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變頻器與PLC在微機控製變頻調速給水設備供水中
時間:2018-09-03 14:16 來源:AG8亚游供水 作者:AG8亚游供水 點擊:

變頻器與PLC在微機控製變頻調速給水設備供水中的應用

 

1.微機控製變頻調速給水設備概述

      微機控製變頻調速給水設備恒壓供水控製係統的基本控製策略是:采用電動機調速裝置與可編程控製器(PLC)構成控製係統,進行優化控製泵組的調速運行,並自動調整泵組的運行台數,完成供水壓力的閉環控製,在管網流量變化時達到穩定供水壓力和節約電能的目的。係統的控製目標是泵站總管的出水壓力,係統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運算處理後,發出控製指令,控製泵電動機的投運台數和運行變量泵電動機的轉速,從而達到給水總管壓力穩定在設定的壓力值上。

      隨著電力電子技術的發展,電力電子器件的理論研究和製造工藝水平的不斷提高,電力電子器件在容量、耐壓、特性和類型等方麵得到了很大的發展。進入90年代電力電子器件向著大容量、高頻率、響應快、低損耗的方向發展。作為應用現代電力電子器件與微計算機技術有機結合的交流變頻調速裝置,隨著AG8国际亚游产品的開發創新和推廣應用,使得交流異步電動機調速領域發生一場巨大的技術革命。目前自動恒壓供水係統應用的電動機調速裝置均采用交流變頻技術,而係統的控製裝置采用PLC控製器,因PLC不僅可實現泵組、閥門的邏輯控製,並可完成係統的數字PID調節功能,可對係統中的各種運行參數、控製點的實時監控,並完成係統運行工況的CRT畫麵顯示、故障報警及打印報表等功能。自動恒壓供水係統具有標準的通訊接口,可與城市供水係統的上位機聯網,實現城區供水係統的優化控製,為城市供水係統提供了現代化的調度、管理、監控及經濟運行的手段。

      

2.微機控製變頻調速給水設備控製方案

      在住宅小區水廠的管網係統中,由於管網是封閉的,泵站供水的流量是由用戶用水量決定的,泵站供水的壓力以滿足管網中壓力 不利點的壓力損失ΔP和流量Q之間存在著如下關係:

      ΔP=KQ2;

      式中K—為係數

      設PL為壓力 不利點所需的壓力下限,則泵站出口總管壓力P應按下式關係供水,則可滿足用戶用水的要求壓力值,又有  節能效果。

      P=PL+ΔP=PL+ KQ2;

      因此微機控製變頻調速給水設備供水係統的設定壓力應該根據流量的變化而不斷修正設定值,這種恒壓供水技術稱為變量恒壓供水,即供水係統 不利點的供水壓力為恒值而泵站出口總管壓力連續可調。

      典型的自動恒壓供水係統的結構框圖如圖1所示;係統具有控製水泵出口總管壓力恒定、變流量供水功能,係統通過安裝在出水總管上的壓力傳感器、流量傳感器,實時將壓力、流量非電量信號轉換為電信號,輸入至可編程控製器(PLC)的輸入模塊,信號經CPU運算處理後與設定的信號進行比較運算,得出 運行工況參數,由係統的輸出模塊輸出邏輯控製指令和變頻器的頻率設定值,控製泵站投運水泵的台數及變量泵的運行工況,並實現對每台水泵根據CPU指令實施軟啟動、軟切換及變頻運行。係統可根據用戶用水量的變化,自動確定泵組的水泵的循環運行,以提高係統的穩定性及供水的質量。

 

3.微機控製變頻調速給水設備係統功能

      該係統選用國產中源變頻器。該係統中具有功能:

     3.1自動切換變頻/工頻運行功能

      變頻器提供三種不同的工作方式供用戶選擇:

     方式0:基本工作方式。變頻器始終固定驅動一台泵並實時根據其輸出頻率:控製其他輔助泵啟停。即當變頻器的輸出頻率達到額定頻率時啟動一台輔助泵工頻運行、當變頻器的輸出頻率達到 停機頻率時則停止 然後啟動的輔助泵。由此控製增減工頻運行泵的台數。

     方式1:交替方式,變頻器通常固定驅動某台泵,並實時根據其輸出頻率,使輔助泵工頻運行,此方式與方式0不同之處在於若前一次泵啟動的順序是泵1→泵2,當變頻器輸出停止時,下一次啟動順序變為泵2→泵1。

     方式2:直接方式。當啟信號輸入時變頻器啟動一號台泵當該泵達到 高頻率時,變頻器將該泵切換到工頻運行,變頻器啟動下一台泵變頻運行,相反當泵停止條件成立時,先停止 先啟動的泵。

     3.2 PID的調節功能

     由壓力傳感器反饋的水壓信號(4-20MA或-5V)直接送入PLC的A/D口(可以通過手持編程器),設定給定壓力值,PID參數值,並通過PLC計算何以需切換泵的操作完成係統控製,係統參數在實際運行中調整,使係統控製響應趨於完整。

      3.3“休眠”功能

      係統運行時經常會遇到用戶用水量較小或不用水(如夜晚)情況,為了節能,該係統專用設置了可以使水泵暫停工作的“休眠”功能,當變頻器頻率輸出低於其下限時,變頻器停止工作,2#、3#泵不工作,水泵停止(處於休眠狀態)。當水壓繼續升高時將停止1泵,當水壓下降到設定值時將先啟動變頻器運轉2#泵或3#泵,當頻率到達設定值後將啟動1#泵調節2#或3#泵的轉速。

     “休眠值”變頻器輸出的下限頻率F507設置。

  “休眠確認時間”用參數F506設置,當變頻器的輸出頻率低於休眠值的時間如小於休眠時間td時,即td<tn時變頻器繼續工作,當td>tn時變頻器將進入休眠狀態。

  “喚醒值”由供水壓力下限啟動,當供水壓力低於下限值時由PLC發出指令喚醒變頻器工作。

 

   經測試“休眠值”為10HZ。

     “休眠確認時間”td:20s   

     “喚醒值”70%  

      3.4通訊功能

      該係統具有計算機的通訊功能,PLC變頻器均提供有RS232或485接口PLC可選用西門子的S7-200PLC或三菱FX可編程控製器可以與一套或多套係統進行通訊,利用計算機同時可以監測:電流、電壓、頻率、轉速、壓力等也可以控製變頻器的各類參數。  

      此外該係統還具有手動/自動操作,故障報警,運行狀態,電流,電壓、頻率狀態顯示缺水保護等功能。

 

4.微機控製變頻調速給水設備運行特征

      以三台水泵的恒壓供水係統為例,係統在自動運行方式下,可編程控製器控製變頻器軟啟動1#泵,此時1#泵進入變頻運行狀態,其轉速逐漸升高,當供水量Q<1/3Qmax時(Qmax為三台水泵全部工頻運行時的 大流量),可編程控製器CPU根據根據供水量的變化自動調節1#泵的運行轉速,以保證所需的供水壓力。當用水量Q在1/3Qmax

      當外供水量減少至1/3Qmax

 

5.微機控製變頻調速給水設備係統經濟效益分析及係統優點

      5.1經濟效益分析

      變量泵的功率N1、供水量Q1與泵轉速n 1三者的關係如下式: 

      N1/Q1=(n 1/n)3     Q1/Q= n 1/n     

      式中Q—額定流量,Q1

      因額定流量Q=99%時,n=99%,N=99%,若n 1=90%n時Q1=90%Q,N1=72.9%N,即可節電27.1%。若n 1=80%n時Q1=80%Q,N1=51.2%N,即可節電48.8%。 

      5.2係統優點 

      5.2.1恒壓供水技術因采用變頻器改變電動機電源頻率,而達到調節水泵轉速改變水泵出口壓力,比靠調節閥門的控製水泵出口壓力的方式,具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。

      5.2.2由於變量泵工作在變頻工況,在其出口流量小於額定流量時,泵轉速降低,減少了軸承的磨損和發熱,延長泵和電動機的機械使用壽命。

      5.2.3因實現恒壓自動控製,不需要操作人員頻繁操作,降低了人員的勞動強度,節省了人力。

      5.2.4水泵電動機采用軟啟動方式,按設定的加速時間加速,避免電動機啟動時的電流衝擊,對電網電壓造成波動的影響,同時也避免了電動機突然加速造成泵係統的喘振。

      5.2.5由於變量泵工作在變頻工作狀態,在其運行過程中其轉速是由外供水量決定的,故係統在運行過程中可節約可觀的電能,其經濟效益是十分明顯的。由於其節電效果明顯,所以係統具有收回投資快,而長期受益,其產生的社會效益也是非常巨大。
變頻器與PLC在微機控製變頻調速給水設備供水中的應用

中贏微機控製變頻調速給水設備AG8国际亚游产品功能介紹

穩壓、保壓小流量停機功能:

      供水根據用戶設備需要增設小流量停機保壓係統,設備在正常工作時,在小流量狀態可實現設備保壓停機,以保證設備 大限度的節能。設備還可以配備氣壓罐,充分利用氣壓體的緩衝能力,有效的對於停機水錘進行緩衝, 大限度的減少了停機水錘對用戶管網的破壞。

 

微機控製變頻調速給水設備專業廠家與非專業廠家AG8国际亚游产品對比

AG8亚游供水是怎麽做AG8国际亚游产品的:

1、首先有一套AG8国际亚游产品質量控製流程體係(附1):

    從生產原材料,生產過程記錄,備案,存檔到出廠進得嚴格測試,試驗平台都是在一整套體係下進行的。

2、以節能為目的:運用了效率提升技術,小流量保壓技術,低阻力止回蝶閥組。流道擴大,阻力減小一倍。

3、穩定:出水壓力的穩定(三項壓力 穩定措施),AG8国际亚游产品的穩定(工業級管閥,國準法蘭,內外雙重焊接工藝,穩流補償罐環縫焊拋光處外加加強條保護。控製櫃內主要元器件與供應商有著戰略合作夥伴關係。軟件設計上重要功能雙保護設計,更運用了故障自診斷,容錯及應急方式等設計),保證AG8国际亚游产品在使用壽命期的 穩定。

噪音方麵:是否融合了降噪技術,使水泵噪音及控製櫃內噪音降到很低

出廠檢驗方麵:出廠檢驗全部通過中贏自主開發設計的 為數不多的大型實驗平台(總流量在300方以下進行AG8国际亚游产品功能性實驗)進行測試 

 

一般廠家是怎麽做的:

1、隻能保證AG8国际亚游产品能用。

2、簡單拚裝。

3、無核心技術。

4、出廠小流量進行帶負載試驗,大流量的無法進行,因為無大型實驗平台

5、不會考率噪音及節能方麵的問題,以至於設備到現場,噪音大,耗能高。

 

不鏽鋼微機控製變頻調速給水設備

  不鏽鋼微機控製變頻調速給水設備一般由緩衝罐、水泵機組、氣壓罐控製櫃及控製儀表組成,各部分說明如下:

  a、緩衝罐:是接在設備入口處的氣壓罐,簡稱緩衝罐,給水運行時罐內部分容積為壓縮空氣,靠壓縮空氣的貯能,對各種突變衝擊具有很好的減緩消除作用,同時對市政供水具有一些動態補償作用。

  有兩種不同結構的緩衝罐,隔膜緩衝罐采用 橡膠隔膜材料,因 全密閉更有利於保持水質標準,普通鋼製緩衝罐內壁塗有符合衛生標準的防腐塗料,但補氣時會與外界空氣接觸。

  緩衝罐即可串接使用 (如圖2-1所示),也可並接使用(進出水為同一管道,作為分支與市政管路相接,如圖2-2所示)

  b、水泵機組:選用中贏公司具有非過載特性的水泵,其工作特性可以適應水源的較大範圍內的壓力變化,不會產生過載現象。

  c、氣壓罐:其作用與通常2次增壓供水設備中的氣壓罐相同,本係列標準AG8国际亚游产品采用的隔膜式微型氣壓罐,主要利用其保壓功能,有利於設備的智能化自動節能控製。

  d、變頻控製櫃:可采用全變頻控製係統,即所有水泵均采用變頻調速拖動,也可采用部分變頻控製係統(樣本標準AG8国际亚游产品隻有1台泵為變頻調速拖動)。

  e、旁通管路:如果市政供水平時能夠滿足水壓要求,僅在供水高峰時壓力不足,可加載旁通管路,可使市政下拉供水與增壓供水實現自動切換運行。

  (1)當市政管網高壓時,設備處於停機狀態,市政水源過緩衝罐、旁通管路直接向用戶管網供水。

  (2)當市政管網欠壓時,設備自動啟動,在原不水壓基礎上變頻調速增壓(恒壓)供水,由於是按“差多少,補多少”的原則增壓,所以在全流量範圍即滿足了用戶恒壓供水的需求,同時又實現了高度有效節能運行。運行過程中密閉的緩衝罐相當一段管路,新鮮衛生的自來水不斷流過水源罐,不會遭受外界汙染。

  (3)供水設備運行中,緩衝罐部分容積為壓縮空氣(其壓力與市政水壓相同),因而貯存了一些壓力勢能,靠此貯能可大大減緩各種衝擊對市政水源的影響,同時對市政供水具有動態的削峰補償作用。當市政服務壓力從P2降至P1時,緩衝罐提供的 大補償水量與緩衝罐總容積關係為:

  V#=(1-P1/P2) V總=KV總

  V#-供水高峰市政壓力從P2降至P1期間水源罐給出的補償水量(m3)

  P1-市政供水高峰期 壓力下限( 壓力)

  P2-市政供水高峰期前的壓力( 壓力)

  V總-水源罐的總容積(m3)

  例:供水高峰期,市政水源壓力從20mH2O降至mH2O,則在該期間水源罐給出的補償水量為

  V#=(1-15/30) V總=0.5V總(m3),占總容積的50%。顯然這是一種切實有效的動態補償作用,如果所有供水設備用戶的增壓設備均具有這種補償作用,則總體上對市政供水可起到一些削峰填穀的效果,高峰期間管網服務壓力不至於下降得太低。

  (4)緩衝罐上配有控製儀表,當市政管網壓力低於設定下限值時可自動停機(禁止運行),防止過度抽吸市政水源及防止抽水運行。

 

主要技術點—三項壓力 恒定措施

 一項:壓力防過衝設計。

  技術點的起因:當用戶用水流量加大時,係統必然要將一台泵轉換到兩台泵運行,在這個轉換過程中,變頻頻率要上升到50HZ,經過加泵延長時間(一般是10-15S)後轉兩台運行。一般產家是這樣的設計。但會有兩個問題:

問題1:當用水流量遠遠大於一台泵的供水流量時,是否能滿足及時的轉換到兩台泵運行,也就是說怎麽能保證在10-15S內壓力不掉太快?

問題2:當用戶流量在切換泵過程中突然減小的情況下怎能保證壓力的不超調及穩定?也就是說當1台泵滿足不了由係統切換到兩台運行時,而此時1台泵又能滿足出水流量,如果不采取措施,必將發生壓力超調及振蕩。這些問題對出水壓力穩定性和管網的安,,,全性是很不利的。

 

中贏解決方案:

    為防止出現壓力過衝的現象發生,程序上做保護設計措施,程序自動根據出水壓力與設定壓力的差值來決定加泵延長時間, 大化的避免了加泵產生的振蕩。

    程序上設計防過衝抑製係數,在超出防過衝壓力時,自動降速運行, 大限度的保證出水管網壓力的恒定及保護管網的安,,,全性

 

微機控製變頻調速給水設備成本回收核算

  根據已知泵類在不同控製方式下的流量-負載關係曲線和現場運行的負荷變化情況進行計算。 以三台30kW型離心泵為例。根據運行要求,水泵連續24小時運行,其中每天3小時運行在90%負荷(用水高峰),11小時運行在50%負荷(正常用水);8小時運行在20%負荷(夜間用水);全年運行時間在365天。

  則每年的節電量為:W1=30X3×3×(99%-90%)×365=36135kW·h

  W2=30X3×11×(99%-50%)×365 =180675kW·h

  W3=30X3×8×(99%-20%)×365 =210240kW·h

  W = W1+W2+W3=36135+180675+210240=427050kW·h

  每度電按0.5元計算,則每年可節約電費213525萬元。

  恒壓供水設備投資回收:按設備運行每天節省的費用=213525/365=585(元)

 

 無水檢測雙重保護;

  當市政管網停水時,穩流罐內的水位下降,液位傳感器檢測到無水信號時,馬上給信號給變頻器,讓水泵停止工作,保護水泵,以防電機燒毀,來水時水泵自動恢複供水。另一種保護:當液位傳感器故障時,由無負壓穩流罐下麵的電接點壓力表工作;當壓力表檢測到水泵進口壓力下降設定壓力時;壓力信號反饋給變頻器,讓水泵馬上降頻工作,直至停機以防電機燒毀,保護水泵,來水時水泵自動恢複供水。

 

 液位傳感器換代AG8国际亚游产品:

  目前國內的無負壓設備生產廠.家,無負壓罐上的液位傳感器都是采用不鏽鋼304或316材料做成的AG8国际亚游产品,多年來事實證明,很多用戶都發現安裝在不鏽鋼穩流罐上液位傳感器,在有時會停水的地方用不了多久就有故障了,原因是不鏽鋼和不鏽鋼之間在液體中相互產生化學反應,(如材質:303~304~316等),直接引影響到設備的安,,,,全,和用戶的生活用水,祥幫技術人員通過多次的現場檢驗和技術攻關, 終選取衛生級的四佛材料, 而成的液位傳感器,解決了所有難題,AG8国际亚游产品性能非常可靠,經濟實用,而且安裝、調試都很方便。

 

微機控製變頻調速給水設備貼近客戶——詳細運行記錄查詢

      係統運行時間,各泵運行時間,故障次數,起停次數查詢,詳細參數查詢。為故障的排除及設備運行情況做診斷前的依據。

 

AG8亚游供水微機控製變頻調速給水設備關於售後服務的及時性和連續性:

  為用戶提供全天候(24小時)售.後服務,接到用戶報修電話後立即作出答複並派出專職售.後人員於6小時內趕到現場,輕微故障在1小時內解決,一般問題在2小時內處理完畢,重大故障在24小內處理完畢。故障排除後,清理現場完畢方可離開。

 

  微機控製變頻調速給水設備變頻控製原理

  用變頻調速來實現恒壓供水,與用調節閥門來實現恒壓供水相比,節能效果十分顯著(可根據具體情況計算出來)。其優點是:

  1、可以消除起動和停機時的水錘效應;

  一般地說,當由一台變頻器控製一台電動機時,隻需使變頻器的配用電動機容量與實際電動機容量相符即可。當一台變頻器同時控製兩台電動機時,原則上變頻器的配用電動機容量應等於兩台電動機的容量之和。但如在高峰負載時的用水量比兩台水泵全速供水量相差很多時,可考慮適當減小變頻器的容量,但應注意留有足夠的容量。

  雖然水泵在低速運行時,電動機的工作電流較小。但是,當用戶的用水量變化頻繁時,電動機將處於頻繁的升、降速狀態,而升、降速的電流可略超過電動機的額定電流,導致電動機過熱。因此,電動機的熱保護是必需的。對於這種由於頻繁地升、降速而積累起來的溫升,變頻器內的電子熱保護功能是難以起到保護作用的,所以應采用熱繼電器來進行電動機的熱保護。

  在主要功能預置方麵, 頻率應以電動機的額定頻率為變頻器的  工作頻率。升、降速時間在采用PID調節器的情況下,升、降速時間應盡量設定得短一些,以免影響由PID調節器決定的動態響應過程。如變頻器本身具有PID調節功能時,隻要在預置時設定PID功能有效,則所設定的升速和降速時間將自動失效。

  2、起動平衡,起動電流可限製在額定電流以內,從而避免了起動時對電網的衝擊;

  3、由於泵的平均轉速降低了,從而可延長泵和閥門等的使用壽命;

  如果您對微機控製變頻調速給水設備有什麽問題或者有需求。請選中贏牌!水壓穩定,給水穩定!變頻給水設備讓您生活品質提高,解決您高樓水壓不足問題! 

 

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