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、流量不等的管道泵组合启动运行。当供水压力P供水
3泵站的组成
供水系统如图1所示。它主要由5台离心泵1-5,水池浮球阀、止回阀、截止阀、电接点压力表组成。按《建筑给水排水设计规范》(GBJ15-88),计算出日用水最大小时流量QS=220.3m3/H。另外水泵房水泵机组安装于地下6m处,最高建筑与水泵房地面高差为35m,所以选择5台泵的扬程均为60m,流量分别为12.6 m3/H 、18 m3/H、32m3/H、72m3/H、100m3/H,这5台泵组合可获得级差近似流量:12.6、18、30.6、32、44.6、50、62.6、72、84.6、90、100、102.6、104、112.6、118、122、130.6、132、134.6、144.6、150、162.6、172、184.6、190、02.6、204、216.6、222、234.6m3/H(组合方式见上表),由此可见,当改变泵的组合供水时,流量的变化级差不大于12.6m3/H,所以能使供水压力在较小的范围内波动,保证实现准恒压供水。装在泵站输出口的两个电接点压力表,一个按供水压力下限设定,另一个按供水压力上限设定。泵站输出管一端通过截止阀和止回阀与市政管网连接,另一端与用户管网连接。当管网压力低于泵站供水压力下限时,水泵运行加压,此时止回阀防止加压水回流市政管网。而当市政管网水压大于或等于泵站供水压力下限时,泵站停止运行,直接由市政管网供水,水池通过截止阀和浮球阀由市政管网供水,当水位达到控制水位时,浮球阀自动关闭进水。泵站5台电机电路如图2所示。
4控制系统及其工作过程
4.1输入输出线路
本泵站选用FX2N-32MR型PLC控制器,输入输出线路如图3所示。输入端子X0和X1分别连接电按点压力表的水压下限开关和上限开关;端子X2-X6分别是泵1-泵5的点动按钮。点动按钮的作用是控制系统安装及调试及维修时,单独对每台泵进行试机。X7接水池低水位信号,X10为消防输入信号,X11-X15接五台管道泵的电机主线路热继电器动合触点,将电机的故障信号输入到PLC中,X16为报警复位按钮。PLC的9个输出端子Y0-Y10分别连接驱动泵1-泵5电动机的交流接触器KM1-KM9、Y11-Y15用于泵1-泵5的故障指示灯HL1-HL5,Y16接报警蜂鸣器。其中与电按点压力表水压下限开关连接的输入继电器X0采用动断触点;而与电按点压力表水压上限开关连接的输入继电器X1则采用用动合触点。PLC的输出继电器Y0-Y10用于水泵电机交流接触器KM1-KM9。Y16用于驱动报警用的蜂鸣器。
4.2控制系统动作过程
当泵站供水压力P供水2,m2得电自锁,并接通接触器Km2,使泵2启动,按此控制规律相继接通T2、T3、T4并各延时30s后逐台启动泵3、泵4和泵5。如果相继启动到任一台泵时,供水压力符合P下限≤P供水〈P上限时,X0和X1均断开,既不能启动未启动的泵,也不能使运行中的任一台水泵停止运行。这样就可以在用水量增加过程确保供水压力始终处于P下限和P上限的范围内;②若处于用水下降期,无论原来运行的泵是哪几台,只要用水量减少,P供水就会升高,当达到P供水≥P上限时,X0继续断开,切断泵的启动回路。X1动合触点闭合,接通泵的停止回路。此时电路首先接通定时器T5,延时30s后,T5的动合触点断开辅助继电器M1,令泵1停止,若泵1停止后,供水压力仍处于P供水≥P上限状态,则延时30s后停泵2,按此规律逐台停止泵的运行。一旦供水压力满足P下限≤P供水
无论用水量如何变化,这种控制系统总能根据用水量变化后产生的压力开关信号,自动控制泵的组合运行,输出与用水量基本符合的流量,实现准恒压供水。