徐海，刘启录
摘要：本文通过对PLC控制下的变频调速恒压供水系统的介绍，说明矿区供水系统不仅可实现恒压供水，消除水压波动，而且还能节约大量电能，减轻工人的劳动强度。
关键词：PLC；变频调速；恒压供水
中图分类号：TM921.51文献标识码：B
我矿原生产、生活用水靠两台QJ200-104/8-25kW型深井潜水泵提供，自耦减压启动，自动能力差。由于供水区域大，用水不均衡，管网压力不易掌握，造成维护量大，耗能高。因管网压力不能控制，常常出现三楼以上供不上水，水泵长期在满负荷下工作，导致使用寿命缩短，每年都因水泵烧毁而更换一二台，同时因深水泵更换周期长，严重影响了生活和生产。为此，对整个供水系统进行了改造，选用了变频器结合PLC多台水泵控制，实现了全矿恒压供水。
一、改造方案
从节水方面考虑，我矿直接从附近电厂的供水管路上开口取水，自建-800m3储水池，选用三台功率各11kW的KQL80-200A立式水泵，一台18.5kW消防泵（为工频状态下火灾备用泵）。正常时为三台水泵工作（见图1）。从供水质量及技术上考虑，选用ABB公司生产的ACS401001623变频器一台，以使每台水泵均可自动实现软启动及稳态时的压力控制。每台水泵前后加止回阀，防止回流水，总进水管处加装电动碟阀，以实现水位自动控制。选用一台PLC，以完成三台电机瞬时自动投入和切除。
二、系统实现功能
1．全自动平稳切换，恒压控制
管网总出口TKGE1F2DMXP270型压力传感器将电控部分和水泵组联系起来，构成一闭环实时控制系统（见图2），根据传感器检测到的信号，不断调整三台水泵的投入和退出。
当用水量不大时，一台水泵在变频器的控制下稳定运行；用水量大，变频器全速运行也不能保证管网的压力稳定时，管网压力处于设定的压力下限，PLC自动将原工作在变频状态下的水泵投入工频运行，同时将备用泵用变频器启动后投入运行，以加大管网的供水量，保证压力稳定。若此时仍出现压力下限信号，则将运行在变频状态下的第二台水泵投入到工频运行；如三台泵同时工频运行仍出现低压信号，则会将三台水泵全部自动关闭，变频器显示报警故障。
当用水量降低，管道压力过高，超过控制器PID上限设定值时，PLC首先将运行在工频状态下的一台水泵关闭，以减少供水量，当传感器输出的压力信号仍高出上限值，PLC将处于工频运行的另一水泵关闭，至最后只有一台水泵在变频恒压供水状态下维持正常供水量。切换动作时间短，管网压力几乎没有冲击和下降。
2．半自动运行
当PLC系统出现问题时，自动控制失灵，这时系统处于半自动状态即一台水泵在变频控制下运行，当用水量不够时，可手动投入另一台或两台水泵在工频状态下运行。
3．手动工频状态运行
当压力传感器故障或变频器故障时，为确保用水，三台水泵可分别以手动方式工频运行。由于运行状态可以人为选择，可让水泵随意处于全工频、部分工频部分变频、自动控制状态下运行。
三、效果
1．本系统构成了多台水泵自动控制的最佳结构，同时变频器的使用避免了变频与工频在切换时的瞬时压力和电流冲击。
2．效益分析
(1)水泵实现了实时闭环控制，在满足供水量的前提下，以最小的电流运行，节能效果明显，节电率高达50%，每年节电量10.50万kW"h，节电费5.25万元（以0.5元／kW"h计算）。两年即可收回全部投资。
(2)自动程度的提高，减轻了工作强度，降低了维修费用，新旧系统比较见表1。
表1
(3)水泵的软启动克服了电动机硬启动时大电流的冲击，延长了电机使用寿命。同时配合水池水位自动控制，无须人工操作，减轻了劳动强度，提高了自动化水平，更重要的是保证了生活及生产供水。