一、前言
根据要求，茂名石化供气站液态烃储罐区要完善消防水稳高压系统，作为独立罐区，经设计人员计算，需要二台22kw的离心泵作为稳压泵(一用一备)，稳压泵实际工况只作稳压作用，正常状态低于额定工况运转，负载率较低，效率低。长期低效率运行，这既是对设备的加速损害也是重大的能源浪费，为此，供气站应用PLC实现自动调节和各种控制功能，稳压泵采用变频调速技术保护设备和节约能耗。
二、系统要求
1、正常状态下，2台稳压泵至少有1台运行，可进行手动操作和相互自动切换时，不允许发生两台泵全部停止的现象。
2、保持消防水稳高压系统管网压力在稳定值范围。
三、系统控制原理
消防水稳高压系统要求稳压泵运转时，系统管网压力保持为设计稳压值P1，而现场压力传感器检测管网压力信号实际测定为P2，压力信号经变送器处理后输出一个4—20mA电流信号给PLC，PLC接受到管网反馈模拟信号经模数(A/D)转换得到结果，与设定压力进行PID运算比较，根据ΔP(=P2-P1) 值大小，由PLC内PID功能模块进行PID运算，然后数模(D/A)转换输出4—20mA电流信号给变频器，由PID运算的结果来确定输出电流量的大小以控制变频器的运转频率，改变电动机转速，从而达到所需求的压力。当ΔP>0时，现场压力偏高，则降低变频器输出频率，使电动机转速减慢，降低管网压力，ΔP减小;当ΔP<0时，现场压力偏低，则提高变频器输出频率，使电动机转速加快，升高管网压力，ΔP减小。这样不断调整，使ΔP趋于0，实现现场实际压力在设定压力附近波动，保障压力稳定。系统结构如图一。
四、系统控制组成
该系统主要由2台日立SJ300-300HFE变频器、1台 SIEMENS S7-200型PLC、配套SIEMENS EM235扩展模块、HITACHI A/D转换器以及接触器、操作按钮、1台现场压力变送器等组成。用PLC实现设定压力、维持稳高压系统管网压力、稳压泵变频调速、PID控制以及稳压泵起动、停止、切换等各种电气控制功能;用变频器实现变频调速稳压和节能降耗功能。
五、系统控制实现
1、稳压泵的控制
稳压泵设有自动和手动两种控制方式，手动控制设有控制和现场两地控制启停。
1)手动工作方式：该操作方式是专门为调试水泵或自动工作方式发生故障时，为用户应急设置的一种工作方式。该工作方式完全采用最简单的启动方式，只有在自动失灵的情况下才采用。
2)自动工作方式：自动方式是作为正常状态下的一种工作方式，系统通过调试运行后，一般置于自动状态下在。自动方式工作时，管网压力的不同变动经压力变送器反馈到中央处理器PLC中，整个消防系统都将在控制系统有效的控制下，进行多种功能的适应性工作。
a)管网压力低于0.7MPa时，稳压泵自动启动，保持管网压力恒定在0.60~0.75Mpa之间。
b)正常状态，两台稳压泵自动轮换运转，可更改定时切换时间，管网稳压值可通过电控制柜面板上电位器进行设定更改。
c)当其中一台因维修停机或故障时，根据变频器反馈的停机或故障信号，PLC自动控制启停转换。
d)消防系统中的消防主泵启动，启动消防主泵信号同时输入稳高压系统，稳压泵自动停止。
2、PLC的控制
S7-200系列中CPU224/226具有32位浮点运算指令和内置PID调节运算指令等特殊功能。使用时，只需在PLC内存中填写1张PID控制参数表(表一)，再执行指令：PID TABLE，LOOP，即可完成PID运算。其中操作数TABLE使用变量存储器VBx，用来指明控制环的起始地址;操作数LOOP是控制环号(常数，0～7)。编号为2、4、5、6、7的参数固定不变，可在PLC主程序中设定;编号为1、3、8、9的参数具有实时性，须在调用PID指令时填入。
由于S7-200输入和输出为开关量，而变频器、压力变送器和振动变送器的信号为模拟量，因此EM235模块要实现A/D、D/A转换。
六、稳高压系统效果
1、确保供气站消防水稳高压系统优质高效运行，增强作为A类要害部位的供气站安全保障能力，为供气站安全生产打下坚实的基础。
2、稳压泵变频运行功率为额定功率的15%，变频运行成功。
3、变频器是恒功率起动(软起动)，它在稳压泵电机起动时不会产生起动电流，因而不会产生起动电流对电机的冲击，停泵时变频器改变停泵过程时间(软降)，这样可以在停泵时防止水泵水压突然降落对水泵造成的损坏。
七、结束语
通过PLC和变频技术实现消防水系统稳高压这个项目的成功实现，节能降耗效果明显，证实了该技术的可行可靠，可在需要稳压水系统推广使用。
