热水采暖系统中补水控制的改造
胡立如
山东省兖矿集团北宿煤矿
摘要:介绍了用变频器和可编程控制器改造补水控制的方法,调试步骤及安装调试注意事项,可为一般供水工程提供参考.
关键词:变频器 可编程控制器 PID 补水改造
Alteration of Water-supply Control in Warm System for Hot Water
Hu Liru
Abstract: The article introduced to use the frequency conversion machine to repair the method of the water control with the programmable logic controller reformation, adjusting to try a step, installing to adjust to try a regulation, can provide a reference for the general water supply works.
Keywords:frequency transducers PLC PID supply water a reformation
在热水循环采暖系统中,由于管路、阀门有泄漏及正常的排污,会造成水的损耗,引起管网压力下降,为了保持管网压力,使系统正常循环,补水泵就是必不可少的设备.我单位原来补水控制用的是传统的继电器接触器控制系统,用电接点压力表控制继电器,压力低时启动补水泵,压力高时停止补水泵.此种控制有很多缺点,首先是压力不稳,因水泵是间断补水,整个管网的压力就在设定的高压力和低压力之间反复波动;其次是水泵的频繁启动,对管路和水泵等设备造成了冲击,不但使水泵的密封件很快泄漏,轴承寿命缩短,还容易引起单向止回阀门失灵,使补水倒流;第三是电接点压力表易损坏,因压力不稳,仪表震动及上下限触点频繁接通、断开,使触点粘连或接触不良,造成控制失效,引起管网压力超高和过低,给安全运行带来隐患.第四是控制功能简单,两台补水泵只能有一台受压力控制,当采暖初期或者运行时失水过多,需要向管网大量补水时,都要手动启动另一台泵,当压力升高时,还要手动停止,使用很不方便.签于上述原因,于2004年对补水控制进行了改造,增加了可编程控制器(PLC)、变频器、比例积分微分控制器(PID)和压力变送器.PLC体积小、重量轻、安装方便、易编程,可以实现复杂的控制功能,在此就用其完成了两台泵的5种组合控制(1号2号工频;1号变频2号工频;1号变频1号自动投入;2号变频1号工频;2号变频1号自动投入).变频调速具有调速范围宽,平滑性高,机械特性硬的优点,是异步电动机最合理的调速方法.采用变频调速后,实现了软起动、软停机,对电机和水泵的冲击都大大减小,而且由于水泵基本上是在额定转速以下运行,更能使设备寿命大幅延长.同时水泵运行的振动和噪音也明显降低.PID控制器和压力变送器、变频器配合,可以实现精确的控制,使压力保持恒定.补水控制改造后, 经过一年多的运行,使用效果良好,整个系统实现了全自动运行,基本上不用人工干预.在采暖初期,将转换开关打到一台变频一台自动投入位置,可以快速补水,达到设定压力时,工频泵自动停止.在检修水泵时,只要将转换开关切换至一台变频一台工频位置,并将工频断路器断开,就可以从容检修.需要调整压力时,在PID上调节非常方便直观,实际运行时,偏差不超过0·01 MPa,非常稳定.而水泵也在节能状态下运行,实际频率在21~25 Hz之间变化,用机械式钳形电流表测进线电流,几乎固定在3 A.改用6266型数字钳形电流表测变频器进线电流,只有2A(电机额定电流为8·4 A),节能效果显著,完全达到了预期的目的.
1 控制原理
系统连接如图1所示(所有图中线号都是元件端子实际编号)压力变送器将管网压力信号转换为4~20 mA直流电流信号,送入PID控制器,和给定信号比较,经过P(比例)、I(积分)、D(微分)运算,同样输出4~20 mA电流信号,送到变频器频率设定端子,控制变频器输出频率,即改变了水泵转速,调节了补水量,使管网压力保持恒定.
图1 系统连接图
同时,PID控制器还输出一个高压力开关信号和低压力开关信号,送入PLC,作为另一台工频泵自动投入或退出的条件之一.PLC除了接受PID输出的高低压开关信号,还要接受变频器输出的高、低频率检测信号;变频器停止信号;及方式转换开关输入信号和启动、停止信号,按照设定的程序,控制两台泵的工作组合方式和变频器的启动、停止.所以,两台泵的工变频转换、组合工作方式及启动、停止是受PLC控制,而水泵的调速则是一个闭环的自动控制系统,不受PLC控制.

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