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电气自动化在恒压供水中的应用

发表时间：2021/4/9 来源：《文化研究》2021年4月下作者：张丽光

[导读] 文章从恒压供水的角度出发，在对相关概念及系统功能加以说明的基础上，围绕电气自动化的应用方向与策略展开了讨论，希望能使相关人员受到启发，为日后类似项目的推进助力。

山西省原平市自来水有限公司张丽光 034100

摘要：文章从恒压供水的角度出发，在对相关概念及系统功能加以说明的基础上，围绕电气自动化的应用方向与策略展开了讨论，希望能使相关人员受到启发，为日后类似项目的推进助力。
关键词：PLC；恒压供水；电气自动化
        前言：作为供水通用设备的水泵，其电耗在供水总成本中占比极大，对变频器和PLC进行结合，确保数据能够被直接传送给上位机的系统，以出厂管网所表现出压力变化情况，经由变频器对水泵转速进行调节，使管网压力始终处于合理范围内，对恒压供水目标达成有重要意义。事实证明，基于电气自动化所开展供水作业，既能够使用户需求得到满足，又与当今社会所倡导节能降耗理念相契合。
        1恒压供水介绍
        恒压供水指的是供水企业以用户需求得到满足为前提，最大程度保证出水管网水压处于恒定状态。要想使该设想成为现实，关键是要引入电气自动化相关技术，例如，基于PLC对变频器所输出频率以及水泵转速加以调整，确保二者与压力预设值和反馈信号相符。
        2电气自动化的应用
        2.1恒压供水系统分析
        基于电气自动化所设计恒压供水系统，工作人员可经由上位机和现场面板，对水泵、变频器的运行情况进行准确了解。
        将压力传感器加设于出厂管网的目的，主要是保证出口压力信号能够被尽数转变成符合PLC输入模块计算要求的标准信号，通过对比计算所得数据和预设压力参数的方式，对调节参数加以确定。随后，经由输出模块向变频器进行输送，保证变压器对水泵转速所具有控制功能可得到充分发挥，在调节供水量的基础上，确保供水管网压力始终和预设压力一致[1]。如果出现仅凭一台水泵无法满足用水需求的情况，工作人员可借助PLC输出模块对其他水泵进行启动。
综上，电气自动化的作用，主要是赋予供水系统利用PLC对变频器频率、水泵开启数量加以控制的功能，真正做到恒压供水。其特点可被概括为：输入电机频率、电压与供水负载密切相关。
        2.2恒压供水系统设计
        该系统分为上位机/下位机/通讯设备/在线仪表/输出输入模块，下文将进行详细介绍，供相关人员参考。
        上位机对计算机进行了使用，具有极高的自动化水平，既能够自动完成工作任务，又可使仪表参数和设备状态得到实时显示，工作人员只需设定或调整参数，保证变频器频率始终处于可控状态，便可经由自动调节水压的方式，达到恒压供水的目的。另外，该系统还创造性的加入了电器保护、数据记录和水量统计等诸多有实际意义的功能。系统下位机所采用设计方案为PLC+输出输入模块，随着PLC的加入，下位机表现出了更好的扩充性和编程性，其便于组装及使用的优势，同样不容忽视。经由通信适配器联结上下位机，由上位机控制系统运行，对流量/出厂压力/水池水位/水泵状态进行检测，而下位机的作用，主要是向上位机提供经过收集和处理的实时参数。

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        恒压供水往往要先对1#泵做变频启动处理，保证其频率由0逐渐增加，如果其频率已经增加到50Hz，但出厂水压仍与设定值存在一定差距，则需要对2#泵进行工频启动，通过更改变频器频率的方式，延后供水开始时间。若仍存在水压不足的问题，该系统将顺次启动剩余水泵。
        未实现电气自动化的恒压供水系统，应对水压过高问题的方式为先终止变频泵运行，再经由工频运行将变频器向相关水泵进行切换，以此来达到调节的目的。从理论上说，该方式较直接切工频更加有效，但极易使泵组出现频繁启停的情况，进而导致其使用寿命被压缩。本文所研究系统，则选择了直接终止工频泵运行的方式，将调节工作交由变频器负责，这也决定了只要工作人员保证所设置参数合理，便可通过无冲击切换泵组的方式，赋予水压过渡环节有更好的稳定性，有效解决了水压过低或波动幅度过大导致的短时缺水问题，供水品质自然能够得到提高。
        此外，远程无线控制系统也是需要引起重视的部分。该系统借助无线信号收发器，对液位传感器、压力传感器与温度传感器进行连接，在实时监控液位、压力和温度数据的基础上，经由PLC对报警器加以控制，确保即便有故障出现，系统也可第一时间发出报警信息，并通过压力传感器进行恒压控制，避免管道由于压力不稳而发生泄漏问题，在优化冷却效果的同时，使资源利用率得到显著提高。
        2.3其他应用要点
        2.3.1水泵运行方式
        可被用来控制水泵运行的方式有两种，分别是手动控制和自动控制。手动控制需要工作人员通过按下按钮的方式，更改水泵启停状态，该方式往往出现在变频器故障或水泵检修场景中。自动控制先要将自动开关闭合，对1#水泵电机做通电处理，在变频器频率上升的同时，由传感器将标准信号传送给调节器，通过计算并对比预设参数的方式，获得变频器所需调节参数。如果存在压力不足的情况，可将变频水泵向工频水泵进行切换[2]。用水量显著减少时，按照开启顺序依次调节水泵，结合调节器所提供参数，为系统长期且平稳的运行提供保障。如果有瞬时停电故障出现，系统将立即停止水泵运行，直至电源供电恢复正常，再进行接下来的工作。作为恒压供水系统基础功能的自动变频，通常要借助电气自动化得以实现，其作用主要是确保水泵启停及循环变频过程均处于可控范围内。
        2.3.2科学检修方案
        要想延长水泵使用寿命，关键是在系统供水稳定且状态正常的前提下，定期停运某台水泵并进行检修。由于该系统有强制启动备用水泵的功能，因此，即便有水泵处于停运状态，仍然能够做到恒压供水。另外，设计人员考虑到轮休对水泵性能维护的重要性，遂决定增加软件备用相关功能，并对使用周期进行科学设定。
        结论：综上，基于电气自动化所设计恒压供水系统，具备以预设值为依据对水泵加以调整，确保管网压力大致恒定的功能，以用户需求得到满足为前提，在保证系统可靠性的基础上，避免出现能源被浪费的情况，其现实意义不言而喻。
参考文献：
[1]唐焱明,刘光亚.基于PLC楼栋恒压供水装置的设计与实现[J].船电技术,2020,40(06):24-29.
[2]葛笑寒.基于变频器的恒压供水控制系统故障分析与处理[J].轻工科技,2019,35(02):48-49.