济三煤矿生产、生活中的用水量随时间而变化, 季节、昼夜相差很大。用水和供水的不平衡集中体现在水压上, 用水多而供水少则水压低, 用水少而供水多时则水压高。恒压供水系统节能效果明显, 管路压力平稳, 避免了在控制压力临界点电机的频繁启停, 延长了电机的使用寿命, 降低了各项维修费用。
济三煤矿的生产、消防及生活等用水均由地面联合泵房供给, 由于各台水泵的压力很难控制在工艺范围之内, 造成系统压力与流量脉动大, 工作不稳定, 并且每天数次开泵、停泵, 各泵始终处于工频—停止—工频运行状态, 不仅启动频繁, 而且能耗大, 夜间低峰时压力更难控制。
恒压供水控制系统的基本控制原理:采用电动机调速装置与可编程 (PLC) 控制系统, 进行优化控制泵的调速运行, 并自动调整泵的运行台数, 完成供水压力的闭环控制, 在管网流量变化时达到稳定供水压力和节能降耗的目的。系统控制目标是总管的出水压力, 系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较, 其差值输入CPU运算处理后, 发出控制指令, 控制泵的投运台数和运行电机的转速, 从而实现给水总管压力稳定在设定的压力值上。
控制原理框图 (如图1) 。
系统具有控制水泵出口总管压力恒定、变流量供水功能, 系统通过安装在出水总管上的压力传感器, 实时将压力、流量非电量信号转换为电信号, 输入至可编程控制器 (PLC) 输入模块, 信号经CPU运算处理后于设定的信号进行比较运算, 得出最佳的运行工况参数, 由系统的输出模块输出逻辑控制指令和变频器的频率设定值, 控制泵的运行台数及工况, 并实现对每台泵的调节控制。
恒压供水系统由PLC控制系统、压力变送器、低压电器控制柜和水泵等组成。通过变频器和继电器、接触器控制水泵机组运行状态, 实现管网的恒压变流量供水要求。设备运行时, 压力变送器不断将管网水压信号换成电信号送入PLC, 经PLC运算处理后, 获得最佳控制参数, 通过变频器和继电控制元件自动调整水泵机组高效运行。
在该系统中, 变频器的作用是为电动机提供可变频率的电源, 实现电动机的无级调速, 从而使管路水压可控;传感器的任务是检测管路水压;压力设定单元为系统提供满足需要的水压期望值;压力设定信号和压力反馈信号输入可编程控制器后, 经可编程控制器内部PID控制程序的计算, 输给变频器一个转速控制信号。
将压力传感器反馈的水压信号送入PID调节器, 调节器将模拟量输出给变频器进行变频调节。PID控制器根据压力设定值与实际测定值进行PID运算, 并给出信号直接控制变频器的转速以使管网的压力稳定。
在生活、生产用水的管道出口处安装变送器各一台, 通过压力变送器将管路压力信号传输到PLC, 通过PLC控制PID调节控制供水压力。
联合泵房整个系统是由压力传感器、变频器、电控设备、电动机和泵等组成的。启动设备以后, 上位机控制变频器从输出端输出逐渐上升的频率和电压, 对1#泵进行软启动。当频率上升达到电动机的额定转速而压力仍然不能满足要求的时候, 则上位机控制1#泵脱开变频器转入工频运行;此时, 上位机控制2#泵进行软启动, 并根据管路的压力调速运行来控制管路的压力, 压力过高时上位机发出指令, 1#泵停止工作;当压力再次降低时 (低于设定值) 2#泵变频升速到电动机的额定转速, 直至转入工频运行, 1#泵变频软启动。
供水管路的供水量和供水压力是随用户的用水要求全日瞬时变化的, 水泵机组如果按照额定流量和额定压力工频运行则能耗大, 压力随流量的变化而波动。通过出口压力传感器将实际运行中的压力信号变换成标准电信号, 输入给上位机, 经过运算放大处理后, 再根据偏差的大小来自动地整定P、I、D控制参数, 控制变频器和水泵机组, 按照实际的用水量和压力要求来变频运行, 以达到高效节能和改善供水品质的目的。
联合泵房24h供水, 平均日供水量1.2万m3/d, 该泵房安装水泵3台 (其中1台备用, 配套电机75kW) , 原供水方式为工频直供, 阀门控制水压, 改为恒压供水系统, 恒压工作压力0.52MPa。采用ABB510变频器据统计, 在供水量不变的前提下, 安装变频器后每日节约电能190~250kW·h。用电无功功率因数由0.80提高至0.88。安装变频器后, 由于日平均转速明显下降, 轴上的平均扭矩和磨损减小, 水泵、电机的寿命大为提高。同时由于对水泵实行软启动, 管网破坏明显减小。据估计, 恒压供水后, 每年节约水泵、管网维修费用约5万元。
摘要：济三煤矿生产、生活中的用水量随时间而变化, 季节、昼夜相差很大。用水和供水的不平衡集中体现在水压上, 用水多而供水少则水压低, 用水少而供水多时则水压高。本文通过介绍联合泵房目前供水状况、恒压供水系统简介及组成与作用, 以及系统基本运行过程, 从而实现联合泵房恒压供水。
关键词：PLC,变频器,压力传感器,恒压供水
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[3] 邓巍.PLC及变频器在多台泵自动恒压供水系统中的应用[J].新疆石油学院学报, 2001, 2.
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[5] 邓巍.PLC及变频器在多台泵自动恒压供水系统中的应用[J].新疆石油学院学报, 2001, 2.
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