全自动多泵组合供水系统的开发

全自动多泵组合供水系统的开发

摘要:提出一种利用PLC控制的全自动组合供水系统,系统的泵站由5台扬程相同流量不等级差相近的水泵和两只电接点压力表组成,5台不同流量的水泵相互不同组合可实现30级供水流量,实现准恒压供水效果。同时本系统还同时实现了消防信号和水池缺水停泵和故障自动倒泵功能。

关键词:PLC;控制;水泵;组合供水

1前言

在当前应用较普遍的是变频恒压供水系统具有供水压力稳定,能实现水泵电机的软启动、软停止和高效节能等特点。但也有其缺点:①变频器及配套器件价格昂贵,其配套器件通常占供水设备总投资很大份额;②对用户的使用,维护要求高;③变频器的下调频率只有在100%到30%的范围内才具有明显的节能效果。如果再下调频率,就会出现水泵运转而不出水的工况,也就是说,在用水低峰期不仅不能变频恒压供水,而且水泵工况恶化,发热造成的损耗也会比额定功率提高25%;④变频器产生的高次谐波对附近的电子类电器设备(如电视机、收音机、手机等)的干扰较大。要抑制这种干扰,必须配置高性能的噪声滤波器,但这样又会使本来就比较昂贵的变频器投资更大,工作可靠性也会相应降低。由于变频恒压供水的优缺点兼而有之,因此比较适用于大容量的恒压供水系统,对一般用户而言,采用变频恒压供水是否最佳,值得研究和有待实践。文中将详细介绍一种既经济又可靠的水控制系统。

2组合全自动供水系统的构思

所谓恒压供水,是指供水系统的供水压力始终保持在差值较小的上、下限之间。PLC控制的组合全自动供水系统,指的是当供水系统的用水量变化时,由装在供水主管道的电接点压力表检测设定的供水压力上限P上限和下限P下限的开关信号,输入PLC后,PLC根据这两个压力开关的信号的状态,自动控制数台扬程相同、流量不等的水泵组合启动运行。当供水压力P供水P上限时,由于控制系统控制失灵未能停泵。在这种情况下P供水一直等于或大于P上限,即X1始终闭合,在梯形图中用该触点驱动T15同样设定时间为600s,如果该定时器有输出信号,同样驱动蜂鸣器,发出故障报警信号。该蜂鸣器通过导线连接到值班房中,一旦发生故障便可立即处理。

消防及低水位停泵

当出现消防信号或水池低水位(水池必须至少留有200m3水以作消防用水)时,即使P供水<P下限,泵3-泵5三台大流量泵则立即退出运行,然后自动投入消防水泵。而两台小流量泵(泵1和泵2)则分别延时30S停泵,减少水锤对系统的冲击。只有当消防和低位水池缺水信号均消失后水泵电机才能按程序投入运行。

5供水控制系统的调试

系统脱机调试

将程序写入PLC按以下几种情况进行调试。①用水上升期模拟,观察PLC输出指示灯,接通水压下限接点X0,10秒后Y0灯亮,再过10秒,Y1灯亮,直至Y0、Y1、Y2、Y3、Y5、Y6、Y10灯亮后断开水压下限接点X0,此时所有灯均不灭。符合要求。②用水下降期模拟,紧接着上一步断开水压下限接点X0,保持水压上限接点X1接通,10秒后Y0灯灭,再过10秒,Y1灯也灭,最后Y0到Y10灯均灭,断开水压上限接点X1,Y0到Y10任何一个灯都不亮,只有再次接通水压下限接点X0时才又从Y0开始点亮。③模拟用水量交替变化情况,取流量/H为测试点,分两种情况,第一是先增后减,即从/H到72m3/H再到50m3/H,模拟水压低断开水压上限接点X1接通水压下限接点X0直至Y0、Y1、Y2灯亮,再模拟水压低接通水压下限接点X0断开水压上限接点X1,Y3、Y5灯亮后又模拟水压高断开水压下限接点X0接通水压上限接点X1,10秒后Y0灯灭,再过10秒Y1灯灭,又过10秒Y2灯灭后剩下Y3、Y5。此时模拟水压高断开水压下限接点X0接通水压上限接点X1,则Y3、Y5灯也灭,又模拟水压低接通水压下限接点X0断开水压上限接点X1,Y0、Y1、Y2灯间隔10秒点亮。模拟水压高再接通水压上限接点X1断开水压下限接点X0,Y0灯灭,剩下Y1、Y2灯亮;第二先减后增,即从/H到50m3/H再到72m3/H,接通水压下限接点X0当Y0、Y1、Y2灯亮后模拟水压高断开水压下限接点X0接通水压上限接点X1,Y0灯灭,剩下Y1、Y2灯亮,再模拟水压低接通水压下限接点X0断开水压上限接点X1,10秒后Y0灯亮,再过10秒后Y3、Y5陆续点亮。即Y0、Y1、Y2、Y3、Y5均点亮,模拟水压高断开水压下限接点X0接通水压上限接点X1,10秒后Y0灯灭,再过10秒Y1灯灭,又过10秒Y2灯灭后剩下Y3、Y5。④故障模拟,接通水压下限接点X0,当Y0、Y1灯亮时接通泵1故障接点水压上限接点X11,Y0灯立即灭,Y11、Y16灯立即点亮,此时即使水压上限接点X11断开,Y11、Y16灯也不灭直至故障复位按X16钮接通后才能灭。如果继续接通水压下限接点X0断开水压上限接点X1,10秒后Y2灯亮。按以上步骤再分别接通X12、X13、X14、X15。⑤水池低水位或消防信号模拟。先接通水压下限接点X0断开水压上限接点X1,此时分两种情况测试,第一,当Y0、Y1灯亮时接通X7或X10,在水压下限接点X0仍接通时,Y1、Y0每隔10秒灯灭。且不复亮,只有X7或X10断开10秒后Y0灯才亮。第二,当Y0、Y1、Y2、Y3、Y5、Y6、Y10均亮后接通X7或X10,Y2、Y3、Y5、Y6、Y10灯则立即灭,然后Y1、Y0间隔10秒灯灭,在不断开X7或X10的情况下使水压下限接点X0接通600秒,Y0到Y10灯均不亮。

PLC在线有载调试

接上水泵电机主线路电源,用点动按钮分别启动每台水泵电机,如果电机转向与水泵运行方向相同时则分别在对应线端标上U1、V1、W1或U2、V2、W2标签。如果电机转向与水泵运行方向相反时则将任两根电源线对调后再试,转向相同后再分别在对应线端标上U1、V1、W1或U2、V2、W2标签。

电接点压力表水压下限P下限和上限P上限的调试设定

调试的关键是电接点压力表水压下限P下限和上限P上限的设定。我们用燃气热水器根据最高楼层中热水器可靠点火供热水时泵站最低供水压力做为P下限,而供水压力上限则根据本泵站的最小流量级差(/H),在所选用的水泵的H-Q曲线上查出此流量差所对应的扬程差值H差,在泵组的H-Q曲线上取最大的H差max,则P上限=P下限+H差max,根据以上方法,本供水系统的P下限=,H差max=,则P上限=。

6结束语

本供水系统建成并投入运行至今已一年多,实践表明,这种供水方式与变频恒压供水方式相比,具有以下优点:①控制系统简单,价格低,投资少,设备折旧费低;②工作可靠,寿命长;③对使用、维护的技术要求低;④自动化程度相等;⑤节能效果比变频恒压供水差一些,但比传统供水方式好得多;⑥对泵站周围电子类电器等无噪声干扰;⑦在供水系统控制系统的整个寿命期中,从投资、折旧、节能、维修等方面衡量,本系统综合效益优于同容量的变频恒压供水系统,但主要缺点是水泵启停频繁,所以本系统只适用于供水量较小的场合。对市政等大型泵站不适用。

参考文献:

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陈虹,史旺旺,唐鸿儒,刘正意.中小型水厂自动化技术的实现方法.给水排水;2001,27(