应用PLC和变频技术实现消防水系统稳高压

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关键词:摘要:本文阐述茂名石化供气站消防水稳高压系统应用PLC实现自动调节和各种控制功能,稳压泵采用变频调速技术进行自动稳压,使用效果和节能效果明显。摘要:本文阐述茂名石化供气站消防水稳高压系统应用实现自动调节和各种控制功能,稳压泵采用变频调速技术进行自动稳压,使用效果和节能效果明显。关键词:稳高压系统、泵、PLC、变频器、PID、A/D一、前言根据要求,茂...
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  • 摘要:本文阐述茂名石化供气站消防水稳高压系统应用PLC实现自动调节和各种控制功能 ,稳压泵采用变频调速技术进行自动稳压,使用效果和节能效果明显。

摘要:本文阐述茂名石化供气站消防水稳高压系统应用实现自动调节和各种控制功能,稳压泵采用变频调速技术进行自动稳压 ,使用效果和节能效果明显 。
关键词:稳高压系统 、泵、PLC、变频器 、PID、A/D
一、前言
根据要求,茂名石化供气站液态烃储罐区要完善消防水稳高压系统,作为独立罐区 ,经设计人员计算,需要二台22kw的离心泵作为稳压泵(一用一备),稳压泵实际工况只作稳压作用 ,正常状态低于额定工况运转 ,负载率较低,效率低。长期低效率运行,这既是对设备的加速损害也是重大的能源浪费 ,为此,供气站应用PLC实现自动调节和各种控制功能,稳压泵采用变频调速技术保护设备和节约能耗。
二 、系统要求
1、正常状态下 ,2台稳压泵至少有1台运行,可进行手动操作和相互自动切换时,不允许发生两台泵全部停止的现象 。
2、保持消防水稳高压系统管网压力在稳定值范围。
三 、系统控制原理
消防水稳高压系统要求稳压泵运转时 ,系统管网压力保持为设计稳压值P1,而现场压力传感器检测管网压力信号实际测定为P2,压力信号经变送器处理后输出一个4—20mA电流信号给PLC ,PLC接受到管网反馈模拟信号经模数(A/D)转换得到结果,与设定压力进行PID运算比较,根据ΔP(=P2-P1)值大小 ,由PLC内PID功能模块进行PID运算 ,然后数模(D/A)转换输出4—20mA电流信号给变频器,由PID运算的结果来确定输出电流量的大小以控制变频器的运转频率,改变电动机转速 ,从而达到所需求的压力。当ΔP>0时,现场压力偏高,则降低变频器输出频率 ,使电动机转速减慢,降低管网压力,ΔP减小;当ΔP<0时 ,现场压力偏低,则提高变频器输出频率,使电动机转速加快 ,升高管网压力,ΔP减小 。这样不断调整,使ΔP趋于0 ,实现现场实际压力在设定压力附近波动 ,保障压力稳定。系统结构如图一。
四 、系统控制组成
该系统主要由2台日立SJ300-300HFE变频器、1台SIEMENS S7-200型PLC、配套SIEMENS EM235扩展模块 、HITACHI A/D转换器以及接触器、操作按钮、1台现场压力变送器等组成 。用PLC实现设定压力 、维持稳高压系统管网压力、稳压泵变频调速、PID控制以及稳压泵起动 、停止、切换等各种电气控制功能;用变频器实现变频调速稳压和节能降耗功能 。



五、系统控制实现
1 、稳压泵的控制
稳压泵设有自动和手动两种控制方式,手动控制设有控制和现场两地控制启停。
1)手动工作方式:该操作方式是专门为调试水泵或自动工作方式发生故障时,为用户应急设置的一种工作方式。该工作方式完全采用最简单的启动方式 ,只有在自动失灵的情况下才采用 。
2)自动工作方式:自动方式是作为正常状态下的一种工作方式,系统通过调试运行后,一般置于自动状态下在。自动方式工作时 ,管网压力的不同变动经压力变送器反馈到中央处理器PLC中,整个消防系统都将在控制系统有效的控制下,进行多种功能的适应性工作。
a)管网压力低于0.7MPa时 ,稳压泵自动启动,保持管网压力恒定在0.60~0.75Mpa之间 。
b)正常状态,两台稳压泵自动轮换运转 ,可更改定时切换时间,管网稳压值可通过电面板上电位器进行设定更改。
c)当其中一台因维修停机或故障时,根据变频器反馈的停机或故障信号 ,PLC自动控制启停转换。
d)消防系统中的消防主泵启动 ,启动消防主泵信号同时输入稳高压系统,稳压泵自动停止 。
2、PLC的控制
  S7-200系列中CPU224/226具有32位浮点运算指令和内置PID调节运算指令等特殊功能。使用时,只需在PLC内存中填写1张PID控制参数表(表一) ,再执行指令:PID TABLE,LOOP,即可完成PID运算。其中操作数TABLE使用变量存储器VBx ,用来指明控制环的起始地址;操作数LOOP是控制环号(常数,0~7) 。编号为2、4 、5 、6、7的参数固定不变,可在PLC主程序中设定;编号为1、3 、8、9的参数具有实时性 ,须在调用PID指令时填入。


由于S7-200输入和输出为开关量,而变频器、压力变送器和振动变送器的信号为模拟量,因此EM235模块要实现A/D 、D/A转换。
六、稳高压系统效果
1、确保供气站消防水稳高压系统优质高效运行 ,增强作为A类要害部位的供气站安全保障能力,为供气站安全生产打下坚实的基础 。
2 、稳压泵变频运行功率为额定功率的15%,变频运行成功 。
3、变频器是恒功率起动(软起动) ,它在稳压泵起动时不会产生起动电流 ,因而不会产生起动电流对电机的冲击,停泵时变频器改变停泵过程时间(软降),这样可以在停泵时防止水泵水压突然降落对水泵造成的损坏。
七、结束语
通过PLC和变频技术实现消防水系统稳高压这个项目的成功实现 ,节能降耗效果明显,证实了该技术的可行可靠,可在需要稳压水系统推广使用。参 考 文 献
1 、付家才主编《工业控制工程实践技术》 化学工业出版社出版作者介绍: 卢永前 ,工程师,1972年生,1996年毕业于成都科技大学化工设备与机械专业 ,现在茂名石化供气站工作 。
联系地址: 广东省茂名市茂名石化供气站525025
电话:0668-2241881
2、赵汝庆 工程师 1971年生,1995年毕业于广东工业大学机电一体化专业
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