AI智能仪表在恒压供水控制的应用

2018年12月06日

AI智能仪表在恒压供水控制的应用

 

一,概述

长期以来在市政供水高层建筑供水工业生产循环用水等几个方面和供水技术一直比较落后且自动化程度低。主要表现在用水高峰期水的供给量常常低于需求量,水压降低无法正常供水,但在用水低谷期水的供给量常常高于需求量,出现水压升高供水供过于求的现象。这样不仅造成水资源及电能的浪费,同时水压过高有可能导致输水管爆裂和用水设备的损坏。在这样的历史背景下,恒压供水控制系统应运而生。恒压供水控制不但提高了供水的质量,而且通过变频技术降低能耗,提高设备运行的可靠性。本文主要讲述AI智能仪表在恒压供水控制的应用。

二,基本原理

系统通过压力传感器检测出水总管压力,转成4-20ma信号变送至AI智能仪表,与仪表上的设定值比较得到压力误差和误差变化率,经仪表智能PID控制算法运算后,仪表输出4-20ma控制信号到变频器控制端,通过调节频率从而使出水管压达到要求指标。水泵变频恒压供水方式基于PID控制原理,维持管路供水压力的恒定。当用户用水量加大时,管路压力降低,变频器转速要提高以增加流量补充压力;反之,用户用水量减小时,管路压力升高,变频器转速要降低,使流量适当降低以使压力恒定,并通过AI智能仪表设定的压力报警信号来切换水泵启停。这样就可以使用户得到稳定的供水压力。系统工作时先启动一号泵作变频运行,电机低速运行。当用户用水量增加造成管路压力降低时,压力传感器输出信号减小,使AI智能仪表输出信号增加,从而使变频器输出频率增加,使电机升速,管路压力随之增加。如果变频器输出已经达到水泵额定频率,且经过一定时间后管路压力仍小于设定值,说明只用一台水泵供水能力还不够,则通过PLC控制一号泵改为工频运行,接通二号泵并由变频器控制,使管路压力继续增加直到达到压力平衡。当用户用水量下降使压力升高时,通过AI智能仪表的调节作用使变频器输出频率降低,二号泵转速下降。如果变频器输出频率下降到下限值,管路压力仍大于设定值,说明用不到两台泵同时工作,则通过PLC控制一号工频泵停止工作,剩下二号变频泵低速运行,维持管路压力。当用户用水量又增加使压力下降时,变频器输出频率又上升,如果输出频率达到额定,而管路压力仍小于设定值,则二号泵转为工频泵,接通三号泵并由变频器控制,使管路压力上升最终达到压力平衡。根据管路压力的变化,三台泵的工作状况可以轮流切换。

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三,系统控制方案

控制工艺要求设备能够设定给定压力值3-5kpa压力,即PID控制的目标值。压?传感器实时采集的信号作为AI智能控制仪表的测量值。PID 控制的目标值与压?传感器测量值大小比较后通过AI智能仪表PID运算后输出给控制供水泵电机的变频器。控制变频器拖动供水泵输出?同转速,达到调节供水恒压的控制效果,三台水泵实现轮换使用。要求控制现场能够对参数查看和进行设置修改。因此这里选用的是宇电AI-518FI4X3L0L0智能控制仪表ABBACS510变频器,压力传感器为量程0-10kpa对应输出4-20mA图片2.1图片2.22

四,仪表设置

仪表参数设置如下,压力传感器为4-20ma输入,因此Sn设置15,小数点dIP=2,量程0-10kpa对应dIL=0.00dIH=10.00,输出控制变频器信号为4-20mA,所以OPt=4,通过压力报警信号传送给PLC来实现三台水泵的启动、停止和切换,HIAL=6.00LoAL=2.50dHAL=0.20dLAL=0.20ALP=6543CF=64报警时在下显示器不显示报警符号,用于将报警作为控制的场合。回差dF=0.05,控制方式采用AI人工智能调节CtrL=3PID参数直接采用经验参数再通过微调设置M5=1.00P=4t=10Ctl=1。输出上下限限制为OPL=60OPH=100

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五,总结

本系统采用AI智能仪表内部PID算法控制,选用的是宇电AI-518型控制仪表,该仪表虽然是为温度控制而设计的,但由于它具有丰富的输入、控制、报警功能及简单方便的操作方法和直观醒目的数字显示,而且安装接线方便、价格实惠,因此作为通用的PID控制器,在温度、压力、流量等控制系统中得到了广泛的应用。在实际运行中,系统控制水压稳定,操作简便,操作员根据管路用水情况可直接在仪表上通过按键设置压力给定值,AI智能仪表根据设定压力输出信号给变频器控制水泵供水,最终达到压力平衡。变频控制使得供水能耗得到最大的优化,同时供水压力的稳定则减少了管路的冲击,大大降低水管爆裂和用水设备损坏的风险。

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