变频器和PLC在生活水泵房的应用研究.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 27 日 作者简介:王大寨(1972),男,汉族,陕西合阳人,学历大专,研究方向为建筑机电安装管理。-9-变频器和 PLC 在生活水泵房的应用研究 王大寨 上海秦御新能源科技有限公司,上海 201315 摘要:摘要:生活水泵房是供水系统的重要组成部分,其中的控制系统更是担负着安全监测和自动控制的重要任务。为充分发挥变频器和 PLC 在生活水泵房中的应用优势,本文分析了生活水泵房系统架构,重点从控制系统原理、硬件组成、系统设计、调试和运行以及应用效果几方面详细研究了变频器和 PLC 在生活水泵房的应用,希望能够对相关工作提供一定帮助
2、。关键词:关键词:变频器;PLC;生活水泵房 中图分类号:中图分类号:TM921 随着社会经济的不断发展,人们生活水平的不断提高,对用水质量提出了更高的要求。而老式生活水泵房在实际运行过程中,常出现供水水压不稳等不良问题,容易引起压力不足而导致的断水等现象,影响居民的供水质量和正常生活。为保障生活用水质量,需进一步提高供水系统的稳定性和可靠性,提高其节能效果,这就需要对生活水泵房的控制系统加以优化,合理运用变频器和 PLC,在生活水泵房中应用。1 生活水泵房系统架构 生活水泵房中主要包括生活水池、生活水泵几大部分,装有缓冲罐、进水电磁阀、潜污泵、液压浮球阀、变频控制柜、配套管线和阀门等设施。在
3、生活水泵房中,在水泵机组的出水口处设置压力传感器,使其作为恒压供水系统的测量元件,形成闭环式控制系统。利用变频器对系统进行调整控制,在变频器内部设有 PID,对比分析供水压力和设定压力值,通过计算科学调整,使得输出信号转变为频率调节信号,发送至变频器当中,调整压力值,直到其达到供水压力设定值。通过控制系统的作用,无论系统的供水流量在各阶段内如何变化,都能够保持供水压力值在设定压力值附近,实现恒压供水效果。2 变频器和 PLC 在生活水泵房中的应用优势 根据相关统计分析,生活水泵的能源消耗在全国总发电量比重较大,耗能明显,且以往控制技术下,生活水泵在运行过程中,容易出现故障问题,影响生活供水效果
4、。基于此,在生活水泵房中应用变频器和PLC,能够有效实现自动化控制,提高对生活水泵房系统运行的控制效率,保证生活供水的智能化和稳定性。同时,应用变频器和 PLC,能够有效实现自动化调控效果,对生活水泵房系统的运行情况进行自动调速,通过对管道系统的控制和对出口阀的调节,控制水泵的流量,在运行期间,保证水泵不受管路阻力和阀门的影响,可结合实际用水需要,控制水泵运行,以此达到节能降耗的效果。除此之外,在生活水泵房中应用变频器和 PLC,还具有以下明显优势:1)减少占地面积,减少成本投入,可有效提高经济效益。2)减少水泵房污染,可有效避免水源二次污染问题,实现绿色环保效果。3)系统使用期限较长,可连续
5、运行较长周期,且水箱也不会出现漏水等不良现象。4)可真正实现全自动化控制和操作,提高系统运行稳定性和可靠性,减轻人力负担。由此可见,在生活水泵房中,合理应用变频器和 PLC,具有突出优势。3 变频器和 PLC 在生活水泵房的应用策略 3.1 控制系统原理 基于变频器和 PLC 应用下的全自动变频调压控制系统,在计算机技术基础上,形成分布式集散系统,根据供水需求,对生活水泵房进行工作压力调整,保持恒压供水效果。控制系统通过 PLC 实时采样管道压力数据,将其对比压力设定值,根据二者出现的偏差,通过 PID 闭环控制算法,确定调节参数,由变频器控制并输出频率,调节水泵电机的转速,并按照压力差情况,
6、自动选择合适的工作机泵种类,确定合适的机泵数量,确保管网压力符合设定压力大小。该系统当中,包括自动和手动功能操作,按照不同需要,可选中国科技期刊数据库 工业 A-10-择不同操控方式。若选择手动操作,则通过变频器操作器设置输出频率;若选择自动操作,则通过 PLC,按照管道压力大小,自动调节输出频率。根据离心泵原理,在应用环境相类似的条件下,水泵扬程、流量和功率都分别与其转速存在正比关系。若用水变化频繁的应用场所,使用变频调速泵进行供水,还可有效减少能量损耗,达到显著的节能效果。在生活给水系统当中,利用变频泵的调速功能,可有效达到调节供水压力和节能的效果。三相电动机使用过程中,调节转速的方式有多
7、种,包括调整电动机极数、交流电频率和电动机转差率等1。在电力电子技术不断发展的环节下,通过调节频率来调节转速的方式逐渐广泛应用,且变频控制技术越来越成熟,利用调节频率的方式调整转速,过程更加便捷,且能够达到更好的调节效果。生活水泵房运行期间,考虑到用户用水量在不同时间段的动态变化情况,对出水流量进行调节,可主要采用节流阀或控制阀的方式进行节流操作,达到连续调节的控制效果。通过节流操作,可有效改变出水流量。或者,通过控制水泵的调速,以此控制水泵的转速,也可有效改变出水流量。在控制阀门过程中,流量若要减小到要求流量值时,需将阀门开度调低,此时的阀门有更大的摩擦阻力,扬程也会产生一定变化。根据离心泵
8、特性曲线公式,可计算水泵轴功率。水泵的轴功率,与转速之间成正比关系,若降低阀门开度或降低电机转速,都能够保证流量相同的条件下,减少原本阀门阻力功率的消耗,以此达到节能效果。3.2 控制系统硬件 在控制系统当中,硬件组成主要包括电源柜、变频控制柜、压力传感器、液压浮球阀、液位开关、进水电磁阀等几部分。变频控制柜中又包括 PLC、变频器、触摸屏、接触器、微型断路器等低压电气设备,同时还配备端子排、导线等设施。3.3 控制系统设计 电气控制系统当中,系统设计包括生活水泵房控制电路设计、生活水泵房控制电气主电路设计、生活水泵房变频器控制电路设计工作。首先,生活水泵房控制系统电气主电路的设计中,共包含三
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