变频调速恒压供水的自动控制系统.docVIP

变频调速恒压供水的自动控制系统 一、 引言 在许多工业领域，创新的自动控制技术是取得成功的先导，因为越来越复杂的自动控制系统对生产率和产品质量的提高起着巨大的作用。众所周知，交流电机拖动的泵、风机类负载，其用电量约占整个工业用电量的50%，若采用交流变频调速技术进行改造，可节电20%--70%，节能能效果十分可观。其中对自来水给水配水泵压力控制的电气改造就是一个很明显的例子。相比传统的恒速泵供水系统、高位水池供水系统、气压罐供水系统，变频调速恒压供水系统具有供水质量高，灵活性强，耗电量小，电机起制动平稳，无水锤效应，占地面积小，原材料消耗小等优点，近几年来已被全国众多的水司所采用。但这一系统存在着自动控制系统组件复杂，成本高的问题。 我们利用西门子430变频调速器、金钟-默勒智能继电器EASY及欧姆龙PID表提供创新的配套解决方案，提高了系统的集成化，增强了电气运行的安全性，并通过软件编程实现了变频调速恒压供水的系统过程控制的自动化。近年来由我设计的承德市自来水公司石洞沟加压站、白云小区加压站及碧峰门加压站变频调速自动化电气柜都获得成功，经过了长时间的使用，运行状态安全稳定，效果良好。下面以碧峰门加压站变频调速自动化电气柜JBP-1型1号机组为例作详细描述。 二、系统配置及原理 JBP-1型1号机组采用了二十世纪末的新技术及新工艺进行的标准设计，使之具备操作简单，维修方便，运行安全的优点。 潜水泵电动机配用功率为37KW。但考虑到潜水泵电动机将全天24小时运行，且国产潜水泵电动机输入电流较大，因此选择西门子55KW的MICROMASTER430变频调速器。西门子430变频调速器是特殊开发的用于供暖、通风、供水的一系列变频调速器，特定的功能意味着变频调速器的价格能够降到最小，我们无须为并不需要的功能进行付款，性能/价格比较好。 考虑到加压站变频调速恒压供水控制系统的I/O点较少，自动控制系统的核心为金钟-默勒公司的智能继电器EASY，它不同于PLC，但和PLC有相似的功能，与西门子的LOGO为同类产品。价格要比同等功能PLC低得多。 水工艺要求：起动时，先开水泵后开阀门； 停泵时，先关阀门后停水泵。 自动化控制原理 1. 本柜共有一个回路：确定为变频泵。 2. 自动开/关泵及运行控制： （1）开泵：按下S1-1，将会自动进行下列操作： 主交流接触器接通，使变频调速器电容充电，15秒后变频调速器自动起动电机，25秒后电动阀门自动开启。 （2）运行时，通过PID调节器处理的压力变送器信号传入变频调速器，控制水泵转速，调节水网压力。形成闭环控制。原理如下图： （2）关泵：按下S1-2，将会自动进行下列操作： 关闭电动阀门后，自动关闭变频调速器，关闭电机，10秒钟后断开主交流接触器。 三、变频调速器的技术特性及应用 一台能够将直流电流转换为交流电流的电子转换器被称为逆变器。交流电机的电子速度控制器通常用一整流器将交流电源转换为直流，然后用逆变桥将其再转换为变频、变压的交流电源。整流器和逆变器之间的连接叫做直流回路。速度控制器通常被称为变频器。 三相电源被输入全波整流器，以供给直流回路的电容器电压波动（尤其在单相应用时）且在短时间的电源断路情况下能够继续提供能量。加到电容器上的电压是不可控的，且取决于交流电源电压的峰值。 直流电压运用脉宽调制（PWM）技术被转换为交流。理想的波形通过输出晶体管（IGBT）在固定频率（开关频率）下的开关切换而建立。通过改变IGBT的开关时间，能够得到理想的电流。输出电压仍为一系列的方波脉冲，电机绕组的电感使其变成正弦的电机电流。 430变频器的优点 一、节能 430系列变频器在以下领域提供了相当的节能潜力。 1、空气流动需求能够和要求的精确对应。 2、最佳的系统调整意味需要少的能量/功率。 3、减少了对空气清洁滤除器的更换需求。 二、控制和调节 430系列变频器在系统控制和调节上具有 下列优点 ： 1、由于430能够精确跟随设定点，所以给出了更好的系统控制功能。 2、给出了运用标准比例、积分、微分控制的闭环过程控制。 3、对预设参数减少的超调提供了最佳化的舒适程度。 4、在过滤器被堵塞时，进行自动系统补尝。 三、磨损和破损 430变频调速器能够使维护和运行费用的大大减少成为可能。 1、更少的停止/起动次数意味着减少了机械磨损。 2、延长了设备的寿命，并且少数的元器件只需要更小的维护等级。 3、空气流通量的减少意味着清洁次数的减少。 4、对消耗性元件，如电机轴承的更换需求的减少。 设备的合理性 四、运用430系列变频调速器能够显著减少系统元件的数额，并且一般能够提供更加有效的空间： 1、机械元件可以被省略，包括风门、执行器以及运用串行通讯进行的扩展。 2、能够使电气接触器、控制和过载继