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变频技术和PLC技术在恒压供水系统中的应用研究

来源: 作者: 发布于:2017/9/8 9:16:14 点击量:


    摘要:恒压供水系统的设计及应用研究是针对提高供水质量和节能问题而提出的,该文通过对旧系统中一直存在的问题简单地介绍水位在变频技术、PLC技术及恒压供水系统的作用下如何为用户进行供水,并从实践方面说明,此系统在节约资源、供水质量及运作方面的良好效果。

    关键词:变频技术 PLC技术 恒压供水系统 供水质量

    中图分类号:TQ08 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)02(b)-0061-01

    现在,各个地方的生活用水量正随着各住宅小区楼房的增多而大幅度地快速增加。随着人们节能意识的增强,人们对供水的质量要求也在迅速提高,而且,在对供水系统的可靠性和安全性方面的要求也在慢慢地提高。运用PLC技术和变频器而实现高质量供水的无塔恒压供水系统,不但在很大程度上大大地节约了资源,而且还使供水系统的可靠性和安全性得到了很好的改进。恒压供水在一定程度上满足了用户对水质水量的需求,变频调速为了节约能源,通常通过调节变频器的速度来使输水管道的压强得到一定的稳定。为了有效减少抚慰运作和手动运作,为了避免某些继电器因与机械接触而发生不必要的故障,为了能够使系统实现有效的软启动,于是,运用了PLC技术,以使整个供水系统的可靠性得到增强。下面主要根据变频技术和PLC技术在恒压供水系统的设计和应用方面展开论述。

    1.变频器的工作原理

    变频技术是在安全而先进的恒压供水系统的主要技术。就目前而言,变频变压调速控制系统是众多调控系统中性能最好、效率最高的。

    1.1变频器的基本构成

    完整的变频器主要由控制电路和主回路(包括逆变器、滤波器、整流器)组合而成。

    把三相交流整合成直流是整流器的主要作用,而用于缓冲负载和直流环流间的无功能量的则是滤波器。运用六个半导体器件开关组合而成的三相桥式逆变电路是逆变器最主要的结构模式,通过对逆变器主开关的通或断的有效控制,能够促使任意频率的三相交流输出。如果想控制整流器电压以及逆变器的开关,并有效完成各种不同的保护作用,就必须完成对控制电路的有效管理。

    1.2 变频器运作的基本原理

    变频器的工作原理是运用逆变器中的开关,并由控制电路按照电路运行的相关规律来对开关的通或断来实施控制,进而通过逆变器的输出接口来取得一系列的宽度不同而等福却相同的矩形脉冲波性,以和电压波的正弦值取得一样的效果。

    在实际情况的图表中,通常把正弦波的正半周合理地分成n等分(n=12)。横轴和每等分的正弦曲线所组成的面积均用与其大小一样的等福矩形来替换。因此,由n个宽度不同而幅度却相同的矩形脉冲组成的波的形状和正弦波的正半周等效。也可以用一样的方式来使正弦波的负半周等效。如果想对各个不同分段的矩形脉冲的宽度进行确定,可以通过让三角波和正弦波相交来实现。通过合理地变换正弦波的频率可以有效地使逆变器的输出端实现变频。

    2.控制系统

    2.1 控制系统的总体设计

    以前,对于供水控制系统的投资都比较多,而它在为用户供水时,大多数都是同时运用多台水泵,而且所用的水泵的功率通常都很小。因此,在运行中常常出现逻辑控制设计和主控电路设计不规范的现象。

    通常,供水系统的控制电路运用的都是变频器(VVVF),以及可编程控制器(PLC)、数字调节器(PID)等先进的控制装置,以上装置完成其控制效能时都要通过电脑芯片为内核来实现。

    为了对调节工况进行有效监控,并实完成PID调制,于是特意选择了数字显示调节器;为了有效提高供水系统的安全系数,于是在调节水泵速度的时候,选用了22.5KW的日本富士变频器;为了使控制电路更简单,于是结合负荷的需要,选用了18.5KW的水泵以便于大容量供水。外部I/O可以控制的点较少,因此,若想达到调控要求,可编程控制器PLC选用20点即可。

    2.2 控制系统的应用

    (1)为了便于编程和调试,系统流程的控制器运用了模块化编程,它的重要组成部分分别是报警模块、自动运行模块、手动运行模块以及故障诊断。其中,自动运行模块又分为数据采集子程序、置初值子程序、控制量运算子程序、电机控制子程序、开机命令的检测、系统的初始化等。当系统在手动运行阶段时,合理使水泵停止或按下按钮启动,就根据实际情况对1#4#泵的启停进行调控。但此方式通常是在变频器发生故障和实施检修时才会使用。

    (2)1#泵电机会在系统操作启动开关时通电,变频器输出功率也会从0 hz开始上升,同时PID调节器收到来自自压力传感器的信号,在进行计算后再和给定压力参数作比较,并把调节参数输送给变频器,如果压力不足,就需要把变频器的频率调整到50 hz,1#泵则通过变频有效地转换成工频,启2#变频,从而使变频器的频率慢慢上升到一定数值,加泵的运行也如此;如果水量减少,为了使系统的运行能够保持平稳,就要对PID调节器参数进行调节,并从最先开始启动的泵开始使水量减少。如果电源发生间歇性停电,那么系统就会停机;在电源正常后,系统的正常运行就会自动恢复,并且1#泵变频也会自动启动,直到给定的水压值的运行恢复稳定。通常用PLC检测自动供水的水池水位,如果水位比预定的水位高,水池到水管的阀门就会自动关闭;如果水位比预定的报警水位低,蜂鸣器就会发出的缺水的报警信号。此系统自动完成对多台泵软启动、循环变频、停止的所有运行,而变频自动功能就是此系统的最基本功能。

    3.变频调速技术和PLc技术的优点

    变频调速技术和PLC技术和传统的供水技术相比,有以下优点:(1)节电,节能量大概是10%-40%,这是它最显著的优点。(2)可对其灵活调控,实现定时、分段供水。(3)运行可靠安全,水管不易破裂。(4)用水卫生,有效防止水被“二次污染”。(5)可延长设备的使用寿命,维护电压稳定。(6)占地少,投资回收期较短。(7)有效实现自我保护功能。

    4.结语

    变频调速技术和PLC技术在恒压供水系统中的应用,大大提高了供水质量,而且还在一定程度上有效地节约了用电量。因此,大力推广变频调速技术和PLC技术,一定能使人们的生活生产更加方便。

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