基于PLC的恒压供水自动控制系统的设计

1、第34卷第26期34No. 26山西建筑Vol. 2008年9月Sep. 2008SHANXI ARCHITECTURE 文章编号:100926825(2008 2620189203189基于PLC 的恒压供水自动控制系统的设计李贵生摘要:以某小区的变频恒压供水设备为例, 介绍了一种基于变频调速实现恒压供水的方法和工作原理, 给出了控制系统的设计方法, 指出该系统具有运行平稳, 节能, 自动化程度高等优点, 具有一定的推广价值。关键词:恒压, 变频,PLC , 供水, 控制系统中图分类号:TU991文献标识码:A0引言随着对住宅小区和企事业单位供水质量要求的不断提高, 传统的水塔式供水方式和直

2、接水泵加压等供水方式已经不能满足人们生产生活的需要。由于用户用水在高峰和低谷时用水量相差很大, 不利于设备的经济运行, 降低了供水设备尤其是电机的使用寿命, 浪费了大量的电能。随着变频调速技术的不断发展, 恒压变频供水设备开始应用于多层住宅小区及企事业单位的供水, 提高了供水质量, 节约了大量电能。本文以一个小区的变频恒压供水设备为例, 介绍了基于变频调速技术的恒压供水自动控来水不同和季节变化而不同, 间。4 期 3年, 术, 反洗效果非常好, 化学稳定性能好, 膜的化学清洗流量回复性较好, 也有效保证了出水水质的稳定性。制系统。1恒压供水系统的组成及工作原理图1给出了某小区自动供水系统图。该

3、系统由2台变频电机拖动的水泵机组、1台泵类专用变频器、1台可编程控制器PLC , 再加上电磁阀、压力传感器等组成该系统的工作过程如下:, 2台水泵机组, , 出水口压力传感器将水压信号反2005年8月完成生化二级处理系统及超滤设备的安装, 经过近两个月的初步系统调试, 现已稳定运行, 运行监测结果表明, 出水水质稳定可靠, 水质检验结果表明出水中各主要污染物含量均明显优于设计指标, 完全可以满足高档宾馆中水回用的技术指标要求。5结语高级宾馆生活污水处理回用工程的实施, 为防止水体污染, 保护水环境实现废水资源化起到了积极的作用。而合理高效的深度处理工艺选取既是保证又是出水稳定可靠的必要措施,

4、超滤作为近年来发展完善而来的一种新工艺, 具有传统深度处理工艺所不可比拟的技术优势, 具有良好的应用前景。参考文献:1刘茉娥. 膜分离技术M .北京:化学化工出版社,2000. 2Ana Maria ,Brites Alves. Ultrifiltration for colour rem ovel of tan 2nery dyeing wastewatersJ.Desalination ,2000(130 :1472154. 3孙德栋, 张启修. 用超滤法处理回用生活污水J.中南工业大学学报,2003,34(2 :1442147. 4杨磊, 王栋. 超滤膜生物反应器处理生活污水的试验研究J

5、.膜科学与技术,1999,19(3 :29231.5代云乔. 浅谈对污水回用的认识J.山西建筑, 2006, 32(11 :1542155.4. 2超滤系统工艺应用根据超滤设备的出水要求, 出水量设计为5. 0m 3/h 。超滤所采用的工艺过程如图1所示。为了便于整套设备的控制, 在超滤处理系统之前先设置一个过渡水箱, 过渡水箱的水经过增压泵打入保安过滤器和超滤, 超滤的出水进入现场的纯水箱, 浓水回流到过渡水箱。这样处理既保证了超滤需要的错流速度, 又可以不增加前级生化处理的负担。在处理过程中, 约有5%10%的浓水回到前端的调节池, 实际应用中可通过采取适当加大超滤膜的设计处理能力、加大生

6、化处理水量等措施保证处理系统用水量的要求。超滤的反洗采用纯水箱的水进行反洗。Applition and tecnology development of UF in restrant w astew ater treatment and reuseMA Shi 2chaoAbstract :Ultra Filtration theory , characteristic of Ultra Flitration , and new progress of Ultra Filtration technology have been described in de 2tail. Meanwhile

7、, application of Ultra Filtration technology on treatment of oil wastewater , dying wastewater , domestic wastewater has been introduced , discusses the results of the development of the rapid 2developed technology of the domestic wastewater treatment and equipment de 2velopment in recent years , an

8、d discusses the existing problems.K ey w ords :Ultra Filtration technology , wastewater treatment , applition收稿日期:2008205218作者简介:李贵生(19652 , 男, 工程师, 山西省高平市自来水公司, 山西高平048400190第34卷第26期山2008年9月西建筑馈给PLC 从而调节变频器输出频率, 如果第1台电机转速调节到最高时出水口压力仍然达不到设定值, 则需要增加另一台水泵。增加水泵时, 首先将第1台水泵从变频器供电通过接触器组转换到由电网直接供电, 即由变频转换到

9、工频。然后通过变频器控制第2台变频电机软启动, 逐步增加第2台电机的转速, 直到出水口的水压达到设定值。当用户的用水量较小时,1台电机就可以满足水压的要求, 用水高峰时,2台电机同时投入运行。2台电机互为备用, 大大提高了系统的可靠性, 而且在用水低谷时, 还可以对电机进行必要的维护检修 。为20, D 参数设定为0. 5时, 效果较令人满意。应注意本文给出的仅是参考值, 在PID 产生的控制作用中, 某部分的减少往往可由其他部分的增大来补偿, 因此不同的设定参数完全可能得到同样令人满意的控制效果。对于居民小区, 用水高峰集中在早、中、晚3个时段, 而在深夜则用水量处于低谷。改变不同时段的压力

10、给定值, 则更能起到节能的作用。每个时段内的压力给定值是根据日用水量变化情况设定的。在PLC 控制程序中根据时段的不同, 设定不同压力值, 在深夜, 给定值小些; 在用水高峰期, 给定值大些。工作时, 控制程序按不同时段自动给出压力给定值, 无需人工干预。2. 3加泵、减泵控制当变频器输出频率最高时水压仍不能满足要求, 则需要进行加泵操作。第1台电机由变频到工频的转换, 时间应尽可能短。因为电机脱离变频后, 在水压的作用下, 电机转速下降很快, 转换时间过长, 会导致电机启动电流增加。同时第2台电机接入变频器启动。如果两台电机同时运行时, , 第2台, , 则进行减泵1、减泵, 。程序中加泵、

11、减泵的, 加泵时设定值为“设定值-”, +”。的大小根据水压控制精度要。2恒压供水系统控制系统的设计2. 1启动阶段自动控制系统的设计系统开始工作时, 压力传感器将水压信号送到PLC 控制器, 开始时水压低于设定值, 启动升速程序。把第1器输出电路, 变频器初始输出频率为35Hz , , 控制水泵电机逐渐升速, 时, , , 并保持水压恒定。, 水压还未达到设定值, 此时PLC 。接触器组将第1台电机切换至工频电网, 同时发出指令使第2台电机接入变频器, 变频器输出频率为35Hz , 第2台水泵启动并调速至水压的设定值, 达到稳定运行状态使水压保持恒定。2. 4人机交互界面的设计人机交互界面应

12、当提供相应的操作控制界面, 提供相应故障报警信息等。系统应当提供自动控制模式和人工控制模式两种。在自动控制模式下, 如果发生停电或其他意外情况使水泵停机, 系统能够在下次供电时重新启动。这样, 供水站平时就可无人值守, 有利于减轻工作人员的劳动强度, 节约劳动力资源。系统出现故障时, 能够切换到手动控制方式, 保证连续供水。2. 2稳定运行状态的自动控制系统设计进入稳定运行状态后, 控制系统框图如图2所示 。3结语采用PLC 控制的变频调速恒压供水系统有以下优点:1 供水质量提高, 水压稳定, 得到了用户的肯定。2 操作控制简单。通过PLC 和变频器还可实现对系统的过流、过热、过压、短路等保护

13、功能。减轻了设备维护人员的劳动强度, 延长了设备的寿命。3 节约资源。变频器的容量小于系统的总容量, 大大降低了电控系统的造价。同时由于采用了变频调速技术, 电能消耗大为减少。变频恒压供水系统是值得大力推广的一项技术, 不但可应用于新建小区的供水系统, 也可应用到原有供水设备的改造中。参考文献:1杜韶云, 龙伟. Fuzzy 2PID 控制恒压供水系统J.中国仪器仪表,2007(2 :76279.2林茂. 浅谈变频供水设备调试的体会J.山西建筑,2007,33(6 :1192120. 3乔维德. 模糊神经网络在PLC 恒压供水控制系统中的应用J.电气传动自动化,2007,29(2 :48251

14、. 4谢仕宏, 朱晓聪, 姜丽波. 模糊PID 控制算法在恒压供水系统中的应用J.陕西科技大学学报,2007,25(2 :1092112. 5田思庆, 周启龙, 张敬萍. 模糊控制实现的变频恒压供水系统J.佳木斯大学学报,2007,25(2 :2252227. 6赵丽梅. 变频器恒压供水系统设计J.山西建筑,2008,34(2 :1922193.为了防止各种扰动如用水负荷的波动对水压造成的影响, 压力传感器将管网水压信号与给定水压比较后通过PID 环节送至变频器, 调节变频器的输出频率从而保持水压的稳定。传统的PID 调节器算法为:t u (t =K p e (t +e (t d t +T D

15、 。T 10d t关于P 值, I 值, D 值的设定可采用在经验值指导下的测试法, 力争短时间内完成参数设定, 避免对外界和设备本身造成不良影响。设定的依据:增益P 值大, 反应快, 有利于减少静态误差(即供水管网的实际压力与恒压给定值的差值 , 但是P 值过大, 系统将产生振荡, 稳定性变坏。积分I 值越小振荡作用越强烈, 应适当增大I 值, 减少振荡, 使系统更加稳定, 但是积分时间太长又会发生当实际管网水压急剧变化时难以迅速恢复的情况, 系统的动态响应变差。微分D 值时间愈短, 微分作用愈弱, 减少D 值, 有利于减少调节时间, 克服因积分时间太长而使系统恢复时间过长。P , I ,

16、D 经验值和参数设定依据, 在测试过程中依照先比例后积分的原则对系统进行在线调试。依据本人多年的工作经验, 确定了参数的大致范围:当P 参数设定为1. 4, I 参数设定第34卷第26期34No. 26山西建筑Vol. 2008年9月Sep. 2008SHANXI ARCHITECTURE 文章编号:100926825(2008 2620191202191铁道车辆电茶炉的检修除垢技术研究陶贤湘周春华摘要:介绍了列车电茶炉结垢的原理及其危害性, 分析了各种除垢方式的除垢机理, 研究了用弱酸性清洗剂进行电茶炉除垢的技术问题, 并对电茶炉清洗除垢提出了一些针对性的建议。关键词:电茶炉, 检修, 水垢

17、, 清洗中图分类号:TU991. 2文献标识码:A0引言目前, 铁道客车车辆上普遍使用电茶炉为旅客提供饮用水,它使用方便, 能很好的满足旅客的需求。但是, 电茶炉在长期的使用过程中, 会出现炉体及电加热管表面结垢现象。电茶炉结垢后不仅危害旅客的身体健康, 还影响电茶炉的使用性能。根据铁道部TB/T 283922003标准规定, 需要对电茶炉进行定期检修。由于电茶炉检修周期较长, 水质硬度大, 造成检修时结垢较厚, 去除困难。如何快速有效除垢一直是车辆检修部门面临的一个技术难题, 下面针对这一问题进行较为详细的技术研究。浸泡后放出清洗液后用清水冲洗3次4次即可。其主要化学反应式为:CaSO 4+

18、2HCl CaCl 2+H 2SO 4CaCO 3+2HClCaCl 2+CO 2+H 2O加入一定量的缓蚀剂乌洛托平, 使其吸附在金属表面形成一层薄膜, 保护金属免受腐蚀。2 。清洗时可按L L , 注入电茶, 再用清水冲洗, 一般其主要化学反应式同上。1水垢的成因。先用8%的盐酸与水搅拌均水中一般含有Ca 2+,Mg 2+,CO 32-, 成垢离子的总浓度(mg/L , 6. 匀后加入电茶炉, 加热并将温度保持在70, 浸泡后放出清洗物; 加入8%的苛性钠溶液, 浸泡后放出全部清洗物; 最后用清水, 进行冲洗, 直至放出的水变清后再清除沉淀的污垢。物理对于不同类型的水垢, 采用的除垢方法稍

19、有不同, 见表1。变化主要是指在电茶炉使用过程中, 随着电茶炉内水温的升高,表1电茶炉常见水垢的除垢方法水中的大量矿物质诸如硫酸钙之类呈过饱和状态析出, 粘附在电水垢类型除垢方法茶炉内壁上而形成水垢; 化学变化主要是指水中某些矿物盐和杂碳酸盐水垢盐酸、第奥克斯清洗法质随温度的升高而发生化学反应, 形成难溶解物质而沉积于电茶硫酸盐水垢盐酸、第奥克斯清洗法硅酸盐水垢盐酸和氢氧化钠交替清洗法炉内壁上。2电茶炉的除垢方法2. 1机械除垢机械除垢是通过机械作用去除附着在表面的污垢, 这种清洗方法无需专门设备, 操作方便。缺点是除垢不彻底, 效率低, 易损坏金属表面。混合型水垢第奥克斯清洗法3电茶炉的除垢

20、方法对比研究对于目前车辆段检修来说, 由于受到检修条件的限制, 要对每个电茶炉通过成套测定方式确定水垢类型是不现实的。可根据车辆的运行线路和沿线水质, 粗略判断其水垢主要组成类型, 并采取相应的方法。下面以碳酸盐为主的混合水垢为例, 选取第奥克斯和盐酸两种除垢方法进行对比研究, 清洗装置原理见图1, 清洗效果对比见表2。表2两种清洗方案效果对比清洗剂5%HCl第奥克斯(浓度50%清洗温度/3032清洗时间/h2. 52. 0除垢率/%95952. 2化学除垢化学除垢分酸性除垢和碱性除垢两种。主要机理是利用水垢与加入的化学除垢剂(清洗剂 发生化学反应, 生成易溶于水的或疏松易冲洗的物质, 以达到除垢的目的。常用的化学除垢方法有:1 盐酸清洗法。将冷却水配成5%8%的盐酸溶液, 再加入3g/L 4g/