鍋爐房恒壓供水----打印版

1、鍋爐恒壓供水第一章 設計目的及系統(tǒng)概述1.1 引言目前，恒壓供水控制在工業(yè)生產(chǎn)，建筑給水等方面扮演著日益重要的角色。而用戶用水量一般是動態(tài)的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。用水區(qū)域采用恒壓供水系統(tǒng)，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益和社會效益。水已經(jīng)成為中國21世紀的熱點問題，水有其自然屬性，它既是一種特殊的、不可替換的資源，又是一種可重復使用、可再生的資源；水又有其經(jīng)濟和社會屬性，不僅工業(yè)、

2、農(nóng)業(yè)的發(fā)展要靠水，水更是城市發(fā)展、人民生活的生命線。變頻調(diào)速恒壓供水技術其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點，在供水行業(yè)得到了廣泛應用。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電動機無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化（實際上為供水管網(wǎng)的壓力變化）自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求是當今先進、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實際應用中如何充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設計變頻器調(diào)速恒壓供水設備，降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義1.2 系統(tǒng)概述學校鍋爐房的鍋爐供水需要從軟化水箱中出水，通過泵組將軟化水送入鍋爐中。若水壓波動較大，易引起管道損壞、電壓不穩(wěn)、供暖效果不好等狀況，造成對設備維護的不

3、便。從而控制泵組保證供水壓力恒定成為一個需要解決的問題?？刂票媒M恒壓供水的關鍵方法是調(diào)整機組運行的速度，也就是控制頻率，目前采用較多的方法是變頻器調(diào)速。變頻調(diào)速技術是近十幾年來迅速發(fā)展起來的比以往任何調(diào)速方法更加優(yōu)越的新技術，因其具有節(jié)能效果明顯、調(diào)速曲線平滑、調(diào)速過程簡單、安全可靠、保護功能齊全、起動性能優(yōu)越、自動化程度高等特點而受到越來越多的青睞，被應用到工業(yè)生產(chǎn)控制過程中的任何場合，其顯著的節(jié)能效果帶來了巨大的經(jīng)濟效益。1.3 設計目的恒壓供水系統(tǒng)設計保證了鍋爐管網(wǎng)中壓力的恒定，保證了供暖的效果。并使用變頻器對機組的運行進行控制，實現(xiàn)有效的節(jié)能。恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制策略是：采用變頻

4、器裝置與工控機系統(tǒng)構成控制系統(tǒng)，進行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運行，并自動調(diào)整泵組的運行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時達到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標是泵組總管的出水壓力，系統(tǒng)設定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進行比較，其差值輸入CPU經(jīng)PID運算處理后，發(fā)出控制指令，控制電動機組的投運臺數(shù)和運行泵電動機的轉(zhuǎn)速，從而達到給水總管壓力穩(wěn)定在設定的壓力值上。第二章 控制系統(tǒng)設計2.1 控制要求鍋爐房的供水系統(tǒng)機組有兩臺泵，要求在流量充足時只啟動一臺泵，壓力不足時將第二臺泵啟動（工頻運行）。兩臺泵均手動可調(diào)。由水泵管道供水原理可知，調(diào)節(jié)供水流量，原則上有兩種方法：一是節(jié)流

5、調(diào)節(jié)，開大供水閥，流量上升；關小供水閥，流量下降。二是調(diào)速調(diào)節(jié)，水泵轉(zhuǎn)速升高，供水流量增加；轉(zhuǎn)速下降，流量降低，對于用水流量經(jīng)常變化的場合，采用調(diào)速調(diào)節(jié)流量，并具有優(yōu)良的節(jié)能效果。除調(diào)節(jié)流量外，要求出水壓力恒定，則需要壓力變送器檢測并返回壓力值控制變頻器和執(zhí)行器，從而構成控制回路。整體結(jié)構框圖如下2.2設備選型及介紹根據(jù)控制要求需要選用變頻器控制電機轉(zhuǎn)速模擬量模塊采集管道出水壓力信號，控制變頻器運行開關量模塊采集控制泵的運行和停止1.變頻器的選型（1） 型號：FRENIC 5000G11S-P11S（2） 工作特性：用于三項感應電動機的變速控制。由模擬量采集模塊輸出端控制（4-20mA）。其他

6、參數(shù)見銘牌及具體說明（3） 選型說明：（4） 電機接線與控制接線電動機和電源的接線下圖是控制電路端子內(nèi)部控制端接線FWDCM(如果要外部控制正反轉(zhuǎn)可以把兩端接到開關量模塊)DX+DX-控制信號模擬量采集模塊輸出端36高I+C1 I-11外部用電流控制時變頻器內(nèi)部需設參數(shù)如下：F00:0 功能：數(shù)據(jù)保護設定范圍 01 0：可改變數(shù)據(jù)1：不可改變數(shù)據(jù)F01:2功能：頻率設定設定范圍 0110：面板按鈕設定 1：電壓輸入設定（端子12 010V）2：電流輸入設定(端子C1 4-20mA) 3：電流加電壓輸入設定(端子12+端子C1)E43:0 功能：LED監(jiān)視功能設定范圍 0-120：顯示頻率H20

7、:0 功能：PID控制設定范圍 02 0：不動作1：正動作2:反動作2.模擬量模塊介紹一路輸入模擬信號：管道壓力一路輸出控制信號：變頻器（4-20mA并精密250歐姆電阻）并通過485信號和計算機交換數(shù)據(jù)。技術指標：可采集8通道標準1-5V DC（八位精度）G是模擬信號公共端可控制2通道輸出其中每通道包含：2路電壓信號1-5V DC2路電流信號4-20mA DC電源電壓：220V AC通訊接口：含有485通訊端，使用ModbusRTU協(xié)議。3.開關量模塊介紹二路輸入數(shù)字信號：1號泵運行/停止，2號泵運行停止三路輸出控制數(shù)字信號：控制1號/2號泵運行，1號/2號泵停止并通過485信號和計算機交換

8、數(shù)據(jù)技術指標：可采集8路隔離開關量輸入，可有源或無源干接點，COM1/COM2為公共端可控制8路開關量輸出，每通道由繼電器控制電源電壓：220V AC通訊接口：含有485通訊端，使用ModbusRTU協(xié)議。2.3 控制方式介紹及選擇1.變頻器控制電機方式由于鍋爐房供水系統(tǒng)中的單個泵容量足夠大，每個泵單獨運行都可以達到壓力的設定值，所以采用變頻器控制雙泵交替運行方式。正常工作方式下，變頻器帶動第一臺泵運行，通過變頻器控制轉(zhuǎn)速調(diào)整水壓，另一臺泵不運行；如果第一臺泵出現(xiàn)故障需要維修，則通過手動切換到第二臺泵運行，停第一臺泵，同時控制變頻器控制第二臺泵運行，保證水壓穩(wěn)定。兩臺泵運行停止通過電氣互鎖連接

9、，保證運行安全。使用一組兩臺泵，保證了系統(tǒng)足夠穩(wěn)定。2.PID調(diào)節(jié)方式介紹恒壓供水系統(tǒng)為閉環(huán)系統(tǒng)，壓力檢測部分提供反饋信號，電機轉(zhuǎn)速應根據(jù)實際水壓和設定水壓的差值不斷調(diào)節(jié)，最好使用PID調(diào)節(jié)方式。PID調(diào)節(jié)原理根據(jù)反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應該引這個物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點是非線性、大慣性的系統(tǒng)，現(xiàn)在控制和PID相結(jié)合的方法，在壓力波動較大時使用模糊控制，以加快響應速度；在壓力范圍較小時采用PID來保持靜態(tài)精度。這通過工組態(tài)軟件加變送器可時現(xiàn)該算法，同時對組態(tài)軟件的編程

10、來時現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實踐證明，使用這種方法是可行的，而且造價也不高。要想維持供水網(wǎng)的壓力不變，根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統(tǒng)管道長、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)，不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進行控制，而采用組態(tài)軟件參與控制的方式來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。2.4 設計特點一、恒壓供水系統(tǒng)特點1、節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實現(xiàn)最大限度地節(jié)能運行；2、節(jié)水：根據(jù)實際用水情況設定管網(wǎng)壓力，自動控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象；3、運行可靠：由變頻器實現(xiàn)泵的軟起動，使水泵實現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓

11、力超限，管道破裂。4、聯(lián)網(wǎng)功能：采用全中文工控組態(tài)軟件，實時監(jiān)控各個站點，如電機的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個站點的用電量，累積每臺泵的出水量，同時提供各種形式的打印報表，以便分析統(tǒng)計。5、控制靈活：分段供水，定時供水，手動選擇工作方式。6、自我保護功能完善：如某臺泵出現(xiàn)故障，主動向上位機發(fā)出報警信息，同時啟動備用泵，以維持供水平衡。萬一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作手動系統(tǒng)，以保護供水。二、變頻器調(diào)速的優(yōu)點1、變頻調(diào)速給水的供水壓力可調(diào)，可以方便地滿足各種供水壓力的需要。2、變頻調(diào)速恒壓供水具有優(yōu)良的節(jié)能效果。3、目前，變頻器技術已很成熟，市場上有很多國內(nèi)外品

12、牌的變頻器，為變頻調(diào)速供水提供了充份的技術和物質(zhì)基礎。第三章 人機界面及系統(tǒng)接線3.1 力控6.0界面設計及IO設備變量設定需要定義的設備模擬量模塊數(shù)字量模塊定義方法一樣變頻器頻率值數(shù)據(jù)庫變量壓力值數(shù)據(jù)庫變量3.2 力控程序設計PID調(diào)節(jié)過程是在控制過程中一直運行。即在工程項目欄中選取動作，在展開的目錄中選擇應用程序動作，再打開的窗口中選擇進入程序周期運行。變量說明：Set.PV壓力設定值 Celiangzhi.PV壓力測量值 Pinlvzhi.PV 變頻器輸出頻率Pidshuchu.PV PID計算后的頻率值（與輸出頻率值相等）手動控制部分程序，利用力控中的按鈕和動作左鍵動作禁止動作中K1.PV=1;BK1=1;K2.PV（表達式為真）