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壓力變送器組成的變頻恒壓供水系統(tǒng)在沙漠油田的應(yīng)用
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壓力變送器組成的變頻恒壓供水系統(tǒng)在沙漠油田的應(yīng)用

時間:2016-12-20 09:50:22

摘要:為滿足生活、供熱、供暖等的用水需求,利用PLC及變頻器對供水系統(tǒng)進行改造。將供水管網(wǎng)壓力變送器的壓力信號傳輸給PLC,進行PID調(diào)節(jié)改變變頻器的輸出頻率,控制水泵機組的供水流量,實現(xiàn)了自動控制和調(diào)節(jié)供水。該系統(tǒng)能根據(jù)現(xiàn)場實際用水(外輸管線壓力)自動調(diào)節(jié)水量,維持恒定水壓;同時,還能根據(jù)檢測到的清水罐液位,自動啟停水泵,具有系統(tǒng)工作穩(wěn)定、節(jié)能效果明顯、便于維修擴展、性價比高等優(yōu)點。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

石西油田作業(yè)區(qū)位于古爾班通古特沙漠腹部,生產(chǎn)基地生活給水系統(tǒng)由水源井、水處理裝置、供水控制裝置組成。原供水控制裝置驅(qū)動4臺功率為22kW的立式離心給水泵,供水能力2。矗埃埃恚常,供水系統(tǒng)的壓力設(shè)定值為0.30~0.45MPa,當出水管匯壓力低于設(shè)定的下限,2臺清水泵工頻運行;出水管匯壓力處于設(shè)定范圍內(nèi)時,1臺清水泵工頻運行;當壓力高于設(shè)定的上限壓力時,2臺清水泵停止運行。其余2臺清水泵作為備用泵。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

隨著沙漠油田滾動開發(fā),基地生活區(qū)擴大增容,為滿足生活、供熱、供暖等的用水需求,原供水控制裝置啟停運行頻繁,人員管理難度大,電氣故障逐漸增多且耗電量高。為使供水系統(tǒng)具有自動運行、恒壓供水、節(jié)約電能的性能,需要對其進行優(yōu)化改造。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

1 改造方案與功能Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
1.1 改造方案Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
采用由可編程邏輯控制器(PLC)及變頻器組成的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)可以滿足上述改造要求。系統(tǒng)由S7-200PLC、ACS400變頻器、軟啟動器、壓力變送器、液位變送器和水泵機組共同組成完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

1.2 檢測與控制Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
        1)信號檢測。在系統(tǒng)控制正常工作過程中,需要對供水管網(wǎng)的水壓信號、水池的液位信號進行檢測,以確保系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運行。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
        a)供水管網(wǎng)的水壓信號。該信號反映的是用戶管網(wǎng)內(nèi)部的水壓值,是該系統(tǒng)所有反饋信號中#重要的信號之一。該信號為模擬量,需PLC擴展模擬量模塊來接收,PLC對該值進行PID處理后,將處理后的數(shù)據(jù)傳送給變頻器,從而控制水泵轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)供水系統(tǒng)的恒壓供水。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
b)清水罐液位信號。該信號主要對水罐液位進行監(jiān)測,由PLC擴展模擬量模塊來接收。當水位達到PLC設(shè)定下限時,PLC停止水泵的工作,從而防止水罐水量不足時水泵電機發(fā)生空轉(zhuǎn),保護系統(tǒng)及電機的安全穩(wěn)定工作,同時可對水罐液位高低限進行報警。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

2)恒壓控制。恒壓供水系統(tǒng)的控制部分一般包含在供水控制柜中,主要包括PLC,變頻器,軟啟動器和電控設(shè)備。PLC通過系統(tǒng)程序匯總來自各部分的信息,并進行分析計算,從而得出對整個系統(tǒng)執(zhí)行部件的控制方案,通過變頻器、軟啟動器對水泵機組進行相應(yīng)的控制。恒壓供水系統(tǒng)的控制流程如圖1所示,該系統(tǒng)將供水管網(wǎng)上壓力變送器的壓力信號傳輸給PLC,對輸入值與設(shè)定值進行比較,通過PID調(diào)節(jié)改變變頻器的輸出頻率,控制水泵機組的供水流量,從而達到恒壓供水的目的Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

2 恒壓供水工作流程Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
變頻恒壓供水系統(tǒng)的工作流程分為系統(tǒng)啟動、PID調(diào)節(jié)、增泵運行、減泵運行四個流程。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
1)系統(tǒng)啟動。PLC執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)部程序,啟動變頻器,變頻器帶動其中工作時間#短的水泵運行,系統(tǒng)對供水水壓與壓力設(shè)定值進行比較計算,控制變頻器的輸出頻率,從而改變水泵電機的轉(zhuǎn)速。當檢測到的供水壓力值與系統(tǒng)設(shè)定值相等時,系統(tǒng)達到穩(wěn)定,此時變頻器的輸出頻率和水泵電機的轉(zhuǎn)速都達到一個固定值,這期間水泵電機工作在調(diào)速狀態(tài)。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

恒壓供水系統(tǒng)控制流程示意Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

2)PID調(diào)節(jié)。當用戶端用水量增加時,供水管網(wǎng)壓力降低,PLC根據(jù)壓力變化進行PID調(diào)節(jié),變頻器輸出頻率增加,水泵電機轉(zhuǎn)速增大同時流量增大,使供水壓力值與系統(tǒng)設(shè)定值相等。反之,當用戶端用水量減小時,系統(tǒng)通過PID運算,#終控制電機轉(zhuǎn)速減小,減小系統(tǒng)供水流量,使供水壓力值與系統(tǒng)設(shè)定值相等。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

3)增泵運行。當用戶用水量增加較多,變頻器的輸出頻率達到頻率設(shè)定上限,水泵電機滿負荷運行,系統(tǒng)供水管網(wǎng)的供水壓力仍然低于系統(tǒng)設(shè)定值,則滿足增泵條件。變頻器處于變頻固定式工作模式,此時PLC控制軟啟動器帶動4個水泵中運行時間#短的水泵啟動,使該水泵工頻運行,同時PLC接收來自壓力PID控制器的檢測信號,控制Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
變頻器的輸出頻率,改變變頻泵的轉(zhuǎn)速,重新使系統(tǒng)達到穩(wěn)定的工作狀態(tài)。如果用戶的用水量仍然增加,達到增加水泵的條件時,則繼續(xù)按上述步驟增加水泵,直到系統(tǒng)達到新的穩(wěn)定狀態(tài)為止。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

4)減泵運行。當用戶用水量減小,且變頻器的輸出頻率已經(jīng)達到變頻器頻率的設(shè)定下限時,系統(tǒng)供水管網(wǎng)的水壓仍然高于系統(tǒng)的壓力設(shè)定值,則滿足減泵條件。此時,PLC接到信號,關(guān)閉工頻運行中運行時間#長的水泵,同時PLC繼續(xù)根據(jù)壓力變送器檢測到的信號運行,控制變頻器的輸出頻率,調(diào)整水泵電機轉(zhuǎn)速,使系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)。如果用戶水量繼續(xù)減小,達到減少水泵條件時,則繼續(xù)按照上述步驟減少水泵,直到達到平衡為止。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

3 應(yīng)用效果Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
利用PLC及變頻器對供水系統(tǒng)的外輸水壓、清水罐液位進行信號監(jiān)測,控制4臺水泵的變頻運行、軟啟動以及工頻運行,實現(xiàn)了自動控制和調(diào)節(jié)供水。該系統(tǒng)能根據(jù)現(xiàn)場實際用水(外輸管線壓力)自動調(diào)節(jié)水量,維持恒定水壓,滿足生活用水、供熱、供暖的需要;同時,還能根據(jù)檢測到的清水罐液位,自動啟停水泵,具有系統(tǒng)工作穩(wěn)定、節(jié)能效果明顯、便于維修擴展、性價比高等優(yōu)點。Q1A壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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