、通過泵后所獲得的能量, 通常稱之為揚(yáng)程。用H表示。流量:流量是水泵在單位時(shí)間內(nèi)所抽送液體的數(shù)量, 常用的流量是體積流量, 用Q表示,其單位是m3 /h。根據(jù)流體力學(xué)原理可知,當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí),其揚(yáng)程H、流量Q及水泵功率 P 也隨之變化,他們之間有以下關(guān)系:Q2/Q1=(n2/n1)H2/H1=( n2/n1)2P2/P1=( n2/n1)3即流量Q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比;揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比;水泵功 率P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比。下面表3-1可較為直觀的理解。表3-1離心水泵的參數(shù)離心水泵在不同轉(zhuǎn)速(頻率)下的流量、揚(yáng)程及軸功率頻率f (Hz)轉(zhuǎn)速n%流量Q%揚(yáng)程H% 1軸功率P%50

30、1001001001004590:908172.94080806451.23570704934.33060r 6036:21.62550502512.5根據(jù)水泵的揚(yáng)程H流量Q及功率與水泵轉(zhuǎn)速(頻率)的關(guān)系式及表 4-2可知改 變水泵的轉(zhuǎn)速就可改變水泵的功率。6變頻技術(shù)參數(shù)及調(diào)試參數(shù)(1 )技術(shù)參數(shù) 主要技術(shù)參數(shù):主回路電源:三相五線制。380V+10%控制回路電壓:220V 系統(tǒng)性能特點(diǎn):具備1#/2#泵運(yùn)行方式選擇開關(guān):實(shí)現(xiàn)由變頻器聯(lián)動(dòng)控制,或單獨(dú)用手動(dòng)方 式軟啟運(yùn)行。1#泵在變頻器控制下,進(jìn)行軟啟動(dòng),當(dāng)供水壓力不足時(shí)增大轉(zhuǎn)速,達(dá)到工頻 時(shí)切換2#變頻啟動(dòng),當(dāng)供水壓力繼續(xù)不足達(dá)到工頻時(shí)切換變

31、頻啟動(dòng)運(yùn)行于自動(dòng) 恒壓供水方式下。兩臺(tái)定量泵工作循環(huán)方式通過變頻器相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行定義。無擾動(dòng)切換方式使工頻泵投/切過程中對(duì)系統(tǒng)水壓沖擊最小。(2)變頻器的主要調(diào)試參數(shù)變頻器在投入運(yùn)行后的調(diào)試是保證系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)的必要手段。 變頻 器根據(jù)負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小,在啟動(dòng)和停止電機(jī)時(shí)所需的時(shí)間不相同, 設(shè)定時(shí) 間過短會(huì)導(dǎo)致變頻器在加速時(shí)過電流、 在減速時(shí)過電壓保護(hù);設(shè)定時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo) 致變頻器在調(diào)速運(yùn)行時(shí)使系統(tǒng)變得調(diào)節(jié)緩慢, 反應(yīng)遲滯,應(yīng)變能力差,系統(tǒng)易處 在短期不穩(wěn)定狀態(tài)中。為了變頻器不跳閘保護(hù),現(xiàn)場(chǎng)使用當(dāng)中的許多變頻器加減速時(shí)間的設(shè)置過長(zhǎng),它所帶來的問題很容易被設(shè)備外表的正常而掩蓋,但是變頻器

32、達(dá)不到最佳運(yùn)行狀態(tài)。所以現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)要根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載性質(zhì)不同,測(cè)試出負(fù)載的允許最短加減速時(shí)間,進(jìn)行設(shè)定。對(duì)于水泵電機(jī),加減速時(shí)間的選擇在 0.2-20 秒之間。如表3-2所示:表3-2變頻器的參數(shù)表序號(hào)代 匕匕 厶冃 功碼功能名稱設(shè)置值備注1071選擇電動(dòng)機(jī)控制模式3內(nèi)置PID調(diào)節(jié)2160選擇貢稅選購(gòu)件的模 式11一控三3161-167使用電動(dòng)機(jī)的設(shè)定16仁1, 162=1, 163=1根據(jù)系統(tǒng)所帶電動(dòng)機(jī)4001選擇運(yùn)轉(zhuǎn)指令2停電時(shí)自動(dòng)再啟動(dòng)5007上限頻率/Hz506008下限頻率/Hz207003U/F圖形2根據(jù)水泵設(shè)疋8175壓力指令0.36根據(jù)實(shí)際需要9177模擬反饋增益壓力0.6遠(yuǎn)程

33、壓力表里程值10178上限壓力/MPa0.38根據(jù)實(shí)際11179下限壓力/MPa0.34根據(jù)實(shí)際12002選擇1速頻率的設(shè)定方 法1使指令與反饋不沖突13630輸入端子D11定義選擇1正轉(zhuǎn)指令“FR14631輸入端子D12定義選擇5空轉(zhuǎn)指令“ MBS使用說明:當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動(dòng)位置時(shí)候,按下 SB1, SB2,SB3水泵開始工頻運(yùn)行,按 下SB4,SB5,SB6水泵停止運(yùn)行當(dāng)開關(guān)打到自動(dòng)運(yùn)行時(shí)候,自動(dòng)運(yùn)行 HL6指示燈亮,按下啟動(dòng)按鈕SB7, 號(hào)水泵開始變頻運(yùn)行,當(dāng)壓力升咼時(shí)一號(hào)泵自動(dòng)切換到工頻,同時(shí)二號(hào)泵變頻啟動(dòng)開始運(yùn)行,當(dāng)壓力繼續(xù)升高,二號(hào)泵改為工頻運(yùn)行。HL0 HL2 HL4和HL1 H

34、L3 HL5分別為兩臺(tái)水泵工頻和變頻運(yùn)行的指示燈, 當(dāng)水泵過載時(shí),熱繼電器能保護(hù)電機(jī)不被燒壞,同時(shí)過載報(bào)警指示燈亮,水泵停 止運(yùn)行,當(dāng)蓄水池的水位低時(shí),浮子開關(guān)SB9閉合,同時(shí)缺水信號(hào)指示燈 HL7亮,SA3斷開,水泵停止,當(dāng)水充滿時(shí),系統(tǒng)復(fù)位。同時(shí)電流互感器和電壓表能 監(jiān)視出系統(tǒng)電流和電壓。同時(shí)為該系統(tǒng)配備了 ABB得電磁流量計(jì),既能檢測(cè)出瞬 時(shí)流量,又能檢測(cè)累計(jì)流量,該流量計(jì)還可以與上位機(jī)組態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表。7設(shè)備的選擇7.1設(shè)備選擇原則在恒壓供水設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先選擇水泵和電動(dòng)機(jī),選擇的依據(jù)是供水規(guī)模(供水流量)。而供水規(guī)模和住宅類型以及用戶數(shù)有關(guān)。 選擇依據(jù)原則使用如表3-3如下:表3-3不同住

35、宅類型用水標(biāo)準(zhǔn)住宅類型給水衛(wèi)生器具用水標(biāo)準(zhǔn)/ ( mm人日)小時(shí)變化系數(shù)1僅有給水龍頭0.04 0.082.52.02有給水衛(wèi)生器具,但無淋浴設(shè)備0.085 0.132.52.03有給水衛(wèi)生器具,并有淋浴設(shè)備0.13 0.192.51.84有給水衛(wèi)生器具,并有淋浴設(shè)備 和集中熱水供應(yīng)0.17 0.252.0 1.6表3-4供水規(guī)模換算表戶數(shù)用水標(biāo)準(zhǔn)/(m/人日)0.100.150.200.25201.802.603.504.40302.603.905.306.60403.505.307.008.80554.807.209.6012.00756.609.8013.1016.401008.8013

36、.1017.5021.9015013.1019.7026.3032.8020017.6026.3035.0043.8025021.9032.8043.8054.7035026.3039.4052.5065.6040035.0052.5070.0087.5045039.4059.0078.7098.4050043.8065.6087.50109.4060052.5078.80105.00131.3070061.3091.90122.50153.1080070.00105.00140.00175.00100087.50131.30175.00218.80表3-5水泵、電動(dòng)機(jī)和變頻器選型表用水量/(

37、m/h)揚(yáng)程/m水泵型號(hào)電動(dòng)機(jī)功率/kW配用變頻器/kW12 X N2450DL12-12 x 233.73040DL12-12 x 22.22.23650DL12-12 x 2334540DL12-12 x 2336040DL12-12 x 24424 X N4050DL12-12 x 25.55.56050DL12-12 x 27.57.58050DL12-12 x 2111110050DL12-12 x 2111132 X N3065DL12-12 x 25.55.54565DL12-12 x 27.57.56065DL12-12 x 211117565DL12-12 x 2151590

38、65DL12-12 x 2151510565DL12-12 x 218.518.536 X N4065DL12-12 x 27.57.56065DL12-12 x 211118065DL12-12 x 2151510065DL12-12 x 218.518.512065DL12-12 x 2222250 X N4080DL12-12 x 211116080DL12-12 x 215158080DL12-12 x 218.518.510080DL12-12 x 2222212080DL12-12 x 23030100 X N40100DL218.518.560100DL3303080100DL4

39、3737100100DL54545120100DL65555設(shè)定供水壓力經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù):平房供水壓力p=0.12Pa ;樓房供水壓力p=(0.08+0.04X 樓層數(shù))MPa系統(tǒng)設(shè)計(jì)還應(yīng)遵循以下原則:(1) 蓄水池容量應(yīng)大于每小時(shí)最大供水量(2)水泵揚(yáng)程應(yīng)大于供水高度(3)水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量7.2水泵的選擇(1)根據(jù)表3-3確定用水量標(biāo)準(zhǔn)為0.19m3/人日。(2)根據(jù)表3-4確定沒小時(shí)最大用水量為43.8m3/h。(3)根據(jù)7層樓高度可確定設(shè)置供水壓力值為 0.36MP&(4)根據(jù)表3-5確定水泵型號(hào)為50LG24-20X2共2臺(tái),水泵自帶電動(dòng)機(jī)功率為5.5KW7.3 PLC的選擇當(dāng)

40、輸入信號(hào)電路采用繼電器等感性負(fù)載時(shí),繼電器開閉產(chǎn)生的浪涌電流帶來 的噪音有可能引起變頻器的誤動(dòng)作,因此該系統(tǒng)采用的是三菱可編程序控制器 FX0n系列,I/O點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn),F(xiàn)X0n系列PLC是一種卡片大小的PLC,適合在小 型環(huán)境中進(jìn)行控制。它具有卓越的性能、串行通訊功能以及緊湊的尺寸, 這使得 它們能用在以前常規(guī)PLC無法安裝的地方。三菱PLC編程采用FXGPWI軟件,提 供三種編程語(yǔ)言,分別為梯形圖、指令表、SFC犬態(tài)流程圖,提供完整的編程環(huán)境,PLC程序上載,可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試,并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語(yǔ)句 表的相互轉(zhuǎn)換。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比,系統(tǒng)采用開關(guān)量的輸入/輸出來控制電機(jī)的

41、啟停、軟起動(dòng)、循環(huán)變頻及故障的報(bào)警等,而電機(jī)轉(zhuǎn)速、水壓量等模擬 量則由變頻器來控制。其硬件配置如下型號(hào)I/0點(diǎn)數(shù)基本指令執(zhí)行時(shí)間功能指令模擬模塊量通信FX0N24 1281.6 3.6 卩 s55有較強(qiáng)7.4變頻器的選擇變頻器選用三菱SAMCO-vm05系列變頻器。通過變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻 率作為壓力給定值(14端),壓力傳感器反饋來的壓力信號(hào)(420mA接至變 頻器端子的IRF端,作為壓力反饋,變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)壓力,調(diào)節(jié)輸出 頻率,改變水泵轉(zhuǎn)速。SWS$制基板,該信號(hào)進(jìn)PLC,作為工頻切換的控制信息, 由PLC控制水泵的工頻或變頻運(yùn)行。變頻控制系統(tǒng)主回路如圖二所示。變頻器有 2個(gè)

42、作用,一是作為電機(jī)的軟起動(dòng)裝置,限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流;二是改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)恒壓供水7.5壓力傳感器的選擇壓力傳感器使用CY-YZ-1001型絕對(duì)壓力傳感器。改傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的力-電轉(zhuǎn)換。 傳感器由敏感芯體和信號(hào)調(diào)理電路組成,當(dāng)壓力作用于傳感器時(shí),敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化,信號(hào)調(diào)理電路將輸出的電壓信號(hào)作放大處理,同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償,使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。該傳感器的量程為02.5MPa,工作溫度為5C60 C,供電電源為28 3V(DQ。 7.6電氣元件表其他元器件的選擇如表3-6所示:表3-6電氣元件表序號(hào)符號(hào)名稱單位

43、數(shù)量技術(shù)參數(shù)1QF1、QF2空氣開關(guān)個(gè)22RNB變頻器臺(tái)1三菱 SAMCO-vm053VF交流接觸器個(gè)64FR熱繼電器個(gè)35KA中間繼電器個(gè)26TA電流互感器個(gè)17PA電流表塊18PV電壓表塊19PLCPLC臺(tái)1FX0 n-40ER10SA轉(zhuǎn)換開關(guān)個(gè)111SB按鈕個(gè)8紅、綠各412HR HW信號(hào)燈個(gè)3紅1,綠6白111電磁流量計(jì)個(gè)114FU熔斷器個(gè)115SP壓力傳感器塊18模擬供水系統(tǒng)擬定一居民小區(qū)4幢7層樓,居住224戶,住宅類型為3型,保證日夜供水。 要求:(1)系統(tǒng)采用變頻恒壓供水方案;(2)變頻器及水泵選擇;(3)控制電路設(shè)計(jì);(4)安裝調(diào)試說明。9電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)9.1主電路圖的設(shè)計(jì)

44、在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,采用一臺(tái)變頻器連接 2臺(tái)電動(dòng)機(jī),每臺(tái)水泵電機(jī)都有變 頻/工頻兩種工作狀態(tài),每臺(tái)電機(jī)都通過兩個(gè)接觸器與工頻電源和變頻器輸出電 源相聯(lián)如圖(3-3)。變頻器輸入電源前面接入一個(gè)自動(dòng)空氣開關(guān),來實(shí)現(xiàn)電機(jī)、 變頻器的過流過載保護(hù)接通,空氣開關(guān)的容量依據(jù)大機(jī)的額定電流來確定。對(duì)于 有變頻/工頻兩種狀態(tài)的電動(dòng)機(jī),還需要在工頻電源下面接入兩個(gè)同樣的自動(dòng)空 氣開關(guān),來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過流過載保護(hù)接通,空氣開關(guān)的容量依據(jù)小機(jī)的額定電流 來確定。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量適當(dāng)選擇。圖3-3主電路電氣控制系統(tǒng)接線原理圖及說明1. 端子SD SE和5為輸出信號(hào)公共端,這些端子不要接地(見圖3-4

45、 )。2. 控制回路端子的接線應(yīng)使用屏蔽線或雙絞線,而且必須與主回路,弱電回路(含200V繼電器程序回路)分開布線。3. 由于控制回路的頻率信號(hào)是微小信號(hào), 所以在接點(diǎn)輸入場(chǎng)合,為了防止接 觸不良,微小信號(hào)接點(diǎn)應(yīng)使用兩個(gè)并聯(lián)接點(diǎn)或合用雙生接點(diǎn)。4. 控制回路的接線建議選用0.3mm-0.75mnf的電纜。a圖3-4電氣控制系統(tǒng)接線原理圖9.2控制電路控制PLC主要是用于實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水系統(tǒng)的自動(dòng)控制,要完成以下功能:自動(dòng) 控制兩臺(tái)水泵的投入運(yùn)行;能在兩臺(tái)水泵之間實(shí)現(xiàn)變頻泵的切換;兩臺(tái)水泵在啟 動(dòng)時(shí)要有軟啟動(dòng)功能;對(duì)水泵的操作要有手動(dòng) /自動(dòng)控制功能,手動(dòng)只在應(yīng)急或 檢修時(shí)臨時(shí)使用;系統(tǒng)要有完善

46、的報(bào)警功能并能顯示運(yùn)行狀況。如圖4-5為電控系統(tǒng)控制電路圖。圖中SA為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān),SA打在1 的位置為手動(dòng)控制狀態(tài);打在2的狀態(tài)為自動(dòng)控制狀態(tài)。手動(dòng)運(yùn)行時(shí),可用按鈕SB1SB6空制兩臺(tái)水泵的啟/停;自動(dòng)運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)在 PLC程序控制下運(yùn)行。如圖3-5所示:NL1EFU2sa7PLCSB11M1SB2N1疋FR1HL1SB3U-J1SB4參接控制基板SB3KK1麗1000XOD1K002K003X004X006X006X007K010X0UX012X013K014X015K016SD17X020X021K022X023XD24COM24V+4手動(dòng)自動(dòng)獷展接口TOJOYOJIT012Y0I

47、3T014C妣ER1KN1L戎mio -乂屮 M2LKR2O, KM3 -| Qj HkLQi KH51HLS_KAI LT;-一Pl呱Y000T001Y002Y0C3Y004T0B5Y0D6TOO 7Y0J5圖3-6 PLC外圍接線圖0-22OV0自動(dòng)魚行 缺水信號(hào)HA(2)變頻器的外圍接線圖R s TSWSCHi-4 3 1 1接PLC圖3-7變頻器接線圖(3)壓力傳感器接線圖EE力傳感器O變頻器圖3-8壓力傳感器的接線圖10 PLC輸入輸出接線圖及程序(1) PLC I/O 表根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)列出PLC的輸入輸出表,如表3-7所示:表3-7 PLC輸入輸出分配表口苗 場(chǎng) 現(xiàn)I/O 地址輸入限 極 r 頻 出 輸 器頻號(hào) 變信1X號(hào) 信2 X號(hào) 信3X號(hào) 信X4號(hào) 亠一口 缺 池 水5 X號(hào) 亠一口 /| 載 過 機(jī) 電#16 X號(hào) 亠一口 /| 載 過 機(jī) 電#2OX號(hào) 亠一口 /| 載 過 k水 助 輔輸出的 器 頻 、愛OY汕示 譏指 1#和m示 譏指 1#和汕示 譏指 2#和m示 譏指 2#和口泵示 助指 輔和器頻 婁效(2) PLC程序設(shè)計(jì)根據(jù)PLC輸入輸出分

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