设计、安装、运行变频恒压供水系统分析优秀PPT.ppt

变频器应用 2023年4月2日项目五项目五设计、安装、运行变频恒压供水系统设计、安装、运行变频恒压供水系统 变频器应用崇德尚技崇德尚技崇德尚技崇德尚技 博学精工博学精工博学精工博学精工变频器应用 项目导入项目导入 变频恒压供水系统已在国内很多实际变频恒压供水系统已在国内很多实际的供水限制系统中得到应用，并取得稳定牢的供水限制系统中得到应用，并取得稳定牢靠的运行效果和良好的节能效果。经实践证靠的运行效果和良好的节能效果。经实践证明该系统具有高度的牢靠性和实时性，极大明该系统具有高度的牢靠性和实时性，极大地提高了供水的质量，并且节约了人力，具地提高了供水的质量，并且节约了人力，具有明显的经济效益和社会效益。有明显的经济效益和社会效益。本项目就是运用变频器和本项目就是运用变频器和PLC，对变，对变频恒压供水系统进行自动限制。频恒压供水系统进行自动限制。变频器应用 任务描述任务描述 项目背景：项目背景：某市自来水网储水水池，接受凹凸水位某市自来水网储水水池，接受凹凸水位限制器限制器EQ来限制注水阀来限制注水阀YV1，自动把水注满，自动把水注满，水位低于高水位，则自动往水池注水。该水网水位低于高水位，则自动往水池注水。该水网储水水池的供水，运用生活用水和消防用水共储水水池的供水，运用生活用水和消防用水共用三台泵，平常电磁阀用三台泵，平常电磁阀YV2处于失电状态，关处于失电状态，关闭消防管网，三台泵依据生活用水的多少，按闭消防管网，三台泵依据生活用水的多少，按确定的限制逻辑运行，维持生活用水低恒压。确定的限制逻辑运行，维持生活用水低恒压。当有火灾发生时，电磁阀当有火灾发生时，电磁阀YV2复电，关闭生活复电，关闭生活用水管网，三台泵供应消防用水运用，并维持用水管网，三台泵供应消防用水运用，并维持消防用水的高恒压值。火灾结束后，三台泵复消防用水的高恒压值。火灾结束后，三台泵复原为生活供水所运用。原为生活供水所运用。变频器应用恒压供水系统图变频器应用变频器应用 任务描述任务描述 限制要求：限制要求：1）生活供水时，系统低恒压值运行，消防供水）生活供水时，系统低恒压值运行，消防供水时高恒压运行；时高恒压运行；2）三台泵依据恒压须要，实行）三台泵依据恒压须要，实行“先开先停先开先停”原原则接入和退出；则接入和退出；3）在用水量小的状况下，假如一台泵连续运行）在用水量小的状况下，假如一台泵连续运行时间超过时间超过h，则要切换下一台泵，避开某一台，则要切换下一台泵，避开某一台泵工作时间过长；泵工作时间过长；4）三台泵都要软启动；）三台泵都要软启动；5）要有完善的报警功能；）要有完善的报警功能；6）对泵的限制要有手动限制功能，以便应急或）对泵的限制要有手动限制功能，以便应急或检修时运用。检修时运用。变频器应用 任务分析任务分析 1、变频恒压供水系统的限制线路的安装、变频恒压供水系统的限制线路的安装 1）了解恒压供水系统及）了解恒压供水系统及PID限制的工作原限制的工作原理；理；2）确定）确定PLC的的I/O端子安排，绘制主电路端子安排，绘制主电路及及PLC接线图；接线图；3）选择）选择PLC及其他元器件，并对主要元件及其他元器件，并对主要元件进行检测；进行检测；4）绘制元器件分布图，安装元器件，完成）绘制元器件分布图，安装元器件，完成电控板的接线；电控板的接线；5）依据线路检测步骤，对完成的电控板线）依据线路检测步骤，对完成的电控板线路进行检测。路进行检测。2、编写变频恒压供水系统的、编写变频恒压供水系统的PLC限制程序；限制程序；3、对变频恒压供水系统进行运行与调试。、对变频恒压供水系统进行运行与调试。变频器应用学问技能目标：学问技能目标：1、了解变频恒压供水的过程及、了解变频恒压供水的过程及PID限制限制原理；原理；2、娴熟完成变频器与、娴熟完成变频器与PLC限制系统的限制系统的接线；接线；3、进一步训练变频器与、进一步训练变频器与PLC应用程序应用程序的编写。的编写。素养目标：素养目标：6S教化，良好职业操作规范，良好的教化，良好职业操作规范，良好的团队合作，解决问题的实力。团队合作，解决问题的实力。变频器应用识读线路图按图选择器件并检测元器件布局、安装、连接线路检查变频器参数设置，编写PLC限制程序，写入程序到PLC调试运行是 任务实施流程：任务实施流程：1.相关学问的学习相关学问的学习2.任务准备（资料、操作工任务准备（资料、操作工具等）具等）3.任务实施任务实施4.学问拓展学问拓展变频器应用变频恒压供水机组变频恒压供水机组概述概述变频恒压供水机组是一种对水泵机组进行转速调整从而实现恒压变量供水的智能型机电一体扮装置，该设备由压力传感器(或远传压力表、电接点压力表)、变频器、可编程限制器、限制回路、水泵、气压罐及其他附件组成，可通过限制水泵的转速实现恒压变量供水，具有压力平稳、节能显著等优点。变频恒压供水机组可以依据用户的要求选择多种附加功能。学问学习学问学习变频器应用变频恒压供水机组的变频恒压供水机组的特点特点接受变频恒压可编程限制，可满足用户多种需求无级变速运行，节能效果显著可保持给水系统压力恒定，工作压力按需设定接受变频器启动和停泵，无启动电流，延长水泵寿命实现无人值守，PLC限制智能化运行有效防止水锤，延长管路管件寿命结构紧凑，占地少，投资小，施工期短，不需水塔或高位水箱供水牢靠性高，对过流、过欠压、水位过低及变频器故障可自行推断处理，具有完备的电气平安爱护及电机故障跨越功能变频器应用变频恒压供水机组变频恒压供水机组应用范围应用范围高层建筑、城镇居民小区、企事业等生活用水各种类型的工业用水各种水厂、污水处理厂、农业排灌站等供水系统空调冷热水循环系统锅炉恒压补水系统各类旧有供水系统的改造变频器应用变频恒压供水机组变频恒压供水机组原理原理变频恒压供水机组的原理来自于水泵比例律，而水泵比例律是由水泵的相像律推导而来的水泵的相像律：变频器应用图中显示全速运转n1与变速转速n2时，水泵的性能曲线。假设我们将Qb与Hb作为水泵额定参数，在系统需水量为Qa时，从上图n2曲线我们可以看出，转速下降为n2时，照旧可以保证系统压力Hb，但从功率曲线可以看出此时与n1转速时的功率差P=Pa-P，即节约的电能，H可看作是节约的无用扬程，由此可知，利用变频限制可实现稳压和省电的功能。变频器应用变频恒压供水工作模式简介变频恒压供水通常有两种工作模式：1.变频泵固定工作模式：投入：当用水量小于一台泵在工频恒压条件下的流量，由一台变频泵调速恒压供水；当用水量增大时，变频泵的转速上升，当变频泵转速上升到工频转速，而用水量进一步增大，由变频供水限制器自动启动一台工频泵投入，该工频泵供应的流量是恒定的(工频转速恒压下的流量),其余各并联工频泵按相同的原理投入。退出：当用水量下降，变频调速泵的转速下降，当频率下降到零流量的时候，变频供水限制器发出一个指令，自动关闭一台工频泵使之超出并联供水。为了削减工频泵自动投入或超出时的冲击（水力的或电流的冲击）。在投入时，变频泵的转速自动下降，然后渐渐上升以满足恒压供水的要求。变频器应用变频恒压供水工作模式简介2.变频循环软启动工作模式投入：在这种供水模式中，当供水流量小于变频泵在恒压工频下的流量时，由变频泵自动调速供水，当用水流量增大，变频泵的转速上升，当变频泵的转速上升到工频转速，由变频供水限制器限制把该台水泵切换到由工频电网干脆供电(不通过变频器供电)变频器则另外启动一台并联泵投入工作。随着用水流量接着增大，其余各并联泵均按上述相同的方式软启动投入。退出：当用水流量减小，各并联工频泵按次序关泵退出，并且泵退出的依次按先投入先关泵退出的原则由变频限制器单板计算机限制。变频器应用 PID限制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简洁、稳定性好、工作牢靠、调整便利而成为工业限制的主要技术之一。PID限制算法可以通过计算机软件编制，由于软件系统的敏捷性，还可以进行修正和完善，从而使数字PID具有很大的敏捷性和适应性。PID调整是：Proportional(比例)，Integral（积分）,Differential（微分）PID限制的基本原理与在恒压供水中的应用变频器应用PID算法：在连续限制系统中接受的PID限制规律为P(t)控制量Kp比例增益e(t)系统的控制偏差Ti积分时间常数Td微分时间常数变频器应用变频器应用恒压供水系统的构成恒压供水系统的构成接受可编程限制器（PLC）与变频调速装置构成限制系统.变频恒压供水限制系统框图变频器应用由图可知，变频器有两个限制信号：目标信号和反馈信号。（1）目标信号XT。即给定VRF上得到的信号，该信号是一个与压力的限制目标相对应的值，通常用百分数表示。目标信号也可以由键盘干脆给定，而不必通过外接电路来给定。（2）反馈信号XF。是压力变送器SP反馈回来的信号，该信号是一个反映实际压力的信号。变频器应用 PID调整原理方框图 下图所示为变频恒压供水系统的限制框图。其限制原理是由压力传感器测得供水管网的实际压力，信号比较结果经D/A转换后限制变频器的输出频率，进而限制水泵电动机的转速以达到恒压的目的。变频器应用单泵恒压供水系统组成 变频器应用 变频器有两个限制信号：1）给定信号XT。给定信号的大小除了和所要求的压力的限制目标有关外，还和压力传感器SP的量程有关。假设用户要求的供水压力为0.3MPa，压力传感器SP的量程为01MPa，则给定值应设定为30。2）反馈信号XF是压力传感器SP反馈回来的信号，该信号是一个反映实际压力的信号。变频器应用 限制方案的确定 依据设计要求可确定限制方案为：通用变频器+PLC(包括PID)+压力传感器变频恒压限制原理图 项目实施项目实施 变频器应用恒压供水系统流程项目实施项目实施 变频器应用恒压供水系统组成(1)执行机构三台大功率主水泵、一台小功率协助水泵(2)信息检测机构压力传感器、液位传感器(3)限制机构PLC(含PID)、变频器(4)报警装置项目实施项目实施 变频器应用主电路主电路项目实施项目实施 变频器应用限制电路限制电路SA为手动/自动转换开关。SA打在1的位置为手动限制状态；打在2的状态为自动限制状态。手动运行时，可用按钮SB1SB8限制三台泵的启/停和电磁阀YV2的通/断；自动运行时，系统在PLC程序限制下运行。HL10为自动运行状态电源指示灯。对变频器频率进行复位时只供应一个触点信号，由于PLC为4个输出占为一组共用一个COM端，而本系统又没有剩下单独的COM端输出组，所以通过一个中间继电器KA的触点对变频器进行复频限制。图中的Y000Y005及Y010Y015为PLC的输出继电器的触点。项目实施项目实施 变频器应用恒压供水限制系统程序中所运用的PLC元件及其功能器件地址功能器件地址功能D100目标值T37工频泵增泵滤波时间控制D102测定值T38工频泵减泵滤波时间控制D110采样时间T39工频/变频转换逻辑控制D111动作方向M10故障结束脉冲信号D112输入滤波常数M11泵变频启动脉冲D113比例增益M12减泵脉冲D114积分时间M13倒泵变频启动脉冲D115微分增益M14复位当前变频泵运行脉冲D116微分时间M15当前泵工频运行启动脉冲D150变频运行频率下限值M16新泵变频启动脉冲D160生活供水变频运行频率上限值M20泵工频/变频转换逻辑控制D162消防供水变频运行频率上限值M21泵工频/变频转换逻辑控制D180PI调节结果存储单元M22泵工频/变频转换逻辑控制D182变频工作泵的泵号M30故障信号汇总D184工频运行泵的总台数M31水池水位下限故障逻辑D190倒泵时间存储器M32水池水位下限故障消铃逻辑T33工频/变频转换逻辑控制M33变频器故障消铃逻辑T34工频/变频转换逻辑控制M34火灾消铃逻辑项目实施项目实施 变频器应用 如上可知，系统共有开关量输入点6个、开关量输出点12个；模拟量输入点1个、模拟量输出点1个。选用三菱FX2N-32MR一台、加上一台模拟量扩展模块FX2N-4AD、一台模拟量扩展模块FX2N-2DA构成系统。整个PLC系统的配置如下图所示。主机单元FX2N-32MR模拟量输入模块FX2N-4AD模拟量输出模块FX2N-2DAPLC系统组成恒压供水限制系统PLC系统选型系统选型项目实施项目实施 变频器应用系统的电气限制总框图 变频器应用水泵机组的选型 水泵机组的选型一是要确保平稳运行；二是要常常处于高效区运行，以求取得较好的节能效果。依据要求，接受由上海熊猫机械（集团）有限公司生产的3台55kw的150SFL160-20X4型主水泵机组。其他主要元器件的选型变频器应用 PLC的选型 PLC是整个变频恒压供水限制系统的核心，它要完成对系统中全部输入号的采集、全部输出单元的限制、恒压的实现以及对外的数据交换。依据要求选择三菱FX2N-32MR型PLC。变频器应用变频器的选型 变频器是依据其限制的电机的功率选择的，这里依据要求及便与PLC通信选择如下变频器：三菱FR-A540-55K型变频器,功率为55Kw。变频器应用 压力传感器的选型 压力传感器是用来采集水压而构成闭环限制系统必不行少的一环，依据要求选:YTZ-150电阻远传压力表和XMT-1270数显仪实现压力的检测、显示和变送。压力表测量范围01Mpa，精度1.0；数显仪输出一路420mA电流信号给PLC的扩展模块。变频器应用液位传感器的选择 液位传感器是限制水池水位，防止电机空转。据要求可选:浮球式液位计 变频器应用恒压供水限制系统PLC及扩展模块外围接线图火灾时，火灾信号SA1被触动，X000为1。水位上下限信号分别对应为水位上下限信号分别对应为X001、X002，它们被水沉，它们被水沉没时为没时为0，露出时为，露出时为1。项目实施项目实施 变频器应用PLC程序设计程序设计 程序包括三部分：主程序、子程序和中断程序包括三部分：主程序、子程序和中断程序。程序。系统初始化的一些工作放在初始化子程序系统初始化的一些工作放在初始化子程序中完成；中完成；定时中断程序用来实现定时中断程序用来实现PID限制的定时采样限制的定时采样及输出限制；及输出限制；主程序包括泵切换信号的生成、泵组接触主程序包括泵切换信号的生成、泵组接触器逻辑限制信号的综合及报警处理等；器逻辑限制信号的综合及报警处理等；生活及消防双恒压的两个恒压值是接受数生活及消防双恒压的两个恒压值是接受数字方式干脆在程序中设定的。生活供水时系统字方式干脆在程序中设定的。生活供水时系统设定值为满量程的设定值为满量程的70%，消防供水时系统设定，消防供水时系统设定值为满量程的值为满量程的90%；本系统中本系统中PID限制中仅用了比例和积分限制，限制中仅用了比例和积分限制，其回路增益和时间常数可通过工程计算初步确其回路增益和时间常数可通过工程计算初步确定，还需进一步调整以达到最优限制效果。定，还需进一步调整以达到最优限制效果。项目实施项目实施 变频器应用主程序流程图主程序流程图 项目实施项目实施 变频器应用加泵流程图加泵流程图项目实施项目实施 变频器应用减泵流程图减泵流程图项目实施项目实施 变频器应用图4-53双恒压供水系统程序图项目实施项目实施 变频器应用VAS变频恒压供水机组下面将以我司VAS系列产品为例，为大家简洁介绍变频恒压供水机组的型号、结构、主要配置(下图为我司VASL实物图)学问拓展学问拓展变频器应用VAS变频恒压供水机组型号介绍交互与并列的含义：交互：至少有一台备用泵，不行能全部并联泵同一时间全部处于运行状态。并列：不存在确定意义上的备用泵，系统须要时，全部并联泵均可同时处于运行状态。因此，一般提及“几用几备机组”是指交互运行的机组而言。变频器应用VAS变频恒压供水系统流程图变频器应用VAS变频恒压供水系统工作过程通过压力传感器检测罐体压力，压力电信号经过自动限制电路识别、放大，限制接触器动作，从而使水泵依据罐体内压力变更，自动运行和停止，达到自动供水的目的。工作过程：水泵启动，将水通过止回阀注入罐体，从而使罐体内压力增大，当压力达到所设定压力上限时，压力自动限制器自动关闭水泵，使水泵停止运行。由于供水罐体内压力高于供水管网压力，所以能自动降压供水，当压力减小到设定压力下限时，自动限制水泵启动，自动向供水罐内注水，如此往复，使设备不停供水，全自动运行。变频器应用VAS变频恒压供水机组变频恒压供水机组结构示意图结构示意图变频器应用VAS变频恒压供水机组标准配置水泵(依据供水系统所需扬程流量选择水泵型号与台数)电控柜(依据水泵型号、台数、变频运行方式选择)变频器(包含于电控柜中)远传压力表(考虑到仪表的匹配性,该项与电控柜同时选购)一般压力表(上仪四厂)压力罐(意大利Zlimet)阀门(止回阀/闸阀/弹性减振接头等)管路(出水总管一套)底座(接受碳钢焊接整体底座)其他管路附件变频器应用压力罐是承压容器的一个分支，它具有压力容器的一切特征。压力罐的种类繁多，要选择合适的供水压力罐，必需对压力罐进行正确的分类。按承压壳体的材质可分为碳钢、合金钢、不锈钢压力罐，这些压力罐在供水设备上都有应用，但最常用的是碳钢材质。按供水机理可分为补气式供水压力罐、囊式供水压力罐、隔膜式供水压力罐。下面将简要介绍此三种压力罐及其区分。压力罐的供水原理都是相同的，依据都是波马定律：P1V1=P2V2，确定质量的压缩气体是气压供水设备正常工作的基础。我司一般接受碳钢隔膜式压力罐。变频器应用补气式压力罐补气式压力罐补气式压力罐工作原理如图所示，当压力罐内没有水时，限制器启动水泵往压力罐内注水，水位上升，罐内的空气被压缩，压力上升，当水位上升到A点时，限制器限制水泵停机。当用户用水时，罐内净水在压缩空气的作用下向用户供水，随着罐内水量削减，压力下降，当水位下降到B点时，电脑限制器启动水泵向罐内和管网注水，这样反复动作达到了自动向用户加压供水的目的。补气式压力罐必需有补气装置锅炉定压补水不行运用补气式压力罐，因在高温下水中的溶解氧对钢铁的腐蚀性极强，会大大缩短锅炉的运用寿命。变频器应用囊式压力罐囊式压力罐将一个大小比例合适的充溢空气的胶囊安装在压力罐内，就叫做囊式压力罐，加装气囊的主要用途是防止罐内的空气溶解于水，以致压力罐失去作用。除了造价高，与一般压力罐没有任何区分，现在大厂家早已不生产这种压力罐了，一个造价几十元的自动补气装置就完全取代了这种胶囊的作用，而且经一般压力罐送出的水又成了富氧水。变频器应用隔隔膜膜式式压压力力罐罐隔膜式压力罐内装整体胶囊，胶囊大小与罐容积相同，水存在胶囊内，不与罐壁接触，胶囊与罐壁之间充溢压缩空气，往罐内注水时，胶囊膨胀，压缩空气被再次压缩，压力上升，水泵停机后，压缩空气挤压胶囊，将囊内的水供应用户，同时压缩空气体积膨胀，压力减小，待压力下降到设定的最低压力时，水泵再次启动，如此往复。变频器应用隔膜压力罐的选型隔膜压力罐的选型1.确定最大小时用水量QQ最大小时用水量(m3/h)m用水人数qr用水量标准(升/人日)T用水时间(小时)一般取24小时变频器应用隔膜压力罐的选型隔膜压力罐的选型2.确定气压给水设备最低工作压力P1和最高工作压力P2P1罐内气体最低工作压力(MPa)h1水池最低水位至建筑物最高点的垂直差(m)h2管网沿程损失(m)h3管网局部损失(m)h4最不利用水点的流出水头(m)h5消防需加水头(m)(如须要消防功能时)102换算系数1Mpa102mH2OP2最高工作压力(MPa)最低工作压力与最高工作压力之比，即P1/P2，一般取0.650.85变频器应用5隔膜压力罐的选型隔膜压力罐的选型3.依据Q和(P1+P2)/2选择配套水泵选定水泵的扬程为H，流量为qb，当H=(P1+P2)/2时，qb1.2Q变频器应用隔膜压力罐的选型隔膜压力罐的选型4.依据水泵的流量，确定气压水罐调整水容积VsVs给水系统所需气压罐调整容积(m3)C平安系数，一般取1.01.3qb工作水泵计算流量(m3/h)即工作泵组中最大一台水泵在H=(P1+P2)/2时的流量，且该流量应在水泵性能曲线的高效区内。变频器应用隔膜压力罐的选型隔膜压力罐的选型5.确定气压水罐型号V总气压水罐容积(m3)气压水罐容积系数取1.05气压水工作压力之比，取值与计算P2时应一样依据气压水罐的总容积V总及最高工作压力P2，比照气压罐样本，确定气压水罐的规格，使V0V总，如一台罐不能满足要求，可用多台罐组合，使V0V总，再依据P2选定气压水罐的工作压力等级。变频器应用浮球开关浮球开关供水系统中可增设浮球开关，当进水池水位上升或下降到确定值时(该水位值可设定)，浮球开关向限制器发出信号，限制水泵的启停。变频器应用接受变频调速恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资量，运行的经济性，还是系统的稳定性、牢靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有明显的节能效果。变频器应用简答题：归纳总结变频恒压供水系统的工作原理。学问巩固：变频器应用