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                                      自定模版
                                       
                                       
                                      文章正文
                                      PLC控制變頻調速實現水泵自動調壓
                                      作者:管理員    發布于:2016-05-03 13:48:46    文字:【】【】【

                                        1概述我公司生活、生產、消防等用水取自供水公司以300管道直接送到我公司的兩個2000m3的儲水池,然后以45kW水泵(共三臺)供水給生活區(高度為25m)、密煉車間(高度為40m)以及一般廠房的工業循環水等,用水量多且水壓變化較大。目前用調節水泵出口閥開啟度的形式來控制出口(管網)水的壓力,不但水壓不穩定,而且在閥門上造成大量的能量消耗(閥門的開度為30);后采用水泵并聯調節運行方法,雖然做到供水與用水的基本吻合,但節電效果不甚理想,也增大了工人的勞動強度,況且采用節流方式供水,不但降低了水泵的運行效果,還因在節流過程中調節閥的閥板兩側壓力差過大,極易造成閥門的嚴重損壞及增加振動和噪音。

                                        為此,決定采用PLC控制變頻器實現水泵自動調壓試驗,經過半年時間試運行,證明效果良好。下文將對此進行詳細描述。

                                        2控制系統與實施方案控制系統框圖如所示。該系統采用三臺45kW交流電機(Y225M-4型)配用一臺ABB公司的ACS 601-BP3Y型(45kW)變頻器。變頻器是采用PWM控制的交-直-交型變換器。其控制方式為無速度傳感器直接轉矩控制,能方便地實現無速度傳感器化,內部配有新一代高速微處理器,除具有良好的轉矩特性和快速響應外,還具有多種保護功能,如電機的過流、過壓、欠壓和缺相等保護,并從事變配電設備和動力電氣設備的技術、維護管理。

                                        能在操作面板上顯示出故障代碼,即具有故障跟蹤功能,維修方便,極大地延長了電機的使用壽命。變頻器操作簡單,可以由兩個外部控制地或由本地控制地(控制盤)控制;通過鍵盤可以任意設定頻率,也可由外接電位器來模擬設定,并可從操作面板上查看轉速、電壓、電流、轉矩等參數。

                                        控制系統框圖系統的主控單元采用德國西門子公司的S7-200系列CPU214和擴展模塊EM235可編程序控制器(PLC),執行元件為變頻運行水泵電機,主控參數為管網壓力。當管網負荷發生變化時,裝置通過管網壓力檢測單元(壓力/壓差傳感器HMPH)將測出的壓力信號轉換為電信號420mA,經A/D轉換,送到PLC進行數字濾波、比較、判斷并進行PID運算后,由D/A單元輸出模擬量信號給變頻器,變頻器輸出不同的電壓及頻率來控制水泵轉速,此時電機既是動力源又是調節執行機構,改變水泵的供水量,實現管網壓力自動調節的控制功能,官路內的壓力基本保持在給定值。

                                        本系統米用一用一補一備運行實施方案。當變頻運行水泵頻率達到高限(50Hz)時,而管網壓力達不到設定值,經PLC多變量檢測和計時判斷,自動將變頻運行水泵電機切換到工頻恒速運行,經短暫延時再變頻起動另一臺水泵進行恒壓自動調節。當頻率降到低限時,實際壓力仍超過設定值,PLC發出指令逆切換水泵運行,保持管網壓力恒定。

                                        系統還具有變頻4頻切換運行功能,手動啟停運行功能以及聲光報警功能,提高了系統可靠性。

                                        3電路原理及程序設計系統電原理圖之2 1變頻壓力超限3工頻2工頻1工頻3變頻2變頻變頻故障聲音報警隔離電源設定值實際值輸出值著7變頻選擇變變變手工123頻頻頻動/頻/變變變起停故/白/變頻頻頻動止障動頻系統電原理圖之3變頻器端子接線圖手動調頻自動/手動轉換頻率顯示起停信號故障復位故障輸出直流穩壓電源系統電原理圖之4QS1QS3隔離開關便于設置變頻器狀態及PLC自控回路的調試;SA1轉換開關選擇系統是工頻還是變頻運行;SA2轉換開關選擇系統是手動還是自動起動水泵;SA3轉換開關選擇變頻啟動的機組;VF是解除變頻故障狀態的復位按鈕;SCR1SCR3是液晶顯示儀,分別顯示壓力和頻率參數。

                                        在系統進入自動變頻運行工況后,程序設定如T:當實際壓力低于設定壓力時,可編程序控制器根據偏差進行PID數據處理,通過D/A轉換后發出指令,使變頻器輸出頻率升高,增加水泵轉速,提高給水量,使實際壓力達到設定壓力要求。反之則逆運行。

                                        經3min延時,如實際壓力仍低于設定壓力,可編程序控制器自動工頻起動2(或3、1)水泵。

                                        經15s延時后,如實際壓力仍高于設定壓力,可編程序控制器自動停止3(或1、2)水泵工頻運行。

                                        當按下變頻停止按鈕SB8,所有水泵停止運行。

                                        報警信號的程序設定:當變頻器發生過流(0C)、過壓(0V)、欠壓(LV)、過載(0L)等故障跳閘保護時,或當實際壓力超限(上限或下限)時裝置發出聲光報警。聲音經15s延時后自動消失。系統程序流程框圖如。

                                        4調試中碰到的主要問題及處理方法監視電流表原采用42L6整流系儀表測量輸出電流,結果測量誤差很大,模擬表顯示與變頻器鍵盤面板的數量輸出值的相對誤差(在輸出頻率為950Hz變化時)達65.915.8,并為負偏差(不計入變頻器本身測量誤差),這是因為整流系儀表對高次諧波頻率響應慢的原因,后改使用1T1A電磁系儀表測輸出電流,則測量值與變頻器面板數顯輸出值基本符合。

                                        5經濟效果分析⑴PLC控制變頻調節代替閥門調節,管網壓力可在線上任意設定,進行實時自動控制,控制傳遞快,工藝參數穩定,保證生產設備的正常運行和消防水備用狀態。

                                        電機軟起動,減少了對電網的沖擊,可延長機泵的使用壽命,減少維修量。

                                        采用微機計算機控制,提高了自動化程度,操作控制與生產、工藝需要同步,減輕操作人員的勞動強度,大大縮短了壓力調節時間。

                                        C4)經實測,采用變頻裝置后,節電率達32.4,當年投資當年即可收回,周期短。

                                      圖片
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