變壓器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

（遼河油田公司供水公司，遼寧 盤錦 124010）

變壓器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

王菊芬

（遼河油田公司供水公司，遼寧 盤錦 124010）

文章主要針對(duì)當(dāng)下恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并就如何保證系統(tǒng)水壓恒定和運(yùn)行穩(wěn)定進(jìn)行了探討，用以簡(jiǎn)化系統(tǒng)操作、節(jié)約能耗提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，完善泵站供水的多功能性。通過對(duì)當(dāng)前技術(shù)的應(yīng)用分析。文章對(duì)目前供水系統(tǒng)中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用以及PLC控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并對(duì)分壓控制流程進(jìn)行了討論，在此基礎(chǔ)上從硬件以及軟件的角度對(duì)PLC控制系統(tǒng)在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)提出了相關(guān)合理的建議。

恒壓供水；變頻器；PLC

恒壓供水便是通過電機(jī)調(diào)速設(shè)備對(duì)水泵組的運(yùn)行速度進(jìn)行控制調(diào)整，并自動(dòng)對(duì)水泵組的運(yùn)行和停止臺(tái)數(shù)進(jìn)行調(diào)控，使得供水壓力控制形成一個(gè)完整的閉環(huán)控制，保證管網(wǎng)中供水流量穩(wěn)定之目的，并在此基礎(chǔ)上減少能耗。在系統(tǒng)中對(duì)供水壓力值進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的設(shè)定，并將其同縱觀中的實(shí)際壓力反饋值進(jìn)行比較通過PID調(diào)節(jié)后對(duì)調(diào)速設(shè)備下達(dá)指令，用以調(diào)整水泵機(jī)組的運(yùn)行狀況，以此調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的流量以及供水壓力。該系統(tǒng)結(jié)合了PLC以及變頻器控制。PID主要對(duì)變頻器進(jìn)行恒定控制，用于對(duì)外界信號(hào)進(jìn)行采集并作為系統(tǒng)的反饋信號(hào)。而PLC則用于控制水泵的運(yùn)行以及設(shè)備的選擇，其控制信號(hào)實(shí)質(zhì)上都是PLC控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)。

一、現(xiàn)狀分析

水塔、天面水池以及市政管網(wǎng)的二次加壓是傳統(tǒng)供水系統(tǒng)中常用的方式，通過上述方式解決供水用戶的用水需求。在管網(wǎng)中往往以最不利用水點(diǎn)作為水泵進(jìn)行加壓的標(biāo)準(zhǔn)，用以確定揚(yáng)程設(shè)計(jì)，繼而根據(jù)流量變化對(duì)管網(wǎng)中的泵組進(jìn)行選配，由此確定如何運(yùn)行水泵。另外小區(qū)供水網(wǎng)絡(luò)會(huì)受到時(shí)段以及季節(jié)變化的影響，日常供水水量以及水壓的調(diào)節(jié)控制大多采用水泵運(yùn)行調(diào)節(jié)方式以及調(diào)節(jié)出口閥開度的方式進(jìn)行調(diào)整，因而在出口閥上會(huì)消耗大量的能量，并且會(huì)造成水池的二次污染。 根據(jù)可靠調(diào)查顯示，在節(jié)能技術(shù)中變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)電率較高，能夠?qū)⒂昧孔兓约霸O(shè)計(jì)冗余造成的電能浪費(fèi)在短短幾年中節(jié)省出來，并且其具有高精度的調(diào)速功能，功率因數(shù)也相對(duì)較高。變頻控制設(shè)施的使用能夠有效對(duì)出水質(zhì)量予以提升，并有效使得設(shè)備以及物料的損耗降至最低，同時(shí)也是對(duì)設(shè)備噪聲以及磨損的有效減少，以此改善勞動(dòng)環(huán)境，滿足工藝要求和技術(shù)生產(chǎn)要求。因此供水系統(tǒng)需要變頻器同PLC同時(shí)應(yīng)用，以此穩(wěn)定供水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，保證系統(tǒng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能。

在電機(jī)的運(yùn)行過程中變頻器能對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，因此也能夠有效節(jié)能增效。根據(jù)ABB測(cè)算，其企業(yè)生產(chǎn)的變頻器在全球范圍內(nèi)每年節(jié)省的電能就達(dá)到了1150億kW/h，即使得二氧化碳的排放量減少了9700萬噸，該數(shù)值相當(dāng)于芬蘭全年二氧化碳排放量的數(shù)值。

通過測(cè)得的管網(wǎng)壓力，供水系統(tǒng)經(jīng)過變頻器進(jìn)行運(yùn)算后，對(duì)輸出頻率予以調(diào)解，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓狀態(tài)。PLC在邏輯切換變頻泵時(shí)主要以變頻器頻率超限信號(hào)作為依據(jù)。另外，通過出口閥門的聯(lián)動(dòng)，保證起停泵的過程中不會(huì)發(fā)生水錘現(xiàn)象。

二、變頻器PID控制

以反饋控制作為依據(jù)，水壓的穩(wěn)定需要比較給定值同水壓反饋值，使得系統(tǒng)成為一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。但恒壓供水系統(tǒng)大多具有大慣性以及非線性，采用PID同現(xiàn)代控制相結(jié)合的方式，能夠有效進(jìn)行模糊控制，在壓力波動(dòng)較大時(shí)最快的予以響應(yīng)；當(dāng)壓力范圍較小時(shí)則通過PID保持靜態(tài)精度。通過智能儀表以及PLC控制能夠?qū)υ撍惴ㄓ枰詫?shí)現(xiàn)，并利用PLC系統(tǒng)的編程功能對(duì)工頻、變頻切換予以實(shí)現(xiàn)。該種方式在實(shí)踐中可行性較高。

為了保持供水管網(wǎng)中壓力的恒定，將壓力變送器設(shè)置在管網(wǎng)上用以反饋管網(wǎng)狀態(tài)，由于供水管網(wǎng)所使用管道直徑較大，并且管網(wǎng)分布較廣，因此充壓較慢，因此系統(tǒng)滯后性是最大的弊端，而PID的直接應(yīng)用會(huì)影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度，因此可以結(jié)合PLC系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的有效調(diào)節(jié)。

三、PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用

PLC是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置。它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，具有可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等特點(diǎn)，近年來在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普通應(yīng)用，越來越多的工廠設(shè)備采用PLC、變頻器、人機(jī)界面等自動(dòng)化器件來控制，使設(shè)備自動(dòng)化程度越來越高。

1 PLC技術(shù)特點(diǎn)

PLC在設(shè)計(jì)之初便是以工業(yè)環(huán)境為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種工業(yè)計(jì)算機(jī)，其出現(xiàn)后在工業(yè)領(lǐng)域中得到了一致的認(rèn)可，并發(fā)展迅速，目前的工業(yè)領(lǐng)域中PLC的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，并且占據(jù)了控制系統(tǒng)的重要地位，以其可控靈活以及高柔性在工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用，并且其變成方式較為簡(jiǎn)單，且功能強(qiáng)大，靈活小巧的體積和質(zhì)量，使得占據(jù)空間更小，能耗更低。

2 PLC 的應(yīng)用

正是上述特點(diǎn)，使得PLC開始在各個(gè)領(lǐng)域中不斷的得到發(fā)展，其影響范圍不斷的擴(kuò)展，其應(yīng)用主要覆蓋的范圍包括：運(yùn)動(dòng)控制、開關(guān)的邏輯控制以及數(shù)據(jù)處理和過程控制、聯(lián)網(wǎng)通訊等。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 電氣控制

變頻器直接驅(qū)動(dòng)三臺(tái)水泵， 以此控制管網(wǎng)水壓保持恒定，而變頻器的啟停則可以通過PLC進(jìn)行自動(dòng)控制，或者通過手動(dòng)進(jìn)行控制。

2 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)PLC以方便調(diào)試和編程為目的，通常將變成模塊化，主要包含以下三個(gè)模塊：手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行以及故障診斷和警報(bào)。

3 變頻器參數(shù)設(shè)定

變頻器參數(shù)和PID參數(shù)設(shè)定按照使用說明和經(jīng)驗(yàn)整定。

結(jié)語

恒壓供水系統(tǒng)中控制器采用PLC能夠有效簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，降低成本，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，自動(dòng)根據(jù)水量變化將系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證管網(wǎng)中水壓始終能夠滿足要求。變頻恒壓供水系統(tǒng)是目前最先進(jìn)，合理的節(jié)能供水系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的水塔、高位水箱、氣壓罐等供水方式比較，從投資、運(yùn)行、穩(wěn)定可靠以及自動(dòng)化等方面，變頻恒壓系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)都更為突出。

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TM92 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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