自动化工程应用实例二-恒压供水讲述.ppt

* * * * * D * （1）变频恒压供水系统的控制方案 需要减泵时，系统先将第一台水泵停止，如果需要接着将第二台水泵也停止。 再需要加泵时，切换从第三台水泵开始循环。 1.系统介绍 （1）变频恒压供水系统的控制方案 这种方案保证总有一台水泵电机处在变频运行，四台水泵中的任何一台都可能变频运行，长期看各台水泵运行时间基本相同，给维护检修带来方便。大部分供水厂钟情此方案。 1.系统介绍 （1）变频恒压供水系统的控制方案 但是，必须设置一套备用系统，图2-6中的软启动器就是作为备用，当变频器或PLC故障时，可用软启动器手动依次启动各泵运行，以保证供水不中断。 1.系统介绍 （2）循环投切的工作过程 变频器的输出端只能接负载，不能接电源，也不能在运行中切断负载，切换过程应严格遵循这些限制。 系统启动后，变频器频率按设定斜率上升，如果频率升到了50Hz上限，运行60秒后管网水压未达到给定值，则该台水泵需要切换到工频运行。其切换过程如下： 1.系统介绍 先关闭该台水泵电磁阀，然后变频器自由停车，水泵电动机靠惯性继续运转，考虑到电动机中的残余电压，不能将电动机立即切换到工频，而是延时一段时间（约600ms），待残余电压下降到较小值后再切换，以保证切换冲击电流较小。 残余电压是由于切换时电机磁场能量通过转子回路释放,在定子上感应出电压所致。 1.系统介绍 （2）循环投切的工作过程 关阀后停车，水泵电动机基本上处于空载运行状态，到600ms时，电动机的转速下降不是很多，使切换时冲击电流较小。 1.系统介绍 （2）循环投切的工作过程 切换完成后再打开电磁阀，已停车的变频器切换到另一台水泵上启动并运行，打开电磁阀。 切除工频泵时，先关阀，后停车，这样无“水锤”现象发生。 这些操作都是由PLC操作自动完成的。 1.系统介绍 （3）软启动与切换电流冲击 变频器故障或检修时可以使用手动方式运行系统。鉴于供水系统水泵电机一般功率较大，不宜直接手动启动，需要采用星-三角、自耦变压器降压或软启动器启动。 1.系统介绍 （3）软启动与切换电流冲击 自耦变压器降压启动时先加60%的额定电压，延时数秒或数十秒钟后，再切换到全电压，可以有效地减小启动电流的冲击。 1.系统介绍 （3）软启动与切换电流冲击 电动机从变频向工频切换,只要切换延时时间适当（如前述600ms）,冲击电流不会很大。 电动机残余电压的衰减时间一般为1-2秒。电机磁场能量通过转子回路释放,感应出定子电压所致。 1.系统介绍 （3）软启动与切换电流冲击 延时长,残余电压小,但速度降落大；延时短,残余电压大,但速度降落小,选择延时时间需二者兼顾,以求得到最小的切换冲击电流。 1.系统介绍 某市自来水二厂招标，标书提出的要求 ①设计供水能力为6万吨∕日； ②城市管网压力为0.4MPa； ③泵组为3台160kW、1台90kW水泵； ④要求恒压供水并采用计算机控制； ⑤变频器或控制系统故障可由软启动器手动启动各泵。 2.应用实例 （1）计算机监控的内容 ①管网压力、流量； ②泵的运行状态、阀启闭状态； ③电动机温度； ④各泵电动机电流、电压、功率、功率因数； ⑤水质参数：包括余氯、浊度、含铁量、PH值等。 2.应用实例 （2）方案框图 本系统采用循环投切方式，备用系统用一软启动器和相关器件构成，如图2-6所示。 2.应用实例 （2）方案框图 上位PC机用于管理，用组态软件构成若干工艺流程图，实时显示系统的运行状况，并统计历史数据，打印统计报表，还用于故障的报警与处理。 PLC选用西门子S7-300，采用Profibus现场总线与总控室的计算机联网。 2.应用实例 （2）方案框图 BP1为160kW变频器 DZ1为400A空气开关 FU1为500A、FU2为600A快速熔断器 KM1-KM10为为LG GMC-400交流接触器 PT为森纳斯压力变送器，量程为1MPa 切换延时定为600ms，无明显电流冲击 据厂家统计，节能20%，每年节约电费10万元 2.应用实例 图2-7具有闭环 调节功能的变频 器恒压供水系统 (10) (2) (5) (1) 如果所用变频器是FR-A700系列，则对应的端子号如括号内所示。启用变频器内的PID调解器，需要对参数号Pr128-134进行设定，详见用户手册。 图2-8 小区恒压 供水系统产品 图2-9 恒压供水系统产品 图2-10 由一台变频器和四台水泵组成的恒压供水系统 压力变送器 变频恒压供水控制器 恒压供水系统控制器 监控计算机人机界面 外加PID闭环调解器 具有远程通讯能力的恒压供水系统 右半图：控制室 左半图：水泵房 恒压供水节电器 四水泵电机恒压供水系统 使用外加专用恒压供水控制器的