在水資源嚴(yán)峻的形勢下，節(jié)約用水迫在眉睫。工廠用水更應(yīng)如此，數(shù)據(jù)顯示，如果采用循環(huán)水系統(tǒng)，即一水多用，則工廠的用水可節(jié)約40%至90%左右。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢，同時也全面介紹了三菱plc、ab變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的運行模式及運行中的注意事項。
系統(tǒng)介紹
變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖1所示，它主要是由plc、觸摸屏、變頻器、壓力傳感器、動力控制線路以及3臺水泵等組成。操作人員可通過控制柜面板上的指示燈和按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)來了解和控制系統(tǒng)的運行。
圖1 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理圖
通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成4～20ma的標(biāo)準(zhǔn)信號送入plc，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上。
當(dāng)用水量超過一臺泵的供水量時，通過plc控制加泵，根據(jù)用水量的大小由plc控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調(diào)速，實現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
系統(tǒng)運行模式及功能
本系統(tǒng)具備手動、自動兩種運行模式。在自動模式下通過啟動/停止按鈕控制水泵電機的運行與停止；變頻器根據(jù)設(shè)定壓力自動調(diào)整電機轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)壓力保持在設(shè)定壓力。手動模式下通過啟動/停止按鈕控制水泵電機；通過修改變頻器參數(shù)a145進(jìn)行運行頻率設(shè)定（即預(yù)設(shè)頻率2）。
該系統(tǒng)具備低壓自動啟動水泵、故障自動切換備泵及故障鎖定等功能。如當(dāng)前使用泵發(fā)生故障，系統(tǒng)將鎖定故障泵，只有通過觸摸屏解鎖后，該泵才能再次啟動。
該系統(tǒng)中，如三臺控制柜均選擇“自動”模式，則系統(tǒng)為兩用一備模式。任意啟動其中兩臺，第三臺自動選擇為備用；如三臺控制柜任意兩臺選擇“自動”模式，一臺選擇“手動”模式，則兩臺選為自動模式的控制柜構(gòu)成一用一備模式。任意啟動其中一臺，另一臺自動選擇為備用。
系統(tǒng)運行方式分析
該系統(tǒng)有手動和自動兩種運行方式，系統(tǒng)啟動前進(jìn)行下述操作：
①打開觸摸屏的“pid設(shè)置”畫面，進(jìn)行壓力設(shè)定；
②打開觸摸屏的“功能設(shè)置”畫面，選擇“故障自動切換”為“是”或“否”。當(dāng)選擇“是”時，啟動水泵后系統(tǒng)自動選擇備用泵，當(dāng)運行泵發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動啟動備用泵。
③打開“功能設(shè)置”畫面，選擇“低壓自動切換”為“是”或“否”。當(dāng)選擇“是”時，當(dāng)管網(wǎng)壓力低于“低壓力設(shè)定值”設(shè)定時，會依次啟動1#、2#、3#水泵，啟動過程中如管網(wǎng)壓力超過“低壓力設(shè)定值”時，不會再啟動后續(xù)泵。
圖2 1#水泵自動運行控制程序
1.手動運行
將水泵控制方式選擇旋鈕旋至“手動”位置，按下控制柜面板上的“啟動”按鈕，變頻器會以a145設(shè)定的頻率運行。
2.自動運行
①兩用一備模式（三臺水泵均正常，均可以自動使用）
將三臺水泵的“手動/自動”旋鈕旋到自動位置；按下任意兩臺水泵的“啟動”按鈕，水泵啟動，并通過變頻器自動調(diào)速運行。需要停車時，按下“停止” 按鈕，水泵停止運行。圖2為1#水泵自動運行的控制程序。
在操作中值得注意的是，三臺水泵均選擇“自動”時，任意啟動其中兩臺，第三臺自動被選擇為備用泵。如僅啟動一臺，則不會自動選擇備用泵。故障自動切換選擇為“是”后，如運行泵任意一臺泵發(fā)生故障，則自動啟動備用泵；如選擇“否”，處于自動狀態(tài)的水泵則需要通過柜面按鈕啟動。
②一用一備模式（兩臺水泵均正常，均可以自動使用）
將任意兩臺水泵“手動/自動”旋鈕旋到自動位置，組成一用一備系統(tǒng)。第三臺水泵“手動/自動”旋鈕旋到手動位置；按下自動兩臺水泵任意一臺“啟動”按鈕，水泵啟動，并自動調(diào)速運行；需要停車時，按下“停止”按鈕，水泵停止運行。
關(guān)于“故障”
1.當(dāng)變頻器自身故障時，故障蜂鳴器發(fā)出聲光報警，同時觸摸屏上顯示“故障”；
2.當(dāng)水泵“手動/自動”旋鈕旋到自動位置時，按下“啟動”按鈕，如plc未收到變頻器的運行信號，視為變頻器故障，同時觸摸屏上顯示“故障”；
3.當(dāng)水泵“手動/自動”旋鈕旋到自動位置時，因“低水壓自動啟動”或“故障自動切換”而自動啟動水泵，如plc未收到變頻器的運行信號，視為變頻器故障，同時觸摸屏上顯示“故障”；
4.當(dāng)水泵“手動/自動”旋鈕旋到自動位置時，如果觸摸屏上顯示“故障”時，該水泵不能夠自動啟動，按下柜面“啟動”按鈕也無效。
當(dāng)水泵“手動/自動”旋鈕旋到手動位置時，如變頻器未故障，則按下柜面“啟動”按鈕能夠啟動水泵。但在實際操作過程中，在未查明故障原因之前不要嘗試手動啟動水泵。
5.如觸摸屏顯示“故障”，只有按下“解除”后，變頻器才能再次自動啟動。
關(guān)于“低壓力自啟動”
1.“手動/自動”旋鈕旋到自動位置時，才可以自啟動。
2.如“低壓力自啟動”選擇了“是”，當(dāng)管網(wǎng)壓力低于“低壓力設(shè)定值”設(shè)定時，會首先啟動1#水泵，經(jīng)過15秒延時后啟動2#水泵，再經(jīng)過15秒延時后啟動3#水泵。啟動過程中如管網(wǎng)壓力超過“低壓力設(shè)定值”時，便不會再啟動后續(xù)泵。
3.如停電再來電，“低壓力自啟動”會自動保持停電之前的狀態(tài)。
4.“低壓力自啟動”的應(yīng)用：在系統(tǒng)以兩用一備或一用一備模式運行時，如果管網(wǎng)用水量增大超出變頻器調(diào)節(jié)范圍后，管網(wǎng)壓力會下降。當(dāng)管網(wǎng)壓力低于“低壓力設(shè)定值”后，會自動啟動備用水泵。停電再來電時，能夠自動啟動水泵。圖3為低壓力自啟動控制部分程序。
圖3 低壓力自啟動控制部分程序
ab變頻器主要參數(shù)設(shè)置
本系統(tǒng)采用羅克韋爾公司ab變頻器，型號為22p-d208-110kw。參數(shù)設(shè)置的前提是變頻器參數(shù)為默認(rèn)值，就是出廠設(shè)置。而且要參看電氣原理圖，確認(rèn)變頻器控制端子接線正確及變頻器型號。p為基本編程代號，t為端子代號，a為高級編程代號。本系統(tǒng)中變頻器的主要參數(shù)設(shè)置如下：
表1 變頻器的主要參數(shù)設(shè)置
其他注意事項
1.水泵檢修時必須切斷變頻器主電源；
2.三臺變頻器的a145參數(shù)設(shè)置要一致，從而避免多臺水泵同時手動運行時出水相互影響；自動啟動水泵時加、減速時間取決于p39、p40的設(shè)定值；手動啟動水泵時加、減速時間取決于a147、a148的設(shè)定值；
3.變頻器顯示面板上紅色按鍵按下后變頻器會停止工作；變頻器故障時能夠清除故障，務(wù)必謹(jǐn)慎操作；
4.天氣炎熱時，必須打開柜內(nèi)散熱風(fēng)扇，避免變頻器熱故障停機。
結(jié)束語
在供水系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速運行方式，系統(tǒng)可根據(jù)實際設(shè)定水壓自動調(diào)節(jié)水泵電機的轉(zhuǎn)速或加減泵，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定值，以求最大限度的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)資，并使系統(tǒng)處于可靠運行的狀態(tài)，實現(xiàn)恒壓供水。
該系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)控制，系統(tǒng)用水量任何變化均能使供水管網(wǎng)的壓力保持給定，大大提高了供水品質(zhì)。目前該系統(tǒng)在我公司投入使用，效果明顯。