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《案例5.4_變頻水泵恒壓供水裝置.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、案例5.4__變頻水泵恒壓供水裝置1.概況：近年來由于城市建設飛速發(fā)展，高層樓宇大量涌現(xiàn)，居民用水矛盾日益突出。如采用水箱供水存在水壓不穩(wěn)、二次污染和耗能等問題。隨著PLC控制和變頻技術的發(fā)展，變頻恒壓供水逐步為大家認可。變頻恒壓供水目前國家尚無標準。因此變頻恒壓供水系統(tǒng)的構成各不相同，一般按用戶要求進行生產(chǎn)。通?？刂撇捎肞LC,調速采用變頻器,用壓力變送器作為管網(wǎng)壓力采樣和反饋信號與壓力設定信號進行比較，經(jīng)過PID調節(jié)器運算，它的輸出作為變頻器頻率給定，從而調節(jié)電動機的轉速，使管網(wǎng)壓力維持恒定。一臺變頻器可以控制二臺
2、或多臺水泵。在本實例中，因考慮到本系統(tǒng)的使用環(huán)境是居民大樓，用水量需根據(jù)季節(jié)變換和氣溫變化經(jīng)常要進行調整。而控制室為無人值守，操作者是一般物業(yè)人員，要求系統(tǒng)工作可靠，操作簡單。因此對系統(tǒng)的總體設計中采用PLC來對水泵的開、關和切換進行控制及對故障進行處理；使用PID調節(jié)器來實現(xiàn)閉環(huán)控制，而水泵的驅動則采用變頻器，變頻器工作在開環(huán)運行狀態(tài)，由PID調節(jié)器的輸出（4～20mA電流）作為變頻器的頻率給定信號。供水管網(wǎng)中的壓力則通過壓力變送器轉換為4～20mA的電流信號反饋到PID調節(jié)器。壓力給定信號在調節(jié)器面板中以鍵盤設置。
3、系統(tǒng)的控制方框圖如圖4-1所示。水泵房的現(xiàn)場照片和控制柜外形照片分別見圖4-2和圖4-3，圖4-2水泵房現(xiàn)場照片圖4-3恒壓供水系統(tǒng)電氣控制柜外形圖本系統(tǒng)在正常工作時只須二臺泵，另一臺作為備用泵?？紤]到三臺泵應均衡使用，故不設備用泵，而改為三臺泵輪流工作制。如大樓居民用水流量少時，用一號泵作變頻運行,電動機低速運行。當用水流量增加造成管網(wǎng)壓力降低，壓力變送器輸出信號減小，使PID調節(jié)器輸出信號增加，從而使變頻器輸出頻率增加，使電動機升速,管網(wǎng)壓力隨之增加。PID調節(jié)器調節(jié)壓力的過程如下：PID調節(jié)器的給定量Pg恒定，當
4、用水流量增加時，供水能力QG小于用水流量Qu，則壓力降低，壓力反饋信號PF↓→偏差信號△P＝(Pg—PF)↑→變頻器輸出頻率f↑→電動機轉速n↑→供水能力QG↑→直至壓力大小回復到目標值，供水能力與用水流量重新達到平衡(QG=Qu)時為止。如果變頻器輸出已經(jīng)達到水泵額定頻率，且經(jīng)過一定時間后管網(wǎng)壓力仍小于設定值，說明只用一臺水泵供水能力還不夠，則通過PLC控制一號泵改為工頻運行，接通二號泵并由變頻器控制，使管網(wǎng)壓力繼續(xù)上升直到達到壓力平衡。當用水流量下降使壓力升高時，通過PID調節(jié)器的調節(jié)作用使變頻器輸出頻率降低，二號
5、泵轉速下降。即用水流量減小，使QG＞Qu時，則PF↑→(Pg-PF)↓→f↓→n↓→QG↓→QG=Qu，又達到新的平衡。如果變頻器輸出頻率下降到下限值，管網(wǎng)壓力仍大于設定值，說明用不到兩臺泵同時工作，則通過PLC控制一號工頻泵停止工作，剩下二號變頻泵低速運行，維持管網(wǎng)壓力。當用水流量又增加使壓力下降時，變頻器輸出頻率又上升；如果輸出頻率達到額定，而管網(wǎng)壓力仍小于設定值，則二號泵轉為工頻泵，接通三號泵并由變頻器控制，使管網(wǎng)壓力上升最終達到壓力平衡。根據(jù)管網(wǎng)壓力的變化，三臺泵的工作狀況可以輪流切換。本系統(tǒng)的控制電路電氣原理
6、圖如附圖4-4所示。附圖4-4變頻恒壓供水系統(tǒng)控制電路電氣原理圖電氣原理圖中所用元器件清單見表4-1表4-1元器件清單序號元件代號元件名稱型號規(guī)格1PLC可編程控制器三菱FX2N-48MR2FR-F540三菱變頻器三菱FR-540-11K3A1數(shù)字式壓力控制表FUJIPXR54PB-DA-2Y壓力變送器HSAPB-DA-2YA輸出4-20mA5DC穩(wěn)壓器AC220V/DC24V6SB1啟動按鈕7SB2停止按鈕8S02手動/自動選擇開關9QF1～QF3，QF10斷路器10KM1～KM3,KM10～KM13接觸器11KA1
7、變頻器起停繼電器12FR1,FR2,FR3熱繼電器13FU1～FU4熔斷器14HL1,HL2,HL3HL11,HL12,HL13HL17HL18泵1～泵3變頻指示燈泵1～泵3工頻指示燈變頻故障指示燈電機故障指示燈15HA變頻故障蜂鳴器16SA1、SA2、SA3檢修選擇按鈕17S01檢修開關18DY1,DY2,DY3水泵電動機Y132M-4B,7.5kW/15.4A/380v/1440rpm19離心清水泵65DL4揚程46m/流量30m3/h2.變頻器采用三菱公司風機、水泵專用型FR-F540系列變頻器，容量11kW。由
8、于采用外圍PID調節(jié)器，因此對變頻器性能要求不高，采用其它型號變頻器均可。端子接線圖如圖4-5所示。參數(shù)設置見表4-2所示：表4-2FR-F540系列變頻器參數(shù)設置功能參數(shù)號名稱設定范圍設定值基本功能1上限頻率0-120Hz50HZ2下限頻率0-120Hz15HZ3基底頻率0-400Hz48Hz7加速時間0-360S10S8減速時
