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1、恒压供水系统控制设计1 引言在防汛抗旱救灾、完成急难险重任务中创先争优。一是全力做好防汛工作。2010年“莫兰蒂”、“凡亚比”、“鲇鱼”等5个十二级以上的强台风连续正面袭击我市，台风影响间隔时间之短、频率之高、连续之频繁为历史少见；同时，短时间的强降雨记录频现，6月23日15-18时，安溪西坪镇珠洋站3小时雨量114毫米（达百年一遇暴雨标准），南安巷仔站、洛江马甲站和南安洪濑站等雨量站点达到或接近30年一遇的暴雨标准，防汛抗灾形势严峻。面对挑战，市直水利系统各党组织和广大党员协同协作，加强监测预报预警，强化重点部位防守，加强水库科学调度，强化防汛责任制落实，在防抗第10号台风“莫兰蒂”（风力1
2、2级）、第11号超强台风“凡亚比”（风力16级）、第13号超强台风“鲇鱼”（风力17级）的正面登陆和袭击工作中，我市均实现了零伤亡，切实将台风暴雨洪涝灾害损失降到最低限度，最大限度地减轻了人民群众生命财产损失。7月23日，省委、省政府召开全省抗洪抢险救灾表彰大会，隆重表彰在抗击“6.13”特大暴雨洪灾中涌现出来的先进集体和个人，我市有1个单位、6名同志被授予“先进集体”、“先进个人”荣誉称号。在全省防抗第13号台风“鲇鱼”表彰大会上，系统有2家单位分别被授予“一等功先进集体”和“二等功先进集体”荣誉称号。二是全力应对夏秋冬连续旱情。近年来，我市接连遭遇夏秋冬连旱，2009年下半年开始的一场数十
3、年不遇的特大旱情在湄洲湾南岸地区蔓延，洛江、泉港、惠安等地水库存水严重不足，45万人生活生产用水得不到保障，福建联合石油化工有限公司、福建氯碱工业有限公司、国电泉州发电有限公司等重点工业企业高达上数百亿元工业产值的生产用水告急，企业面临停产威胁。市委常委会果断作出实施应急供水工程的决定，并下达了45天具备通水条件的任务要求。任务下达以后，工程实行24小时不间断施工，四个施工段分头推进，10个工作面同时展开，近100台施工机械不停作业，600多名施工人员顶烈日、冒风雨，连续作战。正是这样的施工强度，使得工程提前11天通水，在短短34天内完成巨大工程量，以实际行动诠释了系统党员在关键时刻能拉得出、
4、冲得上、打得赢的作风，不但为我市的经济社会发展提供了应急供水保障，也为我市的应急工作积累了十分宝贵的经验，锻炼了一支“特别能吃苦、特别守纪律、特别能战斗”的队伍，培养了一批“有吃苦精神、有专业技术、有组织才干”的综合人才，是市委“协同协作合力”在具体实践中的生动运用和深刻阐释。市委徐钢书记在福建炼化集团致市防汛抗旱指挥部感谢信中作出重要批示：“我们水利部门的同志确实干得好、能战斗、能扛得住，值得表扬。”在发展民生水利、保障改善民生中创先争优。民生水利建设项目，点多面广，时间紧迫，任务艰巨。市直水利系统坚持把是否解决涉及民生的水利问题作为检验创先争优活动成效的一把标尺，自觉把民生水利工作放到大局
5、中来思考、审视和把握，从中找到工作的切入点、结合点和着力点。进一步强化政治意识、大局意识、服务意识，深刻领会市委、市政府的工作部署，把握新形势新任务对水利工作提出的要求，从水利工作的职能特点出发开展工作，不断提高服务全局的能力和水平。按照省、市“大干150天、全力实施五大战役”总体部署，成立了以机关党员领导干部为组长的三个工作小组，分别进驻南安安溪片区、晋江石狮片区、惠安泉港片区，带领专业技术人员战斗在工程一线，以超常规的工作强度、超常规的工作手段和超常规的工作要求，迅速行动，全力以赴，做到工作中不留断档、时间上不留空隙，环环紧扣步步紧逼，克服重重困难，形成全力以赴、真抓实干的强大态势，高速推
6、进工程建设。目前96个水利工程项目按既定目标全面完成建设任务，累计完成投资8.86亿元。其中，水库、海堤除险加固以及农村饮水安全工程三大类省级为民办实事项目全部按时完工，在全省9地市水利建设进展中名列前茅，得到省水利厅领导的充分肯定。在加强水资源管理、促进经济发展方式加快转变中创先争优。坚持一手抓创新、一手抓落实，以务实的精神推进我市作为“全国水资源动态管理系统试点城市”的各项工作，通过水资源红黄蓝分区管理、水资源动态管理、节水型社会城市建设等项目，科学探索水资源管理工作。去年6月4日，我市水资源管理工作经验作为专题在中央电视台新闻联播向全国推广；6月29日，获得来泉视察的全国政协副主席阿不来
7、提?阿不杜热西提的充分肯定，并形成专题报告上报国务院，得到了温家宝总理、回良玉副总理的批示，水利部水资源司孙雪涛司长专门致信徐钢书记和李建国市长，称赞我市水资源试点经验在今年中央一号文件中得到了充分体现，“为一号文件提供了重要的理论创新和实践经验”；“山美灌区水资源优化调配支持系统”获得2010年度福建省水利科技技术二等奖。在加快水利基础设施建设、提升水利保障能力中创先争优。牢固树立“群众工作无小事”的观念，大力弘扬秉公用权、廉洁从政的良好工作作风，坚持以最广大人民的最大利益为出发点，在防汛抢险、水资源管理、水利工程建设、水环境保护、引水发电等各项工作中，系统广大党员干部充分发挥先锋模范作用，
8、抓紧建设一批控制性骨干水利工程和水资源配置工程，湄南供水二期工程、北渠节水改造工程（二期）丰泽段、金鸡新旧拦河闸南岸防洪堤工程、南安市沿海片区供水工程、安溪县坑仔口湖头镇区河道治理工程、晋南灌溉排水泵站更新改造工程等完成主体工程建设，水利对经济社会发展的保障能力进一步增强。2 恒压供水技术和优点2.1 工作原理1、原理框图：参见图一所示2、系统概述：该系统由四台大泵（22KW）与一台小泵（5.5KW）组成；PLC部分由西门子可编程控制器S7-200系列的CPU226，文本显示器TD200组成；变频器采用三菱FR-A540系列，功率22KW。用户所需的生活用水压力、消防用水压力、运行方式等参数在
9、TD200文本显示器上设定，压力传感器把用户管网压力转换为0-10V标准信号送进PLC模拟量模块EM235，PLC通过采样程序及PID闭环程序与用户设定压力构成闭环，运算后转换为PLC模拟量输出信号送给变频器，调节水泵电机转速，达到恒压供水的目的。该系统有各个泵的运行时间累计功能，通过PLC的数据区保持可以断电记忆。每次起动时先起动1#小泵，当用水量超过一台泵的供水能力时，PLC通过程序实现泵的延时上行切换，切换原则为当前未运行的大泵累计运行时间最少的先投入；当压力超过时，PLC通过程序实现泵的延时下行切换，切换原则为当前正在运行的大泵运行时间最多的先撤出。直到满足设定压力为止。追求的最终目标
10、为压力恒定。当供水负载变化时，变频器的输出电压与频率变化自动调节泵的电机转速，实现恒压供水。系统还可通过PLC的实时时钟自动定时供水，用户在TD200上设定每天最多6段（段数也可设定）定时供水，比如早上6：00到8：30，中午11：20到1：30等。系统可动态显示各种参数，如设定压力，运行压力，水位高度，运行方式，实时时间，日历，各个泵的运行时间累计（精确到秒），运行状态，故障信息等等。为了不使系统中TD200画面显得死板，在PLC程序中控制TD200中的画面定时切换，动态显示；系统还有故障自诊断功能，各泵发生过载、缺相、短路、传感器断线、传感器短路、水位下限、水压超高、水压超低、变频器故障等
11、，都会有声光报警，TD200上同时显示故障类型，通知设备维修人员处理，并可记忆故障发生时间及班次，以便追查原因及相关责任。3、工作原理：（1）手动运行时，可按下按钮起动停止水泵在工频状态下运行，完全脱离开PLC及变频器的控制，该功能主要用在检修及自动系统出现故障时的应急供水方式中。（2）自动运行时，全部泵的运行依程序自动工作。上行过程：当在自动运行方式时，按下TD200上的起动软健，系统先起动1#小泵，PLC程序控制模拟量模块EM235给定变频器一固定频率输出，此时若用 PID运算输出直接控制变频器则（设定压力大，运行压力为零，所以运算输出最大）变频器依设定的上升时间运行，升速太快，系统冲击很
12、大。等泵运行一会儿，管网压力积累后，再用PID运算输出控制变频器。具体时间和频率与管网系统有关，在现场调试时这两个参数在TD200上设定调整。管网越大，时间越长 当 1#小泵到达50HZ后，系统压力仍偏低，则延时一段时间后，系统靠PLC程序把1#泵切换到工频运行，同时由PLC输出一个开关量给变频器的MRS端子，变频器瞬间禁止输出，此时PLC把运行时间最少的泵变频接触器接通后，撤掉禁止输出，相应的泵变频起动运行；延时切断1#小泵，系统中相应的一台大泵变频运行，压力自动调节，若系统压力平衡，则频率稳定在一个相对的范围，若频率到达50HZ后压力仍然偏低，则再投入一台大泵，比较剩下的泵的累计运行时间，
13、时间少的先行投入，以此类推。注意，上行中，只要有一台大泵运行，则1#小泵要断开，大泵与小泵同时运行时，小泵的效率很低。下行过程：当系统压力偏高，变频器运行在18HZ左右（18HZ以下泵的效率很低，经验值）时，PLC程序判断运行在工频状态的泵累计运行时间（若只有一台泵不作判断），运行时间最多的泵延时先行撤出，在撤出的瞬间，PLC控制变频器运行频率在50HZ，要不系统冲击过大，容易有水垂现象，延时一会儿后，再把 PID运算输出投入即可；以此类推。注意：下行过程中，到最后一台大泵运行时，频率在18HZ左右，系统压力仍然偏高时，则把1#小泵切换到变频运行。这种情况在夜间可能发生，当供水管网很大时，也许
14、没有这个可能性。2.2 泵节能理论 1、循环水泵工作原理 大型电厂的循环水泵一般采用两种运行方式：单泵运行或双泵并联运行。经过双速改造的循环水泵的并联运行方式一般为双泵低速并联运行、双泵高速低速并联运行和双泵高速并联运行。 1.1、单台泵工作原理将管路性能曲线和泵本身的性能曲线用同样比列尺画在同一张图上，两条曲线的交点即为泵的运行工况点，亦称工作点。如图1所示，其中I是泵本身的性能曲线，是管路性能曲线，M点即为泵稳定运行的工况点。图1单台泵运行 1.2、相同性能泵并联工作原理 图2为相同性能泵并联运行时的性能曲线。图中I，为两台同性能的泵的性能曲线，为管路特性曲线，将单台泵的性能曲线的流量在扬
15、程相等的条件下迭加，可以得到并联工作时的性能曲线I+。图2中，管路曲线与泵的并联性能曲线的交叉点M，即为并联工作时的工作点。并联时单个泵的工况，由M点作横坐标的平行线与单泵的特性曲线交于C点，即为每台泵在并联时的工况点，同时可知并联时每台泵的流量为Q。由图2可知并联工作的特点：2台泵并联工作时扬程和并联时的单台泵的工作扬程相等，总流量为并联的每台泵输送流量之和。并联前每台泵的参数跟并联后每台泵的参数比较可知：并联时每台泵的工作流量小于单独泵工作流量，而单独泵工作流量又小于双泵并联工作流量，即Qc图2相同性能泵并联运行 1.3、不同性能泵并联工作原理 图3为不同性能泵并联运行时的性能曲线。图中I
16、，为2台不同性能的泵的性能曲线，为管路特性曲线，并联工作时的性能曲线为I+。由图3可知：并联前每台泵的工况点分别为B、B两点，流量为QB1、QB2。与并联后泵的工况点比较可知2台泵并联后的流量QM小于并联前每台泵的流量QB1、QB2之和。2台泵并联后的扬程大于并联前每台泵的扬程。2台不同性能的泵并联时的流量等于并联后每台泵的流量Qc1、Qc2之和，而并联时的总流量小于并联前每台泵单独工作时的流量之和，其减少的程度随泵并联台数的增加、管路特性曲线的陡缓程度而增大。图3不同性能泵并联运行 2、循环水泵运行试验研究 双速改造后的循环水泵性能试验参照离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法(GB3216-89)进行。 试验工况分别选择为：单泵高速运行、单泵低速运行、双泵低速并联运行、一泵高速和一泵低速并联运
