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该系统采用的是欧姆龙可编程序控制器SYSMAC CPM2A系列,I/O点数为60点,PLC编程采用OMRON CX-Programmer,它是Omron PLC的32位视窗软件支持工具,提供完整的编程环境,可进行离线编程和在线连接和调试,并能实现梯形图与语句表的相互转换。为了提高整个系统的性价比,该系统采用开关量的输入/输出来控制电机的启停、定时切换、软起动、循环变频及故障的报警等,而电机转速、水压量等模拟量则由PID调节器和变频器来控制。
泵组的切换示意图如图2。开始时,若硬件、软件皆无备用(两者同时有效时硬件优先),1#泵变频启动,转速从0开始随频率上升,如变频器频率到达50Hz而此时水压还在下限值,延时一段时间(避免由于干扰而引起误动作)后,1#泵切换至工频运行,同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz,2#泵变频启动,如水压仍不满足,则依次启动3#、4#泵,泵的切换过程同上;若开始时1#泵备用,则直接启2#变频,转速从0开始随频率上升,如变频器频率到达50Hz而此时水压还在下限值,延时一段时间后,2#泵切换至工频运行,同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz,3#泵变频启动,如水压仍不满足,则启动4#泵,泵的切换过程同上;若1#、2#泵都备用,则直接启3#变频,具体泵的切换过程与上述类同。
同样,若3台泵(假设为1#、2#和3#)运行时,3#泵变频运行降到0Hz,此时水压仍处于上限值,则延时一段时间后使1#泵停止,变频器频率从0Hz迅速上升,若此后水压仍处于上限值,则延时一段时间后使2#泵停止。这样的切换过程,有效地减少泵的频繁启停,同时在实际管网对水压波动做出反应之前,由变频器迅速调节,使水压平稳过渡,从而有效的避免了高楼用户短时间停水的情况发生。
以往的变频恒压供水系统在水压高时,通常是采用停变频泵,再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。这种切换的方式理论上要比直接切工频的方式先进,但其容易引起泵组的频繁启停,从而减少设备的使用寿命。而在该系统中,直接停工频泵,同时由变频器迅速调节,只要参数设置合适,即可实现泵组的无冲击切换,使水压过渡平稳,有效的防止了水压的大范围波动及水压太低时的短时缺水现象,提高了供水品质。
4 注意事项
要使系统稳定的运行,有几个参数需特别注意:
⑴. 变频转工频开关切换时间TMC
设置TMC是为了确保在加泵时,泵由变频转为工频的过程中,同一台泵的变频运行和工频运行各自对应的交流接触器不会同时吸合而损坏变频器,同时为了避免工频启动时启动电流过大而对电网产生的冲击,所以在允许范围内TMC必须尽可能的小。
⑵. 上下限频率持续时间TH和TL
变频器运行的频率随管网用水量增大而升高,本系统以变频器运行的频率是否达到上限(下限)、并保持一定的时间为依据来判断是否加泵(减泵),这个判断的时间就是TH(TL)。如果设定值过大,系统就不能迅速的对管网用水量的变化做出反应;如果设定值过小,管网用水量的变化时就很可能引起频繁的加减泵动作;两种情况下都会影响恒压供水的质量。
5 结束语
在供水系统中采用变频调速运行方式,系统可根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速或加减泵,使供水系统管网中的压力保持在给定值,以求最大限度的节能、节水、节地、节资,并使系统处于可靠运行的状态,实现恒压供水;减泵时采用“先启先停”的切换方式,相对于“先启后停”方式,更能确保各泵使用平均以延长设备的使用寿命;同时针对所用四台泵均已使用多年、需要定期进行检修的实际情况,增加了硬件/软件备用功能,有效延长了设备的使用寿命;压力闭环控制,系统用水量任何变化均能使供水管网的服务压力保持给定,大大提高了供水品质;变频器故障后仍能保障不间断供水,同时实现故障消除后自启动,具有一定的先进性。目前该系统已投入使用,效果明显。
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