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广东省工人技师职务申请
评审论文
论文题目： PID控制器和失压报警
姓名：
申报技术工种名称：维修电工技师
时间：
广东省劳动和社会保障厅
标题：浅谈PID控制器和失压报警 论文摘要 ：建设节约型社会，合理开发、节约利用和有效保护水资源是一项艰巨任务。根据高层写字楼用水时间集中，用水量变化较大的特点，分析了原供水系统存在问题，水资源浪费，管网系统待完善的问题。提出以利用自来水水压供水与水泵提水相结合的方式，并配以变频器、软启动器、PLC、压力传感器、液位传感器等不同功能等传感器，根据管网的压力，通过变频器控制水泵的转速，使水管中的压力始终保持在合适的范围。从而可以解决因楼层太高导致压力不足及小流量时能耗大的问题。
关键词：恒压变频供水 PLC 自动控制
目前高层建筑的供水方式有两种：分一次供水和二次供水。一次供水在低层中是主要是由自来水公司有足够的水压直接供到用户，一般规定城市管网的水压只保证6层以下楼房的用水，其余上部各层均须 “提升”水压才能满足用水要求。以前大多采用传统的水塔、高位水箱，或气压罐式增压设备，但它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力来“提升”水量，其结果增大了水泵的轴功率和能量损耗。二次供水是在地下室有个储水池再从储水池把水供到顶层大水池，用户用水从顶层水池放下来。二次供水是很多以前的旧楼；现在新建的高楼都采用一次变频供水，一来可以减少污染二来水压稳定。
恒压供水系统为闭环控制系统，其工作原理为：供水的压力通过传感器采集给系统，再通变频器的A/D转换模块将模拟量转换为数字量，同时，变频器的A/D将压力设定值转换成数值量，两个数据同时经过PID控制模块进行比较，PID根据变频器的参数设定进行数据处理，并将数据处理的结果以运行频率的形式控制输出。PID控制模块具有比较和差分的功能，当供水的压力低于设定压力，变频器就会将运行频率升高，相反则降低，并且可以根据压力变化的快慢进行差分调节。以负作用为例，如果压力表在上升接近设定值的过程中，上升速度过快，PID运算也会自动减少执行量，从而稳定压力。供水压力经PID调节后的输出量，通过交流接触器组进行切换控制水泵的电动机。在水网中的用水量增大时，会出一台变频泵效率不够的情况，这时就需要其他的水泵以工频的开式参与供水，交流接触器组就负责水泵的切换工作情况，由PLC控制各个接触器，是工颇有同感供电或者是变频供电，按要求需要选择水泵的运行情况。
恒压供水原理图
通常有压力开关的泵，都是一些高压泵，比如往高楼上送水的泵，为了是让达到一定压力后，水泵停机，避免没有负荷但水泵也一直在那转，浪费电，同时蓄能罐的作用不会让压力立即丧失，所以不是大
PID 量用水水泵也不会启动加上有一个气压罐有维持压力的功能，只要不是大量用水在深夜不用启泵可以稳定压力不下降。
本物业公司采用的一次供水系统，上区塔楼客户是办公为主，下区裙楼客户有餐厅超市为主；分别以变频泵和两台公频泵以及一个恒压泵组成一个系统，高区的变频和公频泵功率都是7.5KW恒压泵是3KW，扬程是120米，出水流量12立方米每小时，低区的变频和公频泵功率为5.5KW恒压泵是2.2KW，扬程是90米。当用水高峰时变频泵公频泵组合启动运行，晚上用水很少时以只有运行恒压泵就可以满足用水。前一段时间因为PID控制器死机造成变频器不停机而烧坏变频器使供水压力低客户投诉，而公司重新换了水泵控制器PID以及变频器，当时为了省一些资金没有更换控制柜的一二次线路和开关等继电器，也可能因为高区用水有些地方渗漏在晚上变频也会频繁起动加压，设备是2005年按装的，用了将近有四年多，设备将进入老化更换期;加上用水量渐渐加大后，低区用水显得有些吃力，有时候三台水泵都会在用水高峰时间启动从而使变频器老化加快，水泵启动太过频繁。对于这种情况公司准备增大水泵功率来弥补高峰用水时频繁启泵现象。
对于高区晚上变频泵不停泵现象，而且PID控制器常出现黑屏情况，有时会全部显示“888888”代码。分析了可能几种原因：1.二次控制线路变压器因散热不好有损坏的情况，使变出来控制PID的直流电压会偶尔增高，PID出现自我保护切断电源。如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。2.因为新换的PID和变频器与原来控制线路有些不同更新一些功能，使有些控制线多出来没有接的地方还放在控制柜中。加上原来的施工压力反馈信号线没有加屏蔽线，会受到强电干扰压力误报也会也出现死机和黑屏。3高区晚上用水很少而变频泵却出现很少停机情况，除了一些高层卫生间感应水龙头关不严有渗水，有部分主管因施工问题有些点漏现象，还是就是气压罐里面进水过多使氮气泻漏不能维持稳定压力，变频泵也会启动不停。4.高区水泵之间的止回阀关不严出现水泵抽水短路情况,因为晚上到了深夜十二点后摸到高区的出水管有发热的情况。
针对上述几点问题，进行逐步解决。1.首先更换高区的二次控制线路和变压器，将多出来的控制线抽出对压力反馈线改为屏蔽线。减少噪声干扰的具体方法有：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上，加装防止冲击电压的吸收装置，如RC浪涌吸收器，其接线不能超过20 cm；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主回路分离；变频器控制回路配线绞合节距离应在15 mm以上，与主回路保持10 cm以上的间距；变频器距离电动机很远时（超过100 m），这时一方面可加大导线截面面积，保证线路压降在2%以内，同时应加装变频器输出电抗器，用来补偿因长距离导线产生的分布电容的充电电流。变频器接地端子应按规定进行接地，必须在专用接地点可靠接地，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装无线电噪声滤波器，减少输入高次谐波，从而可降低从电源线到电子设备的噪声影响；同时在变频器的输出端也安装无线电噪声滤波器，以降低其输出端的线路噪声。2.在电柜后门变频器部位加装两个小排气扇来解决散热问题。变频器冷却风扇的寿命受陷于轴承，大约为10000～35000 h。当变频器连续运转时，需要2～3年更换一次风扇或轴承。为了延长风扇的寿命，一些产品的风扇只在变频器运转时而不是电源开启时运行3.检查高区水泵之间出水口的止回阀，对回不到位的阀进行维修和更换使出水不能从止回阀回到另一台泵中。4.放出气压罐中的水，并更换里面的气囊重新加氮气。造成气囊损坏可能是上限压力调过于高，把上限压力调到1.45MP。定时到楼层去检查对感应的水龙头及时维修和更换电池，这样也可以减少水资源的浪费。另外对于连续运行的变频器，可以从外部目视检查运行状态。定期对变频器进行巡视检查，检查变频器运行时是否有异常现象。通常应作如下检查：(1)环境温度是否正常，要求在-10℃～+40℃范围内，以25℃左右为好；
(2)变频器在显示面板上显示各种数据是否正常；(3)显示面板上显示的字符是否清楚，是否缺少字符；(4)用测温仪器检测变频器是否过热，是否有异味；
(5)变频器风扇运转是否正常，有无异常，散热风道是否通畅；坏了及时更换。(6)变频器运行中是否有故障报警显示；发现及时针对处理。(7)检查变频器交流输入电压是否超过最大值。极限是418V(380V×1.1)，如果主电路外加输入电压超过极限，即使变频器没运行，也会对变频器线路板造成损坏。晚上用电负荷少电压就会升上去，可以手动减少配电房的无功补偿。
水泵房离电房值班室比较远，有没有固定的巡查时间，为了更完善供水系统的准确性，在高、低区压力表上接上失压报警控制装置。可以在水泵失压时马上做出反应使供水的质量更加可靠，尽量减少客户的投诉。下图的大至原理是这样：当高、低区有压力低于设定下限压力时，这时压力开关触点发出信号经过时间继电器延时几秒钟，警铃得电，发出报警声音。同时也利用浮球液位控制器加装了水泵房若市政水浮球失灵满水报警，因为本部门重要电器设备中央空调、变压器等都在负三层，以杜绝水淹没设备重大事故出现。改装维修后,PID控制器运行比较正常,一个月偶尔会出现一次黑屏不会象以前一样每天会出现两三次黑屏故障,而且散热效果比较好,没有再出现变频器损坏情况.,高区用水晚上只要没有人用水会在后半夜停泵压力维持相当一段时间。(附失压报警图)
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