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变频器

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PLC与变频器组成的恒压供水系统

导读: PLC 与变频器应用到恒压控制系统后,使系统运行可靠,控制精度高既节省了人力又节约了能源,同时在变频器软启动下,使电机、水泵的使用寿命得到延长。

0 引言

  恒压供水调速系统能够实现水泵电动机无级调速,可依据用水量的变化(实际上为供水管网的压力变化)自动调节系统的运行参数,在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求,是当今先进、合理的节能型供水系统,且技术日趋成熟。

  PLC变频器应用到恒压控制系统后,使系统运行可靠,控制精度高既节省了人力又节约了能源,同时在变频器软启动下,使电机、水泵的使用寿命得到延长。

1 系统工作原理

  1.1 变频调速的节能原理

  图1 中曲线1 是阀门完全打开时供水系统的阻力特性曲线,曲线2 是额定转速时泵的扬程特性曲线,供水系统的工作点为A,流量为qa,扬程为ha,电动机的轴功率与面积O-qa-A-ha-O 成正比。要将流量减少为qb的主要调节方法有两种:传统方法是保持电动机(水泵)的转速不变,将阀门关小,阻力特性如曲线3 所示,工作点移至B点流量为qb,扬程为hb,电动机的轴功率与面积Oqb-B-hb-O成正比。采用变频调速是保持阀门的开度不变,降低电动机(水泵)的转速,这时扬程特性曲线如曲线4 所示,工作点移至C 点,流量仍为qb,但扬程为hc,电动机的轴功率与面积O-qb-Chc-O成正比,实现了节能的目的。

  1.2 系统控制方案及水泵循环投切原理

  系统变频调速由PLC 与变频器共同完成,其原理如图2 所示。在水站出水管处放置一个压力传感器,变送器负责将传感器压力信号转换为1耀5 V直流电压信号送入PLC 的闭环控制模块,该信号与压力给定值相比较,并经PID运算,由模块输出一个4耀20 mA(也可为0耀10 V)的控制信号送往变频器,控制变频器输出频率,实现电动机的无级调速,达到输出供水管水压稳定在所设定的压力。

  图2中,接触器K1,K2,K3 使水泵工作在工频状态,而K4 ,K5 ,K6 则与变频器输出相连使水泵工作在变频状态,考虑到每台水泵不能同时工作在工频与变频状态,在电气设备上采用接触器联锁保护。初始状态,变频器输出连接在第一台水泵电机上,管网压力上升,当压力小于给定值,需要加泵时,由变频器的继电器输出端口发出信号到PLC,由PLC 控制切换过程。变频器停止输出(变频器设置为自由停车),利用水泵的惯性将第一台水泵切换到工频运行,变频器连接到第二台水泵上起动并运行,以此类推,将第二台水泵切换到工频运行,变频器连接到第三台水泵上起动并运行。

  需要减泵时,系统将依次将第一台水泵停止,第二台水泵停止,这时,变频器连接在第三台水泵上。

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