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      變頻器控制水泵恒壓供水的步驟與方法

      2021-09-10 03:12:14

      用變頻器作為常用的執行機構,通過調節變頻器的輸出頻率,來控制被控對象的物理量,例如壓力和流量,可以實現多種物理量的閉環控制,常見的是泵站供水壓力的恒壓閉環控制。


      供水系統的加壓泵站一般采用多泵并聯的供水方式,過去用人工來控制投入運行的水泵的臺數,將出口壓力控制在允許的范圍內。這種控制方式的水壓不穩定,很難滿足用水的要求,輕載時過高的水壓還會造成能.量的浪費。


      泵站監控


      用變頻器實現的閉環控制可以保證泵站的出口壓力基本恒定。為了節省投資,一般只配備一臺變頻器,某一臺電動機用變頻器驅動,其他電動機仍然用工頻電源驅動。多泵并聯恒壓供水系統中,只要其中zui大的一臺泵是變頻調速泵,其余各泵是工頻恒速泵.就可以實現多泵并聯恒壓變流量供水。因為變頻器的價.格基本上與其功率成正比,經濟的方案是各并聯水泵電動機的輸出功率相同。


      1、使用變頻器內置的PI控.制器


      現代的變頻器內部一般都有一個PI控.制器或PID控.制器。對于恒壓供水這一類閉環控制系統,可以將反饋信號(例如壓力信號)接到變頻器的反饋信號愉人端,用變頻器內部的控.制器實現閉環控制,以減少壓力偏差,保持水壓恒定。


      PLC的主要是依據管道的出口壓力,控制工頻電源供電的水泵臺數,通過開關量輸出信號,給變頻器提供起動、停止命令,對泵站總的供水量進行粗調。


      下圖所示的系統中,壓力變送器將泵站出口管道的水壓轉換為標準量程的電壓或電流,這些反饋量直接送給變頻器的模擬量輸入端,這種方案的控制與和變頻器是一.體化的,具有硬件成本低、使用方便、工程編程量少的優點,應優先采用,可以安裝在水泵出水口管道上的壓力傳感器,將0-1MPa的壓力轉換為4一 20mA的直流電流,用于水壓的閉環控制。


      變頻調速供水系統控制圖


      變頻器時刻跟.蹤管網壓力與壓力給定位之間的偏差變化情況,經變頻器內部的PID運算,調節變頻器的輸出頻率,改變變頻器驅動的水泵的轉速。變頻器的輸出頻率越高,泵站的出口壓力就越高。選擇zui佳的輸出頻率,既能保證供水的壓力,又能防止壓力過高,可以節約大量的能.量。


      為了實現工頻泵的自動投人和切除,需要給PLC提供管道壓力信號或變頻器的頻率信號??梢杂秒娊狱c壓力表給PLC提供壓力過高和壓力過低的觸點信號,電接點壓力表的價.格便宜,工作可靠。


      現代的變頻器都有可編程的輸出觸點,例如可以對觸點編程,使它在變頻器的頻率大于設定值(例如50Hz)時閉合,此信號相當于電接點壓力表的壓力過高信號,可以將它送給PLC,用來控制自動投入一臺工頻運行的泵。


      當用水流量減少,變頻泵的轉速下降到水泵不出水的臨界值時,變頻器的另一個可編程輸出觸點閉合,此信號相當于電接點壓力表的壓力過低信號,可以將它送給PLC,控制一臺工頻運行的泵自動退出。


      2、用PLC實現恒壓自動控制


      如果用PLC來作閉環控.制器(見下圖) ,需要配置模擬量輸人模塊(A/D轉換器)來輸人壓力信號,還需要模擬量輸出模塊(D/A轉換器)給變頻器提供頻率給定信號,增加的硬件投資較多。其優點是模擬量閉環控制與開關量邏輯控制融為一體,PLC可以利用壓力反饋信號來實現工頻泵的投人和切除,壓力信號還可以用于監控和報.警等功能。




      水泵的投人與切除


      下圖是多泵并聯供水的水泵電動機主接線示意圖,PLC可以選擇任意一臺電動機作變頻運行,其余各臺電動機由工頻驅動。根據當前的供水量和泵站出[口處的水壓,控制工頻運行的水泵的臺數,對供水量和水壓進行粗調,用變頻電動機進行細調。假設各泵的電動機容量相同.當用水流量小于一臺泵的流量時,由一臺變頻泵自動調速供水。隨著用水流量的增.大,由于閉環控制的作用,變頻泵的轉速自動升高,以維持恒壓;如果變頻泵的轉速升高到工頻轉速時,管道出口水壓仍未達到設定值,則啟動一臺工頻泵,以此類推,直到出口壓力達到設定值。


      水泵電動機的主接線示意圖


      當用水量減少時,變頻泵的頻率將自動減小,降到某一設定值時,如果管道壓力仍高于設定值,則切除一臺工頻泵,切除后如果管道壓力仍然過高,再切除一臺工頻泵,以此類推,直到管道壓力等于設定值。

      變頻泵

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