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1. 变频调速恒压供药设计方案
通过安装在出水管网上的压力传感器,把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入PID调节器,经运算与给定的压力进行比较,得出一比较参数,送给变频器,由变频器控制电机的转速,调节系统的供药量,使供水管网上的压力保持在给定的压力上,当用药量超过一台泵的供水量时,通过PLC控制切换器进行加泵。根据用药量的大小由PLC控制工作泵的数量增减及变频器对水泵的调速,实现恒压供药。当供水负载变化时,输入电机的电压和频率也随之变化,这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。此外,系统还设有多种保护功能,充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供药。 图1为变频恒压供药系统。其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源,实现惦记的无极调速,从而使管网水压连续变化。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求的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号输入可编程控制器后,经可编程控制器内部PID控制程序的计算,输出给变频器一个转速控制信号。还有一种方法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器,由PID回路调节器在调节器内部进行运算后,输出给变频器一个转速调节信号,如图1中虚线所示。供药设备控制1-3台水泵,只有一台变频泵。当供药设备供电开始时,先启动变频泵,管网水压达到设定值时,变频器的输出频率则稳定在这一数值上。而当用水量增加,水压降低时,传感器将这一信号送入可编程控制器或PID回路调节器,可编程控制器或PID回路调节器则送出一个比用水量增大的信号,使变频器的输出频率上升,水泵的转速提高,水压上升。如果用水量增加很多,使变频器的输出频率达到最大值,仍不能使管网水压达到设定值,可编程控制器或PID回路调节器就发出控制信号,启动一台工频泵,其他泵依次类推。反之,当用水量减少,变频器的频率达到最小值时,则发出减少一台工频的信号,其他泵依次类推。图1中M1-M3为电机,P1-P3为水泵,KM1-KM6为电机起,停,互助切换的交流接触器。 由于变频器的转速控制信号是由可编程控制器或PID回路调节器给出的,所以对可编程来讲,要有模拟量输入接口。由于带模拟量输入/输出接口的可编程控制器价格很高,这无形中增加了供药设备的成本。若采用带模拟量输入/输出接口的可编程控制器,则要在可编程控制器的数字量输出口另接一块PWM调制板,还增加了连线和附加设备,降低了整套设备的可靠性。如果采用一个开关量输入/输出接口的可编程控制器和一个PID回路调节器,起成本也和带模拟量输入/输出接口的可编程控制器差不多。所以,在变频器调速恒压给药控制设备中,PID控制信号的产生和输出就成为降低给药设备成本的一个关键环节。 图1 针对传统的变频调速供水的不足之处,国外不少生产厂商来纷纷推出一系列的新型产品,如ABB公司的ACS600,ACS400系列产品,富士公司的G11S/P11S系列产品。这些产品将PID调节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内,形成了带有各种应用宏的新型。 |
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