“一拖三”變頻改造方案實(shí)現(xiàn)廠區(qū)恒壓供水

4.3 控制電路設(shè)計(jì)

控制電路包括繼電器控制電路及PLC 控制電路，PLC 控制電路原理如圖4所示。

圖中SA7 為手動(dòng)/自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，SA8 為自動(dòng)起/?？刂妻D(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，P1、P2 為管網(wǎng)壓力信號(hào)(PID輸出信號(hào))，SA1為1#水泵手動(dòng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)，SA2為1# 水泵手動(dòng)停止開(kāi)關(guān)，SA3 為2# 水泵手動(dòng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)，SA4 為2# 水泵手動(dòng)停止開(kāi)關(guān)，SA5 為3# 水泵手動(dòng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)，SA6為3#水泵手動(dòng)停止開(kāi)關(guān)，KA0耀KA6為中間繼電器，分別控制KM0耀KM6工作。

4.4 系統(tǒng)工作過(guò)程

可編程控制器在工作過(guò)程中的輸入、輸出信號(hào)的符號(hào)及功能如表1 所列。

4.4.1 系統(tǒng)的啟動(dòng)

加上啟動(dòng)信號(hào)(X4)后，此信號(hào)被保持，當(dāng)條件滿(mǎn)足(即X2 亮)時(shí)，開(kāi)始啟動(dòng)程序，由PLC控制1#電機(jī)變頻運(yùn)行(Y1、Y0、Y7 亮)，同時(shí)定時(shí)器T0 開(kāi)始計(jì)時(shí)(10 s)，若計(jì)時(shí)完畢X2 仍亮，則關(guān)閉Y1、Y0(Y7 仍亮)，T1 延時(shí)1 s，延時(shí)是為了:一是使開(kāi)關(guān)充分熄弧，防止電網(wǎng)倒送電給變頻器，燒毀變頻器;二是讓變頻器減速為0，以重新啟動(dòng)另一臺(tái)電機(jī)。延時(shí)完畢，1#電機(jī)投入工頻運(yùn)行，2#電機(jī)投入變頻運(yùn)行，此時(shí)Y2、Y3、Y0、Y7亮，同時(shí)定時(shí)器T2開(kāi)始計(jì)時(shí)(10 s)，若計(jì)時(shí)完畢X2 仍未滅，則關(guān)閉Y3、Y0(Y2、Y7仍亮)，T3 延時(shí)1 s，延時(shí)完畢，將2#機(jī)投入工頻運(yùn)行，3# 電機(jī)投入變頻運(yùn)行(此時(shí)Y2、Y4、Y5、Y0、Y7 亮)，再次等待Y7 滅掉后，則整個(gè)啟動(dòng)程序執(zhí)行完畢，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行調(diào)節(jié)程序，此后啟動(dòng)程序不再發(fā)生作用，直到下一次重新啟動(dòng)。在啟動(dòng)過(guò)程中，無(wú)論幾臺(tái)電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，X2 一旦滅掉，則應(yīng)視為啟動(dòng)結(jié)束(Y7 滅掉)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)程序。綜合整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程，要完成3 臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)最多需要22 s。

4.4.2 模擬調(diào)節(jié)

運(yùn)行過(guò)程中，若模擬調(diào)節(jié)期間上、下限值均未達(dá)到(即X1、X2 滅)，則變頻器處于模擬調(diào)節(jié)狀態(tài)(此時(shí)相應(yīng)電機(jī)運(yùn)行信號(hào)和Y0 亮)。

若達(dá)到模擬調(diào)節(jié)上限值(X1 亮)，則定時(shí)器T4馬上開(kāi)始定時(shí)(3 s)，定時(shí)過(guò)程中監(jiān)控X1，若X1又滅，則關(guān)閉定時(shí)器，繼續(xù)摸擬調(diào)節(jié);若T4 定時(shí)完畢，X1 仍亮，則啟動(dòng)輸出低速(Y8 亮)，進(jìn)行多段速調(diào)節(jié)，同時(shí)定時(shí)器T5 開(kāi)始定時(shí)(3 s)。定時(shí)完畢，若X1仍亮，則關(guān)閉此多段速，啟動(dòng)輸出更低速(Y9)，同時(shí)定時(shí)器T6 定時(shí)(如10 s)，定時(shí)完畢，若X1仍亮，則關(guān)掉Y9，此后X0 很快會(huì)通，轉(zhuǎn)入切換動(dòng)作程序。在此兩級(jí)多段速調(diào)節(jié)過(guò)程中，無(wú)論何時(shí)，若X0 亮，則會(huì)關(guān)閉相應(yīng)多段速和定時(shí)器，同時(shí)進(jìn)行切換動(dòng)作，即轉(zhuǎn)入切換程序，同樣，若無(wú)論何時(shí)，X1 滅掉，則關(guān)閉運(yùn)行多段速和定時(shí)器，轉(zhuǎn)入模擬調(diào)節(jié)。

若達(dá)到模擬調(diào)節(jié)下限值(X2 亮)，則定時(shí)器T7馬上開(kāi)始定時(shí)(3 s)，定時(shí)過(guò)程中監(jiān)控X2，若X2又滅，則關(guān)閉定時(shí)器，繼續(xù)摸擬調(diào)節(jié)，若T7 定時(shí)完畢，X2仍亮，則啟動(dòng)輸出高速(Y9)，進(jìn)行多段速調(diào)節(jié)，同時(shí)定時(shí)器T8 開(kāi)始定時(shí)(3 s)，定時(shí)完畢。若X2仍亮，則關(guān)閉此多段速，啟動(dòng)輸出更高速(Y8)，同時(shí)定時(shí)器T9 定時(shí)(如10 s)，定時(shí)完畢。若X2仍亮，則關(guān)掉Y9，此后X3 很快會(huì)通，轉(zhuǎn)入加電機(jī)動(dòng)作程序。在此兩級(jí)多段速調(diào)節(jié)過(guò)程中，無(wú)論何時(shí)，若X3 亮，則會(huì)關(guān)閉相應(yīng)多段速和定時(shí)器，同時(shí)進(jìn)行加電機(jī)動(dòng)作，即轉(zhuǎn)入加電機(jī)程序。同樣，若無(wú)論何時(shí)X2 滅掉，則關(guān)閉運(yùn)行多段速和定時(shí)器，轉(zhuǎn)入模擬調(diào)節(jié)。

4.4.3 電機(jī)切換

電機(jī)切換程序分為電機(jī)切除程序和加電機(jī)程序兩部分。電機(jī)切除程序動(dòng)作的條件是：?jiǎn)?dòng)結(jié)束后無(wú)論何時(shí)X0 亮，一旦條件滿(mǎn)足，即由PLC 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)決定切換相應(yīng)電機(jī)，切換時(shí)只能切換工頻運(yùn)行電機(jī)。

若工作狀態(tài)是一臺(tái)變頻一臺(tái)工頻，則立即切除工頻電機(jī)，然后計(jì)數(shù)值減1，即完成此過(guò)程，再由調(diào)節(jié)程序運(yùn)行，調(diào)節(jié)至滿(mǎn)足要求為止。

若3 臺(tái)電機(jī)同時(shí)工作，則應(yīng)由PLC來(lái)決定切除相應(yīng)的工頻運(yùn)行電機(jī)。切除依據(jù)是3臺(tái)電機(jī)對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器的大小，誰(shuí)大切誰(shuí)，切除掉一臺(tái)后，要由定時(shí)器定時(shí)(如5 s)等待，以便變頻器調(diào)節(jié)一段時(shí)間，防止連續(xù)切除動(dòng)作。這主要是考慮到本系統(tǒng)的非線性和大小慣性因素而采取的措施。

加電機(jī)程序，其動(dòng)作程序是：?jiǎn)?dòng)結(jié)束后無(wú)論何時(shí)X2亮，一旦條件滿(mǎn)足(X3亮)，立即關(guān)掉變頻運(yùn)行電機(jī)和變頻器，延時(shí)一段時(shí)間后(原因同上)，將原變頻運(yùn)行電機(jī)投入工頻運(yùn)行，同時(shí)打開(kāi)變頻器和將要啟動(dòng)電機(jī)的變頻開(kāi)關(guān)，完成加電機(jī)過(guò)程。

同樣，若原有2 臺(tái)電機(jī)工頻工作，則X3 一亮，立即開(kāi)始加另一臺(tái)電機(jī)(無(wú)延時(shí))，加電機(jī)依據(jù)是判斷計(jì)數(shù)值，誰(shuí)小加誰(shuí)。但加電機(jī)完成以后，定時(shí)器要開(kāi)始定時(shí)(如5 s)等待，讓變頻器調(diào)節(jié)一段時(shí)間，防止連續(xù)加電機(jī)動(dòng)作。

5 系統(tǒng)主要性能與特點(diǎn)

1)由于供水管網(wǎng)系統(tǒng)較大，致使管網(wǎng)末端水壓嚴(yán)重滯后出口壓力，所以系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是管網(wǎng)末端水壓變化較大，不利于實(shí)現(xiàn)恒壓精確控制。

2)變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)，減少了設(shè)備損耗，延長(zhǎng)了電機(jī)壽命。

3)具有自動(dòng)、手動(dòng)及異地操作功能。

4)智能化控制，可任意修改參數(shù)指令(如壓力設(shè)定值、控制順序、控制電機(jī)數(shù)量、壓力上下限、PID值、加減速時(shí)間等)。

5)具有完善的電氣安全保護(hù)措施，對(duì)過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、斷電等故障均能自行診斷并報(bào)警。

6 結(jié)語(yǔ)

水泵變頻改造前，一、二期平均每天各運(yùn)行2臺(tái)水泵，年耗電150 萬(wàn)kW·h，改造實(shí)施后，年耗電85 萬(wàn)kW·h，每年僅節(jié)約電費(fèi)達(dá)26 萬(wàn)元，所以此次設(shè)備投入費(fèi)用在短期內(nèi)可回收成本。