西門子6ES7222-1BD22-0XA0現(xiàn)貨包郵

該工程由國內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，制冷工藝安裝工程由煙臺(tái)冰輪集團(tuán)施工。原設(shè)計(jì)制冷工藝部分是手指令程序控制，計(jì)算機(jī)輔助管理。后來我們將制冷工藝系統(tǒng)改為全自動(dòng)程序控制，由冰輪集團(tuán)配合我們對(duì)圖紙作了部分修改。

冷庫制冷系統(tǒng)有氨系統(tǒng)和氟系統(tǒng)兩種。在小型冷庫中一般使用氟系統(tǒng)，它能比較容易地實(shí)現(xiàn)自控；大中型冷庫用的則是氨系統(tǒng)，由于氨制冷對(duì)安全性要求較高，而以前氨的自控元器件不過關(guān)、控制技術(shù)不成熟，搞自動(dòng)化的較少。現(xiàn)在，隨著技術(shù)進(jìn)步和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)的制冷工業(yè)已經(jīng)成為可能。目前，有一些新建的冷庫在上自動(dòng)化，我省蘇南就有二、三個(gè)中型氨系統(tǒng)的自動(dòng)化冷庫，但設(shè)備都是全進(jìn)口的，利用國產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)氨系統(tǒng)冷庫全自動(dòng)控制的，連云港天緣食品公司冷庫在我省還是*一個(gè)。

冷庫采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制其制冷與配套動(dòng)力系統(tǒng)，可以**了制冷設(shè)備和系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，達(dá)到、節(jié)能、安全的目的。據(jù)冰山集團(tuán)（原大連冷凍機(jī)廠）的資料介紹，自動(dòng)化冷庫較傳統(tǒng)冷庫一般可節(jié)電21％。天緣食品冷庫的機(jī)房（含二期容量）和一期庫房于2006年1月開始安裝，4月中旬進(jìn)行自動(dòng)控制的調(diào)試，5月中旬完成；2007年8月二期庫房竣工后并入使用。至目前為止已接近兩年，自動(dòng)運(yùn)行情況較好，對(duì)出現(xiàn)一些問題，及時(shí)作了適當(dāng)?shù)匦拚C明對(duì)氨制冷系統(tǒng)自動(dòng)控制是完全可行的。初步核算一年多來單位容量耗電量約為0.25kw.h/噸.日，是普通冷庫耗電量的二分之一至四分之一，低于國家二級(jí)企業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)0.3kw.h/噸.日，而且98％以上是用的低谷電，大大地降低了生產(chǎn)成本。
 

二、冷庫制冷系統(tǒng)與設(shè)備配置：

2－－1、系統(tǒng)配置

制冷系統(tǒng)分-35℃、-30℃、-10℃三個(gè)。-35℃系統(tǒng)用于凍結(jié)間，-30℃用于冷藏間。這兩個(gè)系統(tǒng)采用配搭式雙級(jí)壓縮循環(huán)，共用一個(gè)中間冷卻器（-10℃）和同一高壓級(jí)；高壓級(jí)還用于-10℃的空調(diào)系統(tǒng)，它通過兩個(gè)臥式蒸發(fā)器為加工間夏季空調(diào)提供-3—2℃的乙二醇溶液－－目前-10℃系統(tǒng)暫未上馬

2－－3、制冷系統(tǒng)特點(diǎn)：

2－－3－－1、兩個(gè)低溫系統(tǒng)采取配搭式螺桿機(jī)雙級(jí)壓縮。單機(jī)雙級(jí)螺桿機(jī)大多是國外的產(chǎn)品，價(jià)格十分昂貴，而采用螺桿配搭式雙級(jí)壓縮可以以較低的，可以取得同樣的效果。具有節(jié)省系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用、降低了壓縮機(jī)的壓縮比、容積效率提高的優(yōu)點(diǎn)。本工程由于把-35℃、-30℃的高壓級(jí)與-10℃系統(tǒng)合并為同一系統(tǒng)，比起其各自為獨(dú)立的系統(tǒng)，可以大大減少壓縮機(jī)組的使用臺(tái)數(shù)，并使得壓縮機(jī)組在部分負(fù)荷下的運(yùn)行概率減低，增加系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，并節(jié)約了能耗，節(jié)省了投資。

2－－3－－2中間冷卻器使用了二次節(jié)流完全冷卻方式。該方式在國內(nèi)剛處于起步階段，其優(yōu)點(diǎn)是可以減少節(jié)流過程中的不可逆損失，減低了低壓循環(huán)桶的供液溫度（傳統(tǒng)的一次節(jié)流中間冷卻器盤管溫度比中間溫度高5－7℃，而二次節(jié)流完全冷卻向低壓循環(huán)桶的供液溫度即為中間溫度），從而提高了低壓級(jí)的產(chǎn)冷量。二次節(jié)流的中間冷卻器它除作低溫系統(tǒng)的中冷外，還兼作-10℃系統(tǒng)的循環(huán)桶，附帶了部分負(fù)荷，使單位功率的制冷量增大，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用降低，能取得更大的節(jié)能。由于沒有了獨(dú)立的中間冷卻器，使制冷系統(tǒng)的管道簡化了許多，也減少了初始的投資。

2－－3－－3、安裝了蒸發(fā)式冷凝器，節(jié)約了水、電能的消耗。

2－－3－－4、系統(tǒng)中安裝的‘多點(diǎn)自動(dòng)空氣分離器’，能夠連續(xù)不斷地將不凝性氣體從設(shè)備中分離出來，以維持系統(tǒng)工作的經(jīng)濟(jì)性。

三、冷庫自動(dòng)控制情況：

3—1、綜述：

冷庫自動(dòng)化由制冷工藝系統(tǒng)的自動(dòng)化和貯藏系統(tǒng)的自動(dòng)化兩項(xiàng)構(gòu)成。目前，我們所做的只是制冷系統(tǒng)的自動(dòng)化－－-它包括自動(dòng)運(yùn)行控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測、自動(dòng)保護(hù)、數(shù)據(jù)的采集與處理，以及報(bào)表的自動(dòng)生成。

新型的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)。現(xiàn)代冷庫制冷系統(tǒng)自動(dòng)化的概念，應(yīng)當(dāng)是利用信息技術(shù)為依托，通過各種檢測和控制器件，按照制冷工藝的要求，組成一個(gè)較為完善的自控體系，使其在沒有人直接參與的情況下，對(duì)受控對(duì)象及生產(chǎn)過程的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，使設(shè)備與工藝系統(tǒng)按照預(yù)置的程序運(yùn)行，并能自動(dòng)保護(hù)。同時(shí)，對(duì)使用者提供人機(jī)對(duì)話界面, 能夠顯示各種參數(shù)的動(dòng)、靜態(tài)畫面。可以打印、輸出報(bào)表，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理和歷史記錄地追憶。在授權(quán)的情況下，能自由設(shè)定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

PLC(Programmable Logie Controller)是一種非常成熟的工業(yè)控制器，已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制。它用一臺(tái)專用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，與主控柜上的PLC、機(jī)組上的PLC和設(shè)備上的PLC通過通訊電纜將數(shù)據(jù)采集、顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的監(jiān)測、控制、參數(shù)調(diào)節(jié)以及報(bào)警等功能，并可自動(dòng)記錄設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)數(shù)據(jù)及報(bào)警情況，以備查考。

3－－2、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：

控制系統(tǒng)采用工業(yè)總線型網(wǎng)絡(luò)，保各節(jié)點(diǎn)之間的可靠通訊。系統(tǒng)為集中監(jiān)控、分散控制的控制模式。

整個(gè)控制系統(tǒng)可劃分為三個(gè)層次，即監(jiān)控層、控制層和設(shè)備層。

3—2—1、監(jiān)控層：由一臺(tái)配備了組態(tài)軟件的專用工控機(jī)，負(fù)責(zé)下位機(jī)（多個(gè)PLC）的集中監(jiān)控和系統(tǒng)的參數(shù)配置、管理。在微機(jī)上顯示各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)動(dòng)態(tài)模擬畫面、對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成表格、定時(shí)或人為輸出到打印機(jī)打印，并可在授權(quán)的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置點(diǎn)的數(shù)據(jù)設(shè)置。

硬件配置：監(jiān)控計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、通訊卡、通訊電纜等。

軟件配置：系統(tǒng)軟件（bbbbbbs/xp的操作系統(tǒng)），監(jiān)控組態(tài)軟件。

3—2－－2控制層：控制層由多個(gè)PLC組成，每個(gè)PLC都是一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)本地設(shè)備即PLC的I/O點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。

通過通訊網(wǎng)絡(luò)將所有相關(guān)的數(shù)據(jù)上傳給上位監(jiān)控機(jī)。

主要硬件設(shè)備：PLC控制器、通訊卡、通訊電纜轉(zhuǎn)接器、人機(jī)界面、接口模塊、通訊電纜等。

軟件：PLC編程軟件、人機(jī)界面組態(tài)軟件、應(yīng)用軟件。

3—2－－3設(shè)備層：設(shè)備層在整個(gè)控制系統(tǒng)中處于底層，是整個(gè)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)采集部分。主要包括執(zhí)行器、單元。如果將PLC比作人的大腦，那么執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是人的手、腳，而檢測元件就是人的眼、鼻、耳。

 3－－3、系統(tǒng)控制功能

3－－3－－1、制冷壓縮機(jī)的控制

制冷系統(tǒng)采用自動(dòng)型制冷壓縮機(jī)，它是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。機(jī)組采用PLC 控制，每個(gè)機(jī)組使用一臺(tái)PLC來控制本機(jī)組的運(yùn)行，并進(jìn)行保護(hù)。

機(jī)組的人機(jī)界面可以就地顯示制冷壓縮機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，如排氣壓力和溫度、吸氣壓力、供油壓力和供油溫度、滑閥位置、開機(jī)次數(shù)、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、主電機(jī)電流等。

機(jī)組上的PLC根據(jù)系統(tǒng)的需冷情況、吸氣壓力的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)能量滑閥的位置，使機(jī)組運(yùn)行處在較佳的工作點(diǎn)。

機(jī)組的界面能記錄最后數(shù)次故障的情況，包括發(fā)生的時(shí)間、故障類別、故障時(shí)的數(shù)據(jù)，這有助于維修人員對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行分析。

機(jī)組具有完善的保護(hù)功能。它有排氣壓力**高、油壓差低、油溫高、吸氣壓力低、主電機(jī)過載、油泵電機(jī)過載、吸氣過濾器前后壓差過大等保護(hù)與報(bào)警功能。

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行和適應(yīng)調(diào)試與維修的需要，制冷壓縮機(jī)的人機(jī)界面上設(shè)有‘本地’和‘遠(yuǎn)程’兩種控制方式。當(dāng) 控制模式設(shè)為‘本地’ 時(shí)，壓縮機(jī)的開停由人工控制；當(dāng)控制模式設(shè)為‘遠(yuǎn)程’時(shí)，壓縮機(jī)的開停為自動(dòng)；如果系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)為‘自動(dòng)’，壓縮機(jī)設(shè)為‘本地’，系統(tǒng)不能開啟壓縮機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)不能自動(dòng)運(yùn)行。一般情況，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)為自動(dòng)，壓縮機(jī)應(yīng)設(shè)為‘遠(yuǎn)程’。

3－－3－－2、系統(tǒng)的控制

整個(gè)制冷系統(tǒng)設(shè)有‘自動(dòng)’和‘手動(dòng)’兩種運(yùn)行模式，可由‘系統(tǒng)配置菜單’選擇“投入”模式。當(dāng)系統(tǒng)處于‘自動(dòng)運(yùn)行’模式，壓縮機(jī)設(shè)在‘遠(yuǎn)程’狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的開、停是根據(jù)庫溫和生產(chǎn)指令執(zhí)行的，這時(shí)循環(huán)水泵、蒸發(fā)冷、冷風(fēng)機(jī)、低壓循環(huán)桶泵、壓縮機(jī)都是由系統(tǒng)PLC按自動(dòng)程序，判斷系統(tǒng)的要求自動(dòng)工作的。當(dāng)系統(tǒng)處于‘手動(dòng)’運(yùn)行模式，壓縮機(jī)設(shè)在‘本地’狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)PLC不根據(jù)庫溫發(fā)出開停機(jī)的指令，水泵、蒸發(fā)冷、冷風(fēng)機(jī)、低壓循環(huán)桶和壓縮機(jī)的開、停都由人工進(jìn)行手動(dòng)操作。手動(dòng)操作和一般的手動(dòng)冷庫相同，不同之處是所有的開關(guān)是在PLC的人機(jī)界面上操作，或在計(jì)算機(jī)的顯示器上點(diǎn)擊‘鼠標(biāo)’進(jìn)行，使得操作更加簡單方便。

3－－3－－2－－1、蒸發(fā)式冷凝器和水泵的控制：

可在組態(tài)界面選擇手動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)行方式。自動(dòng)運(yùn)行方式具有‘夏季’和‘冬季’兩種運(yùn)行模式可選。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)根據(jù)機(jī)組運(yùn)行信號(hào)和冷凝壓力自動(dòng)控制水泵和蒸發(fā)式冷凝器的投入臺(tái)數(shù)。當(dāng)冷凝器的所有風(fēng)機(jī)、水泵全部開啟，冷凝壓力**1.5MPa時(shí)，報(bào)警停機(jī)電流保護(hù)。

冬季運(yùn)行模式，根據(jù)冷凝壓力依次先開各臺(tái)冷凝器的風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)全部開啟后再開各冷凝器的水泵；并可冬季根據(jù)負(fù)荷采取干式運(yùn)行。

3－－3－－2－－2、中間冷卻器及低壓循環(huán)桶的液位控制：

采用丹麥Danfoss公司的氨用SV4（伺服控制器）+PMFL（液位調(diào)節(jié)閥）+AKS38（浮球液位開關(guān)）控制供液和液位，當(dāng)液位**高自動(dòng)報(bào)警－－循環(huán)桶液位**高與壓縮機(jī)組連鎖。容器上裝有磁浮子式液位計(jì)和壓力表，由遠(yuǎn)程液位變送器與壓力傳感器和計(jì)算機(jī)連接。

氨泵的控制，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷控制氨泵的開啟臺(tái)數(shù)。氨泵與冷風(fēng)機(jī)供液電磁閥、回氣電磁閥及壓縮機(jī)連鎖，設(shè)有氨泵壓差過低、氨泵缺液及電機(jī)過載短路等保護(hù)措施。并按照均勻磨損自動(dòng)替補(bǔ)的原則自動(dòng)換開氨泵。

3－－3－－2－－3、自動(dòng)空分的控制:

自動(dòng)空分單獨(dú)采用一臺(tái)PLC進(jìn)行自動(dòng)控制。空分和壓縮機(jī)運(yùn)行聯(lián)鎖，在壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)放空。多點(diǎn)式空分可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對(duì)各個(gè)管路進(jìn)行巡檢放空。

3－－3－－2－－4、庫溫的控制：

考慮到冷庫面積較大，溫度波動(dòng)較大且分布不均勻，故每間冷庫設(shè)二只‘溫度傳感器’（中德合資久茂德牌），庫溫取兩者的平均值。并將溫度值輸送到控制系統(tǒng)的PLC和主機(jī)，利用庫溫控制壓縮機(jī)的開停，并可進(jìn)行庫溫**高報(bào)警。

3－－3－－2－－5、冷風(fēng)機(jī)除霜控制：

除霜控制設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)定時(shí)除霜兩種選擇（除霜時(shí)間及除霜間隔時(shí)間可根據(jù)實(shí)際情況自由設(shè)定）。由于熱氨除霜存在一定的危險(xiǎn)性，故除霜系統(tǒng)全部采用Danfoss的EVRA電磁閥和PMLX主閥（兩級(jí)開啟）進(jìn)行精確控制。手動(dòng)和自動(dòng)除霜方式指除霜的指令是由人工發(fā)出或系統(tǒng)根據(jù)間隔時(shí)間自動(dòng)發(fā)出，整個(gè)除霜的過程（即對(duì)供液電磁閥、回汽電磁閥、熱氨閥等的開關(guān)及延時(shí)）可以由程序自動(dòng)完成的。
需要指出，由于氨具有一定的危險(xiǎn)性，即便是非常可靠的自動(dòng)控制系統(tǒng)，也需人來監(jiān)護(hù)，仍要定期或不定期的進(jìn)行巡視，以保系統(tǒng)更加可靠、安全地運(yùn)行。

系統(tǒng)加氨、加冷凍機(jī)油和放油因操作頻率很低，仍用手動(dòng)操作。
 

四、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)與問題：

4－－1、需要有性能可靠的監(jiān)控工具和程序軟件。 氨制冷系統(tǒng)對(duì)安全性要求較高，它的自動(dòng)化控制比用于其他工業(yè)的控制復(fù)雜，所以選擇可靠、**的控制器材和控制方式非常重要。PLC是以*處理器為核心綜合計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等**技術(shù)發(fā)展起來的一種工業(yè)控制器，是取代傳統(tǒng)控制模式的有效工具；而基于PLC的SA (Supervisory Control And Data Acquisition)－－-數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，為我們提供了一種可靠、靈活的監(jiān)控方式。

編制程序是一件細(xì)致而艱巨的重要工作。要求與制冷工藝人員密切配合，以裝置的整體為受控對(duì)象，綜合考慮運(yùn)行中各種參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)和影響，以**其在任何條件下，它都是一個(gè)符合實(shí)際的、安全的和節(jié)能的較佳操作程序。

4－－2、自動(dòng)系統(tǒng)控制元器件的可控性、可靠性是整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。Danfoss公司的閥門質(zhì)量可靠，并有良好的技術(shù)支持和售后服務(wù)，使用該公司的產(chǎn)品，是理想的選擇，但資金投入較高。

相反，同時(shí)安裝的還有其他廠家的產(chǎn)品，都出現(xiàn)一些問題，有的甚至不能用。

4－－3、采用自動(dòng)化控制，要求系統(tǒng)必須十分干凈。為此，我們將管材全部作了酸洗、鈍化處理。即使如此，仍可能有點(diǎn)雜質(zhì)，需要檢查清洗。

Danfoss閥門的易損件（如線圈）要有備件，因?yàn)檫M(jìn)口的手續(xù)非常繁瑣，需要較長的時(shí)間，必須早有準(zhǔn)備。

4－－4、自動(dòng)化的設(shè)計(jì)與安裝要選擇有實(shí)力、經(jīng)驗(yàn)的承包商總包，并要求他們有優(yōu)良好的售后服務(wù)，以取得技術(shù)支持。施工時(shí)較好連電控柜的制作和電纜的敷設(shè)都由一家負(fù)責(zé)，減少施工單位之間的扯皮。

4－－5、冷藏系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行較容易，凍結(jié)系統(tǒng)的自動(dòng)投入相對(duì)繁瑣和困難。因?yàn)閮鼋Y(jié)間不經(jīng)常使用，該系統(tǒng)平時(shí)的壓力較高，而廠家所產(chǎn)‘配搭低壓級(jí)’配備電機(jī)較小，要求Te ≤-25℃（0.5bar）時(shí)才能滿載運(yùn)行，需要先用高壓機(jī)作單級(jí)拉低溫系統(tǒng)，而后，再轉(zhuǎn)為雙級(jí)拉中冷。因此，在拉-35℃時(shí)，有時(shí)需要手動(dòng)操作，先將低壓系統(tǒng)的壓力降下來。

4－－6、自動(dòng)化與用電避峰有矛盾。自動(dòng)化的程序要求以庫溫為指令啟、停設(shè)備，而單位大多要求在低谷時(shí)間用電。當(dāng)然，按時(shí)間設(shè)定程序也可以做到避峰操作，但用‘鼠標(biāo)’點(diǎn)擊也很方便，因此在某種程度上說，還要人工干預(yù)。

4－－7、原設(shè)計(jì)壓縮機(jī)單機(jī)排氣量過大，使高低壓機(jī)的排氣量配比不盡經(jīng)濟(jì)合理。一般說在Te≥-40℃時(shí)，高、低壓級(jí)的排氣量的配比以1：3為宜，而現(xiàn)在我們只能配為1：2。如果多裝幾臺(tái)LG16機(jī)組，可以使自動(dòng)控制的配組更加靈活。

4－－8、除霜操作雖然可以選擇‘自動(dòng)’方式進(jìn)行，但因熱氨除霜有一定的危險(xiǎn)性和防止水沖霜時(shí)管道會(huì)溢水等問題，一般還是以手動(dòng)除霜為宜。為此，我們現(xiàn)在只采用水沖霜，但在用水沖霜時(shí)，需開啟回氣閥，以防“液爆”。

   恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制策略是：采用電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置與可編程控制器(PLC)構(gòu)成控制系統(tǒng),進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行,并自動(dòng)調(diào)整泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù),完成供水壓力的閉環(huán)控制,在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力,系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較,其差值輸入CPU運(yùn)算處理后,發(fā)出控制指令,控制泵電動(dòng)機(jī)的投運(yùn)臺(tái)數(shù)和運(yùn)行變量泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,電力電子器件的理論研究和制造工藝水平的不斷提高,電力電子器件在容量、耐壓、特性和類型等方面得到了很大的發(fā)展。進(jìn)入90年代電力電子器件向著大容量、高頻率、響應(yīng)快、低損耗的方向發(fā)展。作為應(yīng)用現(xiàn)代電力電子器件與微計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的交流變頻調(diào)速裝置,隨著產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用,使得交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速領(lǐng)域發(fā)生一場巨大的技術(shù)。目前自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置均采用交流變頻技術(shù),而系統(tǒng)的控制裝置采用PLC控制器,因PLC不僅可實(shí)現(xiàn)泵組、閥門的邏輯控制,并可完成系統(tǒng)的數(shù)字PID調(diào)節(jié)功能,可對(duì)系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)、控制點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,并完成系統(tǒng)運(yùn)行工況的CRT畫面顯示、故障報(bào)警及打印報(bào)表等功能。自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口,可與城市供水系統(tǒng)的上位機(jī)聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)城區(qū)供水系統(tǒng)的優(yōu)化控制,為城市供水系統(tǒng)提供了現(xiàn)代化的調(diào)度、管理、監(jiān)控及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的手段。

控制方案

在住宅小區(qū)水廠的管網(wǎng)系統(tǒng)中,由于管網(wǎng)是封閉的,泵站供水的流量是由用戶用水量決定的,泵站供水的壓力以滿足管網(wǎng)中壓力較不利點(diǎn)的壓力損失ΔP和流量Q之間存在著如下關(guān)系： ΔP=KQ2;式中K—為系數(shù)設(shè)PL為壓力較不利點(diǎn)所需的較低壓力,則泵站出口總管壓力P應(yīng)按下式關(guān)系供水,則可滿足用戶用水的要求壓力值,又有較佳的節(jié)能效果。

P=PL+ΔP=PL+　KQ2;

因此供水系統(tǒng)的設(shè)定壓力應(yīng)該根據(jù)流量的變化而不斷修正設(shè)定值,這種恒壓供水技術(shù)稱為變量恒壓供水,即供水系統(tǒng)較不利點(diǎn)的供水壓力為恒值而泵站出口總管壓力連續(xù)可調(diào)。典型的自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示;系統(tǒng)具有控制水泵出口總管壓力恒定、變流量供水功能,系統(tǒng)通過安裝在出水總管上的壓力傳感器、流量傳感器,實(shí)時(shí)將壓力、流量非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),輸入至可編程控制器(PLC)的輸入模塊,信號(hào)經(jīng)CPU運(yùn)算處理后與設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算,得出較佳的運(yùn)行工況參數(shù),由系統(tǒng)的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設(shè)定值,控制泵站投運(yùn)水泵的臺(tái)數(shù)及變量泵的運(yùn)行工況,并實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)水泵根據(jù)CPU指令實(shí)施軟啟動(dòng)、軟切換及變頻運(yùn)行。系統(tǒng)可根據(jù)用戶用水量的變化,自動(dòng)確定泵組的水泵的循環(huán)運(yùn)行,以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及供水的質(zhì)量。

系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)選用FR-500日本三菱變頻器。該系統(tǒng)中具有功能：

1自動(dòng)切換變頻/工頻運(yùn)行功能

變頻器提供三種不同的工作方式供用戶選擇：

方式0：基本工作方式。變頻器始終固定驅(qū)動(dòng)一臺(tái)泵并實(shí)時(shí)根據(jù)其輸出頻率：控制其他輔助泵啟停。即當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到較大頻率時(shí)啟動(dòng)一臺(tái)輔助泵工頻運(yùn)行、當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到較小頻率時(shí)則停止最后啟動(dòng)的輔助泵。由此控制增減工頻運(yùn)行泵的臺(tái)數(shù)。

方式1：交替方式,變頻器通常固定驅(qū)動(dòng)某臺(tái)泵,并實(shí)時(shí)根據(jù)其輸出頻率,使輔助泵工頻運(yùn)行,此方式與方式0不同之處在于若**次泵啟動(dòng)的順序是泵1→泵2,當(dāng)變頻器輸出停止時(shí),下一次啟動(dòng)順序變?yōu)楸?→泵1。

方式2：直接方式。當(dāng)啟信號(hào)輸入時(shí)變頻器啟動(dòng)*一臺(tái)泵當(dāng)該泵達(dá)到較高頻率時(shí),變頻器將該泵切換到工頻運(yùn)行,變頻器啟動(dòng)下一臺(tái)泵變頻運(yùn)行,相反當(dāng)泵停止條件成立時(shí),先停止較先啟動(dòng)的泵。

2　PID的調(diào)節(jié)功能

由壓力傳感器反饋的水壓信號(hào)(4-20MA或-5V)直接送入PLC的A/D口(可以通過手持編程器),設(shè)定給定壓力值,PID參數(shù)值,并通過PLC計(jì)算何以需切換泵的操作完成系統(tǒng)控制,系統(tǒng)參數(shù)在實(shí)際運(yùn)行中調(diào)整,使系統(tǒng)控制響應(yīng)趨于完整。

3“休眠”功能

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到用戶用水量較小或不用水(如夜晚)情況,為了節(jié)能,該系統(tǒng)專用設(shè)置了可以使水泵暫停工作的“休眠”功能,當(dāng)變頻器頻率輸出低于其下**,變頻器停止工作,2#、3#泵不工作,水泵停止(處于休眠狀態(tài))。當(dāng)水壓繼續(xù)升高時(shí)將停止1泵,當(dāng)水壓下降到一定值時(shí)將先啟動(dòng)變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)2#泵或3#泵,當(dāng)頻率到達(dá)一定值后將啟動(dòng)1#泵調(diào)節(jié)2#或3#泵的轉(zhuǎn)速。

“休眠值”變頻器輸出的下限頻率PR507設(shè)置。

“休眠確認(rèn)時(shí)間”用參數(shù)PR506設(shè)置,當(dāng)變頻器的輸出頻率低于休眠值的時(shí)間如小于休眠時(shí)間td時(shí),即tdtn時(shí)變頻器將進(jìn)入休眠狀態(tài)。“喚醒值”由供水壓力下限啟動(dòng),當(dāng)供水壓力低于下限值時(shí)由PLC發(fā)出指令喚醒變頻器工作。

經(jīng)測試“休眠值”為10HZ

“休眠確認(rèn)時(shí)間”td:20s

“喚醒值”70%

4通訊功能

該系統(tǒng)具有計(jì)算機(jī)的通訊功能,PLC變頻器均提供有RS232或485接口PLC可選用西門子的S7-200計(jì)算機(jī)可以與一套或多套系統(tǒng)進(jìn)行通訊,利用計(jì)算機(jī)同時(shí)可以監(jiān)測：電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速、壓力等也可以控制變頻器的各類參數(shù)。

此外該系統(tǒng)還具有手動(dòng)/自動(dòng)操作,故障報(bào)警,運(yùn)行狀態(tài),電流,電壓、頻率狀態(tài)顯示缺水保護(hù)等功能。

運(yùn)行特征

以三臺(tái)水泵的恒壓供水系統(tǒng)為例,系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行方式下,可編程控制器控制變頻器軟啟動(dòng)1#泵,此時(shí)1#泵進(jìn)入變頻運(yùn)行狀態(tài),其轉(zhuǎn)速逐漸升高,當(dāng)供水量Q<1/3Qmax時(shí)(Qmax為三臺(tái)水泵全部工頻運(yùn)行時(shí)的較大流量),可編程控制器CPU根據(jù)根據(jù)供水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)1#泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速,以保所需的供水壓力。當(dāng)用水量Q在1/3Qmax 當(dāng)外供水量減少至1/3Qmax 5.系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析及系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) 1經(jīng)濟(jì)效益分析變量泵的功率N1、供水量Q1與泵轉(zhuǎn)速n　1三者的關(guān)系如下式：N1/Q1=(n　1/n)3 Q1/Q=　n　1/n 式中Q—額定流量,Q1N—額定流量Q時(shí)的軸功率 n—水泵的額定轉(zhuǎn)速因額定流量Q=**時(shí),n=**,N=**,若n　1=n時(shí)Q1=Q,N1=72.9%N,即可節(jié)電27.1%。若n　1=80%n時(shí)Q1=80%Q,N1=51.2%N,即可節(jié)電48.8%。

2系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

2.1恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動(dòng)機(jī)電源|穩(wěn)壓器頻率,而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力,比靠調(diào)節(jié)閥門的控制水泵出口壓力的方式,具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。

2.2由于變量泵工作在變頻工況,在其出口流量小于額定流量時(shí),泵轉(zhuǎn)速降低,減少了軸承的磨損和發(fā)熱,延長泵和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械使用壽命。

2.3因?qū)崿F(xiàn)恒壓自動(dòng)控制,不需要操作人員頻繁操作,降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省了人力。

2.4水泵電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)方式,按設(shè)定的加速時(shí)間加速,避免電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊,對(duì)電網(wǎng)電壓造成波動(dòng)的影響,同時(shí)也避免了電動(dòng)機(jī)突然加速造成泵系統(tǒng)的喘振。

2.5由于變量泵工作在變頻工作狀態(tài),在其運(yùn)行過程中其轉(zhuǎn)速是由外供水量決定的,故系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可節(jié)約可觀的電能,其經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。由于其節(jié)電效果明顯,所以系統(tǒng)具有收回投資快,而長期受益,其產(chǎn)生的社會(huì)效益也是非常巨大

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