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基于PLC的小区小区恒压供水系统方案的可行性分析
时间:2019-12-20 09:41 来源:中赢供水 作者:中赢供水厂家 点击:
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基于PLC的小区小区恒压供水系统方案的可行性分析
随着我国城市高层建筑的增多，当前普遍采用的水泵高位水箱供水和气压罐供水存在基建投资大，占地面积大，维护不方便，水泵电机启动电流大，能耗大和可靠性低等问题。传统的供水系统采用节流阀控制水流量满足现场的水量要求，但是这种方式容易造成管路压力波动过大，通过交流接触器接通外电运行，全部机组的控制都依赖值班人员手工进行操作，通过接触器控制全部过程，繁琐的手动控制系统很难对供水管网的压力和水位变化及时做出恰当的反应。
以单片机为CPU的恒压供水控制器将实际检测到的水压值与设定的水压值形成的偏差按PID或模糊控制规律运算后，输出的电流信号控制变频器的输出频率，从而实现了对水泵转速的控制，供水量与用水量一致，但它存在故障排除慢，系统运行中的一些参数无法监控与记录，供水的可靠性方面比起PLC的供水方式要差，不适用于恶劣的工业环境。
目前，供水企业经常采用集散控制系统方案实现供水控制。用PLC作为控制器按PID或模糊控制规律对变频器的输出频率控制，实现了对水泵转速的控制。为了进一步提高小区供水系统的可靠性，实现对供水系统的监控和增强供水系统故障处理能力，本设计增加了运程手动控制运行方式和现场手动运行方式的设计。这样能对节约投资，灵活应用具有重要意义。
小区恒压供水系统方案确定
传统的供水系统采用节流阀控制水流量满足现场的水量要求，但是这种方式容易造成管路压力波动过大。在小区供水系统中加压泵通常是用最不利水点的水压要求来确定相应的扬程设计，然后泵组根据流量变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。由于小区用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量因小号在出口阀而浪费。
随着人们对供水质量和饮用水水质量要求的不断提高，变频恒压供水方式应运而生，它不仅能很好的解决老式屋顶水箱供水方式带来的水质二次污染问题，而且解决了水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量因消耗在出口阀而浪费，并对水泵也起到了很好的保护作用和有效地节约了电能的消耗。
根据负载变化自动调节水泵转速或增加或减少投入运行的台数，从而避免了电机起动过程中对电网和机械设备造成的冲击以及人工操作的繁杂性。变频恒压供水系统如今正被广泛地应用到城市自来水管网系统、住宅小区生活消防水系统、楼宇中央空调冷却循环水系统等众多领域。
综合分析，本设计拟采用集散控制方式使用PLC、变频器及相关软件设计一套变频恒压供水系统。
小区恒压供水系统构成
我们要保持水压的恒定，就要用到反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引用这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。
在变频器供水系统中，当用水量大时，为保持水压仍恒定，采用三台水泵供水；当用水量较小时，在变频供水系统中加入气压罐，它能利用气压罐蓄水量来控制水泵在低需求量时的续流供水，能达到大功率水泵和变频器休息。
组成小区变频恒压供水系统的有PLC、变频器、气压罐、离心泵、压力传感器等，如图1-1所示。工作流程是利用设置在供水管中的压力传感器将管中因用水量的变化引起的水压变化，及时将信号（4-20mA或0-10V）作为恒压供水系统的反馈信号反馈给PLC调节器，通过对压力反馈信号的检测，经PID调节器对比设定控制压力进行运算后给出相应的变频指令，由变频器控制水泵的电机转速，达到恒压供水设计目的。
小区恒压供水系统的原理
小区恒压供水系统中的变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无极调速，从而使管网水压连续变化。压力传感器的任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。图1-2表示小区恒压供水系统基本原理图。
小区恒压供水系统采用变频器与PLC来控制恒压供水的稳定，水泵采用并联运行方式，水压大于设定值时通过闭合交流接触器停止一台水泵；水压小于设定值时，通过断开交流接触器启动一台水泵。
小区恒压供水系统分析
由于小区居民用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。为了保持供水压力的恒定，使得供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。
为了实供水压力平衡，我们使用以变频器为核心的智能供水控制系统。它的优点有使水泵启动平稳，启动电流可限制在额定电流以内，从而避免了启动时对电网的冲击；延长泵的使用寿命等。它的使用令供水实现节水、节电、节省人力，高效运行。
