住宅小區(qū)二次加壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

/某住宅小區(qū)二次加壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：設(shè)計(jì)了以PLC、變頻器為主的某小區(qū)二次加壓供水系統(tǒng)，并對(duì)其原理、構(gòu)成和特點(diǎn)進(jìn)行了闡述。該系統(tǒng)通過PLC限制進(jìn)行PID調(diào)整從而達(dá)到恒壓供水，來解決該小區(qū)因用水高峰管網(wǎng)壓力較小使高層住戶供水不足的問題。改善了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：plc變頻器二次加壓供水AsecondarypressurewatersupplysystemAbstract:Asecondarypressurewatersupplysystem,whichiscomposedofPLCandfrequencyconverter,ispresented.Andalsointroducetheprinciple,constructionandcharacteristicsofthesystem.ThesystemusethePLCtocontrolthePIDregulationtoachievetheconstantpressureofthewatersupply.Tosolvethehigh-levelresidents'usingwaterpressureproblem.Keywords：PLCfrequencyconvertersecondarypressurewaterworks引言由于用水高峰期，管網(wǎng)水壓較小，光靠市政管網(wǎng)的水壓只能滿意小區(qū)低層用戶正常供水，而樓棟高層用戶供水不足。為了解決此問題，以市政供水為基礎(chǔ)，采納小區(qū)二次加壓供水系統(tǒng)再次進(jìn)行恒壓供水，提高供水的穩(wěn)定性和牢靠性。此二次加壓供水采納PLC和變頻器協(xié)作所構(gòu)成的自動(dòng)恒壓閉環(huán)限制系統(tǒng)，以PLC為限制中心，利用變頻器的反饋限制、PID調(diào)整可良好地維持水壓恒定，達(dá)到二次加壓供水目的。限制系統(tǒng)的構(gòu)成如機(jī)構(gòu)框圖該二次加壓供水系統(tǒng)由PLC和變頻器等組成。限制對(duì)象為某住宅小區(qū)供水系統(tǒng)，系統(tǒng)選用三臺(tái)水泵（可依據(jù)實(shí)際需求選定），兩臺(tái)主泵，一臺(tái)協(xié)助泵。通過抽取蓄水池中的水源進(jìn)行供應(yīng)，而蓄水池供水由市政管網(wǎng)供應(yīng)。由于用水高峰期和一般狀況下水壓落差較大，故選用含PID調(diào)整器的變頻器進(jìn)行變頻限制水泵轉(zhuǎn)速，達(dá)到維持水壓恒定的目的。變頻器限制其中一臺(tái)主泵工作，當(dāng)主泵故障另一主泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。當(dāng)用水高峰，主泵和協(xié)助泵同時(shí)工作以滿意住戶用水需求。利用調(diào)頻器和PLC構(gòu)成的反饋限制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化限制泵變速運(yùn)行，并自動(dòng)選擇水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供水壓力的限制，以在管網(wǎng)流量改變時(shí)對(duì)高層用戶滿意供水須要。利用檢測(cè)用戶管網(wǎng)出水壓力,再將系統(tǒng)所設(shè)定的給水壓力值和反饋的用戶管網(wǎng)出水壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，將差值進(jìn)行PID轉(zhuǎn)換，使調(diào)差符合規(guī)定要求，通過PLC限制輸出指令，來限制水泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速和投入運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù)，達(dá)到用戶管網(wǎng)出水壓力維持在系統(tǒng)的設(shè)定值。系統(tǒng)的限制中心是PLC。PLC采集壓力變送器的信號(hào)、液位變送器的信號(hào)并依據(jù)變頻器的狀態(tài)，發(fā)送指令，限制變頻器。PLC可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID調(diào)整,限制水泵的運(yùn)行和切換,驅(qū)動(dòng)限制變頻器。另外,水泵的工頻變頻切換邏輯以及自動(dòng)手動(dòng)限制，工作報(bào)警等也由PLC擔(dān)當(dāng)。由于可能出現(xiàn)電機(jī)過載、電網(wǎng)的大擾動(dòng)、工作報(bào)警以及供水水源中斷等問題，故在限制系統(tǒng)中工作報(bào)警是必不行少的。手動(dòng)/自動(dòng)限制則是便于遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過這些系統(tǒng)構(gòu)成，該二次加壓供水可遠(yuǎn)程/現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)/自動(dòng)限制運(yùn)行，自動(dòng)工頻/變頻切換運(yùn)行。二次加壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理該二次加壓系統(tǒng)以開關(guān)量的輸入、輸出限制水泵電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、切換、停止和故障的報(bào)警等，水泵的轉(zhuǎn)速、水壓等模擬量則由PLC、PID調(diào)整器和變頻器來限制。PLC模擬量輸入檢測(cè)模塊輸入由液位傳感器和壓力傳感器檢測(cè)的液壓和用戶管網(wǎng)水壓轉(zhuǎn)換的壓力、液力限制信號(hào)，再將此兩變送器信號(hào)經(jīng)過PLC內(nèi)置PID模塊進(jìn)行PID運(yùn)算輸出的4~20mA的限制信號(hào)。由于壓力和轉(zhuǎn)速的平方成正比，水流量和水泵的轉(zhuǎn)速成正比，設(shè)定變頻器的下限頻率（如15HZ），則在下限頻率15HZ到額定基頻50HZ之間，水泵運(yùn)行頻率和電壓成正比，也就是說和調(diào)頻器輸入頻率成正比，將PID運(yùn)算后的限制信號(hào)通過PLC輸出，進(jìn)而限制變頻器的輸出頻率來調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速，達(dá)到用戶管網(wǎng)出水水壓限制。高層用戶管網(wǎng)給定水壓高層用戶管網(wǎng)給定水壓PLC水泵電機(jī)電控設(shè)備變頻器 PLC水泵電機(jī)電控設(shè)備變頻器液壓液壓限制信號(hào)水壓水壓限制信號(hào)圖2負(fù)反饋閉環(huán)限制原理圖如圖2，由PLC、變頻器、電控設(shè)備、水泵電機(jī)以及水、液壓限制信號(hào)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋的限制系統(tǒng)。將用戶管網(wǎng)的水壓信號(hào)和蓄水池的液壓信號(hào)送到PID調(diào)整器，PID進(jìn)行采樣分析，和給定的水壓值進(jìn)行比較求出偏差，經(jīng)由PLC輸出限制信號(hào)，限制變頻器輸出頻率進(jìn)行水泵轉(zhuǎn)速調(diào)整，以消退靜差，運(yùn)用戶管網(wǎng)輸出水壓和給定值一樣。圖3為PLC輸入輸出圖，通過模擬量數(shù)字量的輸入輸出，依據(jù)cpu限制，實(shí)現(xiàn)PLC限制功能。變頻器工頻/變頻切換自動(dòng)/手動(dòng)變頻器工頻/變頻切換自動(dòng)/手動(dòng)限制液位監(jiān)測(cè)信號(hào)DI/DODI/DODI液位監(jiān)測(cè)信號(hào)DI/DODI/DODIAOAIPLC限制AOAIPLC限制器水壓檢測(cè)信號(hào)AIDI水壓檢測(cè)信號(hào)AIDIDIODIO備用選擇報(bào)警信號(hào)備用選擇報(bào)警信號(hào)圖3PLC限制輸入輸出圖以PLC為限制主體的全自動(dòng)變頻恒壓限制的二次加壓供水系統(tǒng)，當(dāng)工作時(shí)，首先1#泵啟動(dòng)，由閉環(huán)限制系統(tǒng)的反饋調(diào)整作用，頻率上升過程中當(dāng)水泵電機(jī)以某轉(zhuǎn)速運(yùn)行，此時(shí)用戶網(wǎng)管水壓和給定值保持一樣時(shí)，變頻器輸出維持恒定，則1#水泵以此速率運(yùn)行。當(dāng)用戶用水量增加運(yùn)用戶管網(wǎng)水壓值小于給定值時(shí)，通過反饋調(diào)整和PID調(diào)差是頻率器輸出頻率增加，水泵電機(jī)加速運(yùn)行直到差值減小到零，用戶管網(wǎng)出水水壓達(dá)到給定值，此時(shí)水泵電機(jī)以新的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。當(dāng)變頻器輸出頻率達(dá)到工頻（50HZ）時(shí)，用戶管網(wǎng)出水水壓假如仍舊沒有達(dá)到給定值，PLC依據(jù)壓力傳感信號(hào)，將1#泵速率調(diào)整至工頻下運(yùn)行,再通過程序依次將2#水泵啟動(dòng)，以達(dá)到恒壓限制。用水量削減時(shí)，系統(tǒng)須要進(jìn)行減泵操作，一般采納“先啟先?！钡那袚Q模式。當(dāng)變頻器工作在最低信號(hào)時(shí)，PLC先將運(yùn)行在工頻狀態(tài)的水泵停掉，從而削減用戶網(wǎng)管供水量，當(dāng)壓力最大信號(hào)和頻率最低信號(hào)仍舊存在時(shí)，PLC須要再停掉另一臺(tái)工頻狀態(tài)下的水泵，直到最終一臺(tái)水泵電機(jī)在變頻狀態(tài)下運(yùn)行。系統(tǒng)的限制程序設(shè)計(jì)起先程序此程序的設(shè)計(jì)是以PLC為中心，以恒壓狀態(tài)下水泵電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及切換水泵運(yùn)行的過程進(jìn)行程序限制起先程序PLC初始化PLC初始化給定壓力值給定壓力值A(chǔ)及其上、下限用戶管網(wǎng)壓力測(cè)量值用戶管網(wǎng)壓力測(cè)量值BYB<A下限YB<A下限增泵運(yùn)行增泵運(yùn)行YNYN減泵運(yùn)行B<A上限減泵運(yùn)行B<A上限YYN15HZNB<AN15HZNB<A增加頻率增加頻率減小頻率N50HZN減小頻率N50HZNNB=ANB=AYY電機(jī)切入工頻運(yùn)行Y電機(jī)切入工頻運(yùn)行Y穩(wěn)定頻率運(yùn)行穩(wěn)定頻率運(yùn)行圖4PLC實(shí)時(shí)限制流程圖系統(tǒng)利用PLC進(jìn)行限制，通過PID調(diào)整用變頻器達(dá)到調(diào)頻變速的目的。圖4為plc實(shí)時(shí)限制流程圖，如圖中所示給定壓力值設(shè)定了上、下限，可防止電機(jī)頻繁啟動(dòng)，亦可依據(jù)測(cè)定的用戶管網(wǎng)的壓力值和給定值得上、下限的比較，進(jìn)行減泵和增泵程序操作。然后依據(jù)上述的限制原理，進(jìn)行增加頻率、削減頻率限制水泵轉(zhuǎn)速。若出現(xiàn)故障，如變頻器故障或壓力傳感器故障時(shí)，應(yīng)用手動(dòng)進(jìn)行切換操作。結(jié)束語(yǔ)由于市政管網(wǎng)供水在用水高峰壓力較小，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)高層用戶的供水須要，利用二次加壓供水系統(tǒng)，通過抽取市政管網(wǎng)蓄入蓄水池中的水，進(jìn)行二次加壓供水，這樣便提高了小區(qū)住宅的供水的穩(wěn)定性和牢靠性，保證了在用水高峰小區(qū)樓棟