摘要：本文介绍了某炼钢厂对供水系统的要求，分析了传统的供水系统存在的缺陷。为了从根本上解决长期存在的问题.提高系统的安全性和经济性，采用PLC与变频器构成的恒压变频供水系统来进行改造，改造后效果良好，供水系统安全、稳定。
0引言
为了保持衡阳钢管有限公司炼钢分广的炼钢循环供水系统供水的稳定性，通过75kW6台水泵（3开3备）加压供水和700t事故水塔连网，作为稳定该区域水压之用，同时，作为线路突发性故障停电时提供备用循环水。原系统采用多泵定速运行，节流调节流量，以达到水压恒定。这种方式在运行中存在以下问题：
1）由于靠节流调节且动作频繁，运行中常发生调节阀门卡涩、漏流和机构损坏等故障而不能正常运行。
2）由于靠人工操作，存在调节滞后，整个系统稳定性不变，自动化程度低，使事故水塔的溢水管经常排水造成水资源浪费。
3）泵定速运行，不仅造成电能的浪费，而且由于泵长期高速运行，易使轴承损坏，影响泵的使用寿命。
4）多年来事故水塔的水位（即贮水量）不能得到可靠保证，曾出现了突发性电网故障。由于事故当时水塔的贮水量大约为200t左右，造成炼钢电炉损坏，给工厂带来了直接和间接的损失。因此，为了使事故水塔既能保持高水位，同时又为炼钢循环水提供恒压供水，因而对加压泵房的水泵电机的控制系统进行改造就显得非常重要。
1改造方案及系统的构成
1.1改造方案
1）用两套CIMR-G5A75kW日本安川公司的变频器和压力传感器，分两组（1用1备）控制6台水泵电机，使水泵的出水压力恒定在0.42MPa。
2）用日本三菱公司的FXON-40MR的PLC作为控制单元，实现水泵的自动化控制，水泵之间的自动化切换和阀门的自动开关等，可以大幅度提高设备的自动化水平和可靠度。
3）采用泰隆集团的MTPLC-5型超声波流量计作为流量传感器。
1.2系统构成
系统构成见图1。
变频器是调速核心设备。其主要作用是，通过改变输出电源频率而对电机、水泵实现无级调速，达到随用水量变化而自动调节电机、水泵转速，使管网保持恒压的目的。另外，系统通过软硬件实现过压、过流、过热等较齐全的保护功能，以及对电机实施热启动。每台水泵均具有变频、手动等操作功能。
2工作原理
炼钢循环供水系统要求恒压，事故水塔要求贮水量为700t。当水塔塔底管网压力等于0.38MPa时，水塔的最高水位就是38m。此时，事故水塔的贮水量就是700t。因而，系统采用PLC为控制核心，通过管网上的压力传感器的压力信号4~20mA，送到数字PID控制器，进行PID运算，控制变频器的输出频率来调节水泵电机转速，自动适应水量变化。
本控制系统共2套（1备1用），每套控制3台性能相同的水泵，其中总有1台处于变频器调速状态，而其他则为工频恒速运行或停机状态。水泵电机启动由变频器软启动。PLC控制接到启动信号后，将首先判别变频器是否有0Hz信号，以此保证电机从0Hz开始启动，整个启动过程无冲击电流。水泵电机的运行切换，是根据设定的压力与压力传感器测定的现场压力差AP来控制的。当AP>0时，提高变频器的输出频率，使变频泵转速加快，实际水压提高。当AP<0时，则降低转速，使实际的压力减小，经过多次调整直至AP=0。实际压力在设定压力附近波动，保护压力恒定。采用PID控制，可以减小控制误差和缩短关系稳定时间。为了减少切换时的电流冲击，当变频器输出频率达到50Hz时，才可切换至电网。现以1号控制柜为例，水泵启动、切换流程图见图2。
如果实际压力太小，某台调速泵调整到50Hz，运行供水仍不足以使AP=0，则该台变频泵切换为工频，使下一台泵为变频工作。如果实际压力过大，本台调速泵调整到频率最小运行，f在（5~10Hz）仍不足以使AP=0，则关闭上次转换成工频的水泵，再进行调整。这样，每台水泵都在工频和变频之间切换，做到先开先停，后开后停，各泵均衡运行，合理利用资源，延长泵的使用寿命，减少维护量和维护费用。
3结束语
在调试过程中发现，由于切换时接触器吸合和释放存在着延时，水泵电机在切换至电网时会产生电流冲击，可适当使切换频率大于50Hz，这样可尽量减少冲击电流。本系统在炼钢分厂运行至今有一年，实践证明，系统运行可靠、稳定，确保了事故水塔的贮水量达到650~700t。为安全生产提供了良好的水资源，同时很大程度上降低了工人的劳动强度。由于采用变频技术，节能效果显著，年节约电费约8万元。由于实现自动控制，溢流管不会因排水而浪费自来水，年节约自来水费约1万元。因此，从节能和改善劳动环境上看，此系统具有很大的推广价值。
作者：陆秀令，阳小文
参考文献
1陈立军.PLC控制恒压变频供水系统在热网补水中的应用.自动化与仪表，2002（2）
2钟肇新，彭侃，可编程控制器原理及应用.广州：华南理工大学出版社，2001
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与SFSD23尺寸一致，只是接头不同。
流量计的选型，需要知道测量的介质、温度、压力以及安装方式，然后就知道使用哪种流量计比较合理了。
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计，通过切割磁力线来测量液体的流量的。
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