对于多台水泵的供水系统,除了上述的控制过程外,还有一个增减泵的控制,一般情况下需要增加一个plc(或类似的控制装置)。
其控制过程为:当管网压力pv低于设定压力sv时,pid输出增加,变频器频率增加,电动转速增加,随着水泵的加速,pv增加,pid的输出一直增大到最大(20ma)时,变频器的输出频率达到最高频率(50hz),水泵转速达到额定转速;如果pv仍低于sv,则pid输出压力低的报警(开关量)信号,plc接到该压力低报警信号,延时一定的时间(一般为30s~15min);如果pv一直小于sv,则说明一台水泵已经不够用了,应使plc控制第二台水泵投入运行,一直到开泵台数满足要求为止,pv值基本稳定在sv值附近。
当管网压力pv大于设定值sv时,如果pid的输出已经最小(4ma),调速水泵停止运行,如果此时pv仍大于sv,则pid输出压力高的报警信号,plc接收到此输入信号,延时一定的时间(30s~15min),plc控制关掉一台水泵,知道关泵台数满足要求为止,pv值基本稳定在sv值附近。
案例分享
以3台泵为例,3台泵的恒压变频控制系统电气控制图如下图所示。目前,很多变频器本身自带pid和plc,这样造价也低,所以在选型时可以选择这样的变频器,如富士公司的frenic5000-p11变频器、西门子公司的m430变频器和爱默生公司的td2100变频器等。
在图中,万能转换开关sa2在右边“手动”位置时,①和②接通,③和④接通,⑤和⑥断开,按下起动按钮sb2,交流接触器km1吸合,电动机m1工频起动;
按下停止按钮sb1,交流接触器km1释放,电动机m1停止运行;
按下起动按钮sb4,交流接触器km2吸合,电动机m2工频起动;
按下停止按钮sb3,交流接触器km2释放,电动机m2停止运行。
在图中,万能转换开关sa2在左边“自动”位置时,①和②断开,③和④断开,⑤和⑥接通,ka3吸合,plc控制变频器的起动,pid的压力高报警信号和压力低报警信号接在plc的输入端,plc测量到压力高报警信号或压力低报警信号,如果一直存在该信号,延时一定时间,则plc控制电动机m1和电动机m2起动或停止。
plc输出控制继电器ka1吸合时,交流接触器km1吸合,电动机m1工频起动;
plc输出控制继电器ka1断开时,交流接触器km1失电释放,电动机m1停止运行;
plc控制继电器ka2吸合时,交流接触器km2吸合,电动机m2工频起动;
plc控制继电器ka2断开时,交流接触器km2失电释放,电动机m2停止运行。
压力传感器p测量管道中水的压力,根据压力的大小输出3~340ω的模拟信号到pid控制器,pid根据误差e(=sv-pv),运算后输出4~20ma的调节信号到变频器的速度控制输入端,改变水泵电动机的转速,从而实现压力的恒定控制。
注意:万能转换开关sa2的②和④触头不能合并为一个触头,否则“自动”时,继电器ka1和ka2线圈吸合会造成手动按钮也能起动水泵电动机。
利用plc实现恒压控制
在第三张图中,如果不用pid和阀门定位器,而是利用plc对阀门电动机直接进行开阀、关阀和停止3个动作的控制也可以实现恒压控制。利用plc实现恒压控制如下图所示。
管网压力pv低于sv时,plc输出打开阀门控制信号,随着阀门打开角度增加管网压力pv升高,当plc判别到pv=sv时,plc输出停止阀门运行信号,阀门停在使pv=sv的位置上。当pv大于sv时,plc控制阀门关,阀门打开角度减小,当pv=sv时,plc输出阀门停止运行信号。
3台泵恒压变频控制系统元件清单见下表。
初学者请注意:断路器有电动机型和线路型之分,由于电动机的起动电流大,所以,电动机型的断路器,在较大的电动机起动冲击电流下不出现跳闸,如果选成线路型的,则可能出现断路器在电动机起动时跳闸的问题。
目前,变频恒压供水设备在工业用水、市政输水、建筑用水及民用小区供水等领域大量应用,它避免了用阀门调节压力时造成的节流损失,使用也十分方便。两者的控制系统基本一样,只是用变频器调节电动机的转速代替了控制阀门开度的调节方法。