变频器一拖三恒压供水.docx

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1、“一拖三”变频改造方案实现厂区恒压供水摘要针对原供水系统存在的问题，对生产区循环加压泵供水系统进行了变频技术改造，以降低成本，提高供水质量及工作效率。关键字变频器；水泵；恒压供水；改造1概述中铝青海分公司供水加压泵站由一、二期泵站构成，共计有加压泵10台套，一、二期各5台套，每年供水600多万t。正常情况下，两个独立控制的泵站的水泵均为三用两备运行状态。1.1设备现状一期泵站1986年投产，已连续运行20年。5台水泵型号为150S78A，流量为144m3/h，扬程为62m，配用电机型号为JO2-82-

2、2，功率为40kW；二期泵站1990年8月投产，已连续运行16年。5台水泵型号为6SH-6A，流为量180m3/h，扬程为55m，配用电机型号为JO2-82-2，功率为45kW。1.2存在问题1）水泵运行年限较长，设备严重老化，故障率高。由于没有相应的备品备件供应，所以维修困难。已影响平稳供水，对分公司安全生产构成威胁。2）JO2系列电机是非节能产品，是属国家明令淘汰的电机产品。3）由于用水量不稳定，水压忽高忽低，水压高时易使供水管网破裂，水压低时不能满足生产生活需要。所以必须及时调整水泵水压，但由于

3、水泵控制分散在两个控制室，造成水泵水压调整不便。4）由于是两个泵站，所以必须有两组人员看守、操作泵站，存在人力浪费现象。2改造方案在基本保持原有加压泵站的功能和出力大小的情况下，将原有的10台套水泵对应更换为ISO系列，流量为150耀180m3/h，扬程为62m的新水泵，安装位置与旧水泵对应。配用电机型号为Y系列2极，功率为45kW。废弃原有水泵的控制系统，对10台新水泵实施集中控制。对其中7台水泵实施工频控制；对剩余的3台水泵实施“一拖三”的变频控制，实现水压的自动控制调节。正常情况下，要求以工频控

4、制的水泵运行4台，备用3台；如果厂区用水量有大幅度的变化，可多开或少开工频控制的水泵，但不管那种情况，都同时投运已实施“一拖三”的变频控制水泵系统，并尽可能使3台变频控制的水泵保持在一工频运行、一变频运行、一备用的状态，以达到自动调节管网的水压，实现恒压供水的目的。本文针对改造方案中提出的“一拖三”的变频控制方案，从电气设计的角度进行了较为全面的论证，说明了该方案的可行性。3恒压供水系统工作原理恒压供水控制系统将主要由PLC、PID、变频器、切换继电器、压力传感器等部分组成。为了维持供水管网的压力不变

5、，必须在系统的管道上安装压力变送器作为反馈组件来为控制系统提供反馈信号。由于供水系统管道长、管径大，管网的充压比较慢，故系统是一个大滞后系统，不宜直接采用PID调节器进行控制，而应采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统的调节。变频器选择FRN45P11S-4CX或FRN55P11S-4CX，可编程控制器选择日本松下FP1-C40型。控制核心单元PLC根据手动设定压力信号与现场压力传感器的反馈信号，得到压力偏差和压力偏差的变化率，经过PID运算后，PLC将0~5V的模拟信号输出到变频器，用以调节电机的

6、转速以及进行电机的软启动；PLC通过比较模拟量输出与压力偏差的值，驱动切换继电器组，以此来协调投入工作的水泵电机台数，在大范围上控制供水的流量，同时完成电机的启停、变频与工频的切换。PID调节器控制变频器对变频泵进行速度调节，在小范围上控制供水的流量。这样，从投入电机台数和控制电机中某一台电机的转速而达到恒压供水的目的。4电气设计4.1系统程序设计系统程序包括启动子程序和运行子程序，分别如图1，图2所示。4.2主电路设计该系统主电路如图3所示。当变频泵达到水泵额定转速后，如水压在所设定的判断时间内还不

7、能满足恒压值时，系统自动将当前变频泵状态切换为工频状态，并指定下一台泵为变频泵；同样的道理，当水压在所设定的时间内保持恒定，且变频器的输出频率低于30Hz时，则退出一台工频运行的给水泵。4.3控制电路设计控制电路包括继电器控制电路及PLC控制电路，PLC控制电路原理如图4所示。图中SA7为手动/自动控制转换开关，SA8为自动起/停控制转换开关，P1、P2为管网压力信号（PID输出信号），SA1为1#水泵手动起动开关，SA2为1#水泵手动停止开关，SA3为2#水泵手动起动开关，SA4为2#水泵手动停止开

8、关，SA5为3#水泵手动起动开关，SA6为3#水泵手动停止开关，KA0耀KA6为中间继电器，分别控制KM0耀KM6工作。4.4系统工作过程可编程控制器在工作过程中的输入、输出信号的符号及功能如表1所列。4.4.1系统的启动加上启动信号（X4）后，此信号被保持，当条件满足（即X2亮）时，开始启动程序，由PLC控制1#电机变频运行（Y1、Y0、Y7亮），同时定时器T0开始计时（10s），若计时完毕X2仍亮，则关闭Y1、Y0（Y7仍亮），T1延时1s，延时是为