一、前言
我啤酒廠冷卻循環(huán)水系統(tǒng)有兩臺45kw水泵，當全廠設(shè)備都需要冷卻水時，兩臺45kw水泵滿負荷工作能滿足要求，但大部分時間不需要兩臺45kw水泵滿負荷工作，有時甚至負荷還不到一臺泵的滿負荷。保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。如果能實現(xiàn)自動恒壓供水，每年可給工廠節(jié)電7到10萬元，并且能減輕操作工勞動強度。
隨著電力技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完善，以變頻調(diào)速為核心的智能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備，起動平穩(wěn)，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效應(yīng)。其穩(wěn)定安全的運行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，將使供水實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，最終達到高效率的運行目的。
二、控制原理
根據(jù)反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應(yīng)該引這個物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點是非線性、大慣性的系統(tǒng)，現(xiàn)在控制和PID相結(jié)合的方法，在壓力波動較大時使用模糊控制，以加快響應(yīng)速度；在壓力范圍較小時采用PID來保持靜態(tài)精度。這通過PLC加智能儀表可實現(xiàn)該算法，同時對PLC的編程來實現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實踐證明，使用這種方法是可行的，而且造價也不高。
要想維持供水網(wǎng)的壓力不變，可根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統(tǒng)管道長、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)，不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進行控制，而采用PLC參與控制的方式來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。
三、方案設(shè)計1.硬件選型
在水管道上加裝1個壓力變送器測量水壓；用一臺變頻器和PLC參與控制。
變頻器選用富士變頻器，PLC選用S7－200系列PLC。
2.工頻方式啟動
每臺電機有工頻直接啟動方式，在調(diào)試和特殊情況下使用。
3.自動啟動方式
自動啟動方式也有兩種選擇：一種是先啟動甲電機，另一種選擇是先啟動乙電機。
4.變頻器內(nèi)部實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)
把壓力變送器輸出的模擬量信號送到變頻器，變頻器內(nèi)有PID功能，它能根據(jù)設(shè)定的值來調(diào)節(jié)電機頻率達到恒壓。
5.PLC調(diào)度兩臺變頻器的切換
自動啟動后，PLC讓變頻器先啟動一臺泵，變頻器根據(jù)壓力進行PID調(diào)節(jié)；當頻率調(diào)到50赫茲，仍達不到設(shè)定的壓力時，輸出一信號給PLC，PLC把第一臺泵切換到工頻工作，讓變頻器帶第二臺水泵啟動，變頻器根據(jù)壓力進行PID調(diào)節(jié)，維持恒壓；當用水設(shè)備減少，PLC讓變頻器停止第二臺泵。PLC再把第一臺泵從工頻轉(zhuǎn)到變頻器驅(qū)動，變頻器繼續(xù)根據(jù)壓力進行PID調(diào)節(jié)維持恒壓。
四、恒壓供水系統(tǒng)特點
1.節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實現(xiàn)最大限度地節(jié)能運行；
2.節(jié)水：根據(jù)實際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象；
3.運行可靠：由變頻器實現(xiàn)泵的軟起動，使水泵實現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。
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文章來源華夏酒報p; 4.聯(lián)網(wǎng)功能：采用全中文工控組態(tài)軟件，實時監(jiān)控各個站點，如電機的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個站點的用電量，累積每臺泵的出水量，同時提供各種形式的打印報表，以便分析統(tǒng)計。
5.控制靈活：分段供水，定時供水，手動選擇工作方式。
五、使用效果
改造后即投入使用，工廠設(shè)定的壓力值為0.6Mpa，實際運行效果非常好，壓力穩(wěn)定，工頻切換平穩(wěn)，操作工工作量大大減輕。
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編輯：張怡
