“一拖三”变频改造方案实现厂区恒压供水

1 概述

中铝青海分公司供水加压泵站由一、二期泵站构成，共计有加压泵10 台套，一、二期各5 台套，每年供水600多万t。正常情况下，两个独立控制的泵站的水泵均为三用两备运行状态。

1.1 设备现状

一期泵站1986年投产，已连续运行20年。5台水泵型号为150S78A，流量为144 m3/h，扬程为62 m，配用电机型号为JO2-82-2，功率为40 kW;二期泵站1990年8 月投产，已连续运行16 年。5 台水泵型号为6SH-6A，流为量180 m3/h，扬程为55 m，配用电机型号为JO2-82-2，功率为45 kW。

1.2 存在问题

1)水泵运行年限较长，设备严重老化，故障率高。由于没有相应的备品备件供应，所以维修困难。已影响平稳供水，对分公司安全生产构成威胁。

2)JO2 系列电机是非节能产品，是属国家明令淘汰的电机产品。

3)由于用水量不稳定，水压忽高忽低，水压高时易使供水管网破裂，水压低时不能满足生产生活需要。所以必须及时调整水泵水压，但由于水泵控制分散在两个控制室，造成水泵水压调整不便。

4)由于是两个泵站，所以必须有两组人员看守、操作泵站，存在人力浪费现象。

2 改造方案

在基本保持原有加压泵站的功能和出力大小的情况下，将原有的10台套水泵对应更换为ISO系列，流量为150耀180 m3/h，扬程为62 m的新水泵，安装位置与旧水泵对应。配用电机型号为Y系列2 极，功率为45 kW。废弃原有水泵的控制系统，对10 台新水泵实施集中控制。对其中7 台水泵实施工频控制;对剩余的3 台水泵实施“一拖三”的变频控制，实现水压的自动控制调节。正常情况下，要求以工频控制的水泵运行4 台，备用3台;如果厂区用水量有大幅度的变化，可多开或少开工频控制的水泵，但不管那种情况，都同时投运已实施“一拖三”的变频控制水泵系统，并尽可能使3台变频控制的水泵保持在一工频运行、一变频运行、一备用的状态，以达到自动调节管网的水压，实现恒压供水的目的。

本文针对改造方案中提出的“一拖三”的变频控制方案，从电气设计的角度进行了较为全面的论证，说明了该方案的可行性。

3 恒压供水系统工作原理

恒压供水控制系统将主要由PLC、PID、变频器、切换继电器、压力传感器等部分组成。为了维持供水管网的压力不变，必须在系统的管道上安装压力变送器作为反馈组件来为控制系统提供反馈信号。由于供水系统管道长、管径大，管网的充压比较慢，故系统是一个大滞后系统，不宜直接采用PID 调节器进行控制，而应采用PLC 参与控制的方式来实现对控制系统的调节。变频器选择FRN45P11S-4CX 或FRN55P11S-4CX，可编程控制器选择日本松下FP1-C40 型。

控制核心单元PLC根据手动设定压力信号与现场压力传感器的反馈信号，得到压力偏差和压力偏差的变化率，经过PID 运算后，PLC 将0~5V的模拟信号输出到变频器，用以调节电机的转速以及进行电机的软启动;PLC 通过比较模拟量输出与压力偏差的值，驱动切换继电器组，以此来协调投入工作的水泵电机台数，在大范围上控制供水的流量，同时完成电机的启停、变频与工频的切换。PID 调节器控制变频器对变频泵进行速度调节，在小范围上控制供水的流量。这样，从投入电机台数和控制电机中某一台电机的转速而达到恒压供水的目的。

4 电气设计

4.1 系统程序设计

系统程序包括启动子程序和运行子程序，分别如图1，图2所示。

4.2 主电路设计

该系统主电路如图3 所示。当变频泵达到水泵额定转速后，如水压在所设定的判断时间内还不能满足恒压值时，系统自动将当前变频泵状态切换为工频状态，并指定下一台泵为变频泵;同样的道理，当水压在所设定的时间内保持恒定，且变频器的输出频率低于30 Hz时，则退出一台工频运行的给水泵。

上一页 1 2 下一页