基于电气控制系统的旋转式滤水器设计

仲小庆 简敏 陶永雷 中国电子系统工程第二建设有限公司

现阶段，老式的传统滤水器在我国部分水电厂依旧被采用，其落后的设计、低成都的自动化使得污物不能有效及时排除，造成了经济损失的同时，也增加了工人的劳动强度。而水电厂中滤水器的正常运行是保障其供水系统设备安全运行的重中之重。针对目前情况，本文研究设计了旋转式滤水器，可在水处理车间的管道进水口处安装，再依据生产用水量的实际需要，选择可单台使用或可多台并联运行使用，经济有效的解决水过滤除杂问题。

1.旋转式滤水器简介

1.1 旋转式滤水器的工作原理

接入管道系统后，旋转式滤水器中的水从进水口进入，出水口流出过滤后的水。通过网芯时，因为水中杂质体积比网芯孔大，则被拦截在网芯上，若杂质数量聚积到一定时，则在进水口和出水口间形成一定压差，再通过网芯转动对其进行自动的反冲洗，反冲洗动作是的杂质从排污口自行排出。

1.2 旋转式滤水器的结构简介

如图1所示，由旋转式滤水器的控制原理图可看出，滤水器具有手动、自动控制两种控制方式，使得滤水器能够实现在手动模式下进行检修与调试。此外，旋转式滤水器具有人工模式排污除杂、差压式自动排污除杂、定时自动式排污除杂，以及超压停机与计数等多种功能。本设计中采用滤水器电动机和排污电动机这两台电机配合使用完成此功能。整个系统的输入有方式选择、压力差信号等，与系统进出水口相衔接的由滤水器的进水口、出水口、排污出口。

图1 旋转式滤水器的控制图

1.3 旋转式滤水器的工作过程

旋转式滤水器的工作过程分为两个部分：

正常滤水过程：若旋转式滤水器进水口与出水口的水流均正常时，则产生的压力差将低于差压控制器的事先设定值，使得原水将被正常过滤，即位于差压控制器内的微动开关无动作输出。

除杂排污过程：若旋转式过滤器长时间过滤原水，则在过滤孔时造成的水中漂浮物将在滤水器内被大量阻塞，从而使得进水口水压比出水口水压大，减少了出水量，进水口与出水口间的压力差将大于事先差压控制器设定值，其常开触点闭合，使得控制系统接通，滤水器进行排污除杂，即位于差压控制器内微动开关有动作输出，排污除杂后，旋转式滤水器再次恢复正常的滤水状态，生产供水系统继续正常安全运行。

2.旋转式滤水器控制系统的设计

2.1 电气的控制设计

旋转滤水器控制系统的主电路如图2所示:

主回路中，通过KM3交流接触器来控制M1滤水器电动机及M2液压泵电动机；M3电动阀电动机的正、反转则由KM1、KM2控制,从而完成阀门开起和关闭的功能。

M1、M2、M3电机则通过FR1、FR2、FR3热继电器来实现对其过载保护。为实现对M3阀门电动机的双重保护，在其控制器内配有常闭热保护开关，。

电源总开关为QF，在完成主电路短路保护同时也可起到分断三相交流电源的功效，便于维修。

FU1、FU2、FU3熔断器可对各负载回路的短路进行保护。FU4、FU5则分别对PLC控制回路与交流控制回路进行短路保护。

图2 旋转滤水器控制系统主电路图

2.2 交流控制电路设计

旋转式滤水器控制系统的交流控制电路图如图3所示。

控制电路中含有PG电源指示，隔离变压器TC用于PLC供电回路，以防电源干扰作用。依据PLC耗电量的配置来选用TC隔离变压器，可配置标准型变比1：1、容量100VA隔离变压器。M1、M2、M3三台电动机的过载保护通过各自的FR1、FR2、FR3热继电器实现，其并联后的常闭触点与中间继电器KA1连接，可构成过载保护信号。此外，PB报警电铃为8W,220V的交流电压，当超高压差出现时，PB将报警。KA1可将220V交流电压转换为直流24V电压，转换后的信号进入PLC完成过载保护功能。差压变送器用于输出为压差信号，可调测量范围为0.3MPa至0.8MPa，感性接点输出为220V交流,1A。

图3 滤水器控制系统交流控制电路

2.3 主要参数计算

断路器QF脱扣电流。供电系统电源开关即为断路器，断路器过电流的脱扣值一般按电动机起动电流的1.7倍整定。旋转式滤水器中包括一台起动电流较大的1.5KW负载电动机，二台起动电流较小的100W以下负载电动机，且滤水器电动机和液压泵电动机需同时起动运行。所以1.5kW电动机脱扣电流IQF：

熔断器FU熔体额定电流。对于本设计的滤水器电动机而言，，所以选用6A的熔体。

2.4 PLC控制电路设计

本系统采用15个输入和12个输出。其中，输出部份包括220V输出与24V输出两部份。电动机控制的接触器输出和报警电铃输出为220V输出，各种指示灯输出为24V输出。两种不同的输出电压使得提供电压的电源也不同，均由交流控制电路提供。

此外，介于本设计所需的I/O口较少，选用三菱FX家族中最先进的 FX2N系列作为核心控制器件。

图4 旋转式滤水器控制系统的PLC控制电路图

如表1所示，为旋转式滤水器控制系统的PLC输入输出接口功能说明。

表1 旋转式滤水器控制系统的PLC输入输出接口功能表

X005 SF3 手动开滤水器、液压泵按钮 Y002 PG3定时自动除杂排污指示灯X006 SF4 手动关滤水器、液压泵按钮 Y003 PG4差压自动除杂排污指示灯X007 BP 差压变送器信号 Y004 PG5 故障指示灯X010 KM1 开电动阀信号 Y005 PG6 开电动阀指示灯X011 KM2 关电动阀信号 Y006 PG7 关电动阀指示灯X012 KM3 滤水器、液压泵电动机运行信号 Y007 PG8滤水器、液压泵运行指示灯X013 KA1 电动机过载信号 Y013 PB 报警电铃X014 BG1 电动阀打开限位开关X015 BG2 电动阀关闭限位开关X016 SB5 故障报警显示关闭开关

3.PLC程序编写

PLC程序编写如下图5所示。

图4 旋转式滤水器的控制系统PLC程序编写

4.小结

针对污染给水电厂的安全经济运行造成困难，增加了工人的劳动力这一现象，本文详细的介绍了基于PLC对旋转式滤水器的电气控制方法。实践证明，这一方法在大大减少劳动力的同时，旋转式滤水器可经济有效的对污水进行排污除杂。

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