1前言
在當前應用較普遍的是變頻恒壓供水系統具有供水壓力穩定,能實現水泵電機的軟啟動、軟停止和高效節能等特點。但也有其缺點:①變頻器及配套器件價格昂貴,其配套器件通常占供水設備總投資很大份額;②對用戶的使用,維護要求高;③變頻器的下調頻率只有在100%到30%的范圍內才具有明顯的節能效果。如果再下調頻率,就會出現水泵運轉而不出水的工況,也就是說,在用水低峰期不僅不能變頻恒壓供水,而且水泵工況惡化,發熱造成的損耗也會比額定功率提高25%;④變頻器產生的高次諧波對附近的電子類電器設備(如電視機、收音機、手機等)的干擾較大。要抑制這種干擾,必須配置高性能的噪聲濾波器,但這樣又會使本來就比較昂貴的變頻器投資更大,工作可靠性也會相應降低。由于變頻恒壓供水的優缺點兼而有之,因此比較適用于大容量的恒壓供水系統,對一般用戶而言,采用變頻恒壓供水是否最佳,值得研究和有待實踐。文中將詳細介紹一種既經濟又可靠的水控制系統。
2組合全自動供水系統的構思
所謂恒壓供水,是指供水系統的供水壓力始終保持在差值較小的上、下限之間。PLC控制的組合全自動供水系統,指的是當供水系統的用水量變化時,由裝在供水主管道的電接點壓力表檢測設定的供水壓力上限P上限和下限P下限的開關信號,輸入PLC后,PLC根據這兩個壓力開關的信號的狀態,自動控制數臺揚程相同、流量不等的管道泵組合啟動運行。當供水壓力P供水
3泵站的組成
供水系統如圖1所示。它主要由5臺離心泵1-5,水池浮球閥、止回閥、截止閥、電接點壓力表組成。按《建筑給水排水設計規范》(GBJ15-88),計算出日用水最大小時流量QS=220.3m3/H。另外水泵房水泵機組安裝于地下6m處,最高建筑與水泵房地面高差為35m,所以選擇5臺泵的揚程均為60m,流量分別為12.6 m3/H 、18 m3/H、32m3/H、72m3/H、100m3/H,這5臺泵組合可獲得級差近似流量:12.6、18、30.6、32、44.6、50、62.6、72、84.6、90、100、102.6、104、112.6、118、122、130.6、132、134.6、144.6、150、162.6、172、184.6、190、02.6、204、216.6、222、234.6m3/H(組合方式見上表),由此可見,當改變泵的組合供水時,流量的變化級差不大于12.6m3/H,所以能使供水壓力在較小的范圍內波動,保證實現準恒壓供水。裝在泵站輸出口的兩個電接點壓力表,一個按供水壓力下限設定,另一個按供水壓力上限設定。泵站輸出管一端通過截止閥和止回閥與市政管網連接,另一端與用戶管網連接。當管網壓力低于泵站供水壓力下限時,水泵運行加壓,此時止回閥防止加壓水回流市政管網。而當市政管網水壓大于或等于泵站供水壓力下限時,泵站停止運行,直接由市政管網供水,水池通過截止閥和浮球閥由市政管網供水,當水位達到控制水位時,浮球閥自動關閉進水。泵站5臺電機電路如圖2所示。
4控制系統及其工作過程
4.1輸入輸出線路
本泵站選用FX2N-32MR型PLC控制器,輸入輸出線路如圖3所示。輸入端子X0和X1分別連接電按點壓力表的水壓下限開關和上限開關;端子X2-X6分別是泵1-泵5的點動按鈕。點動按鈕的作用是控制系統安裝及調試及維修時,單獨對每臺泵進行試機。X7接水池低水位信號,X10為消防輸入信號,X11-X15接五臺管道泵的電機主線路熱繼電器動合觸點,將電機的故障信號輸入到PLC中,X16為報警復位按鈕。PLC的9個輸出端子Y0-Y10分別連接驅動泵1-泵5電動機的交流接觸器KM1-KM9、Y11-Y15用于泵1-泵5的故障指示燈HL1-HL5,Y16接報警蜂鳴器。其中與電按點壓力表水壓下限開關連接的輸入繼電器X0采用動斷觸點;而與電按點壓力表水壓上限開關連接的輸入繼電器X1則采用用動合觸點。PLC的輸出繼電器Y0-Y10用于水泵電機交流接觸器KM1-KM9。Y16用于驅動報警用的蜂鳴器。
4.2控制系統動作過程
當泵站供水壓力P供水2,m2得電自鎖,并接通接觸器Km2,使泵2啟動,按此控制規律相繼接通T2、T3、T4并各延時30s后逐臺啟動泵3、泵4和泵5。如果相繼啟動到任一臺泵時,供水壓力符合P下限≤P供水〈P上限時,X0和X1均斷開,既不能啟動未啟動的泵,也不能使運行中的任一臺水泵停止運行。這樣就可以在用水量增加過程確保供水壓力始終處于P下限和P上限的范圍內;②若處于用水下降期,無論原來運行的泵是哪幾臺,只要用水量減少,P供水就會升高,當達到P供水≥P上限時,X0繼續斷開,切斷泵的啟動回路。X1動合觸點閉合,接通泵的停止回路。此時電路首先接通定時器T5,延時30s后,T5的動合觸點斷開輔助繼電器M1,令泵1停止,若泵1停止后,供水壓力仍處于P供水≥P上限狀態,則延時30s后停泵2,按此規律逐臺停止泵的運行。一旦供水壓力滿足P下限≤P供水
無論用水量如何變化,這種控制系統總能根據用水量變化后產生的壓力開關信號,自動控制泵的組合運行,輸出與用水量基本符合的流量,實現準恒壓供水。