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    森蘭變頻器用于恒液位供水

    時間:2010-07-21 08:35來源:未知 作者:yuanyi 點擊:
    一. 現場情況 某工礦地處遠離城市的山區中,不可能使用市政的自來水管網,那就自建一個小型的供水系統。一般的情況是,在靠近河邊建一個取水站,將河水抽到半山腰的水處理站,經過沉淀,加氯消毒后,再由水泵送到山頂的高位水池,利用山頂與用戶之間的高差實

    一. 現場情況
      某工礦地處遠離城市的山區中,不可能使用市政的自來水管網,那就自建一個小型的供水系統。一般的情況是,在靠近河邊建一個取水站,將河水抽到半山腰的水處理站,經過沉淀,加氯消毒后,再由水泵送到山頂的高位水池,利用山頂與用戶之間的高差實現自流供水。這種情況比較普遍,如鐵路沿線的車站,大都遠離城市,而且相當多的車站建在山區中,其自建的供水系統與此類似。本例用戶的取水站建在山下的河邊上,離半山腰的水處理站直線距離在800米以上,取水站有3臺揚程110米的30kW水泵,二用一備。取水站無人值守,水處理站有人值班,取水站的水泵的起,停控制也是由水處理站的值班人員擔任。值班人觀察水處理沉淀池的水位,如果沉淀池快要抽滿或抽水量不足時,值班人員就步行1公里多路程到取水站進行相應的操作。對于沉淀池快要抽滿的情況,有時處理不及時,沉淀池水滿后就流失了較多的水,這不僅浪費電能,也造成水資源損失。水處理站將處理好的水送往高位水池,有2臺揚程80米的45kW水泵一用一備,也同樣有高位水池水滿后造成水資源損失和電能的浪費。
      二. 控制方案
      因為存在以上的問題,需要做改造,用戶的要求是:
      1. 取水站無人值守;
      2. 沉淀池,高位水池水位自動控制;
      3. 有一定限度的節能。
      考慮到取水站無人值守,選擇啟動設備時著重可靠性,就選用軟啟動器,每臺水泵配1臺,共3臺。沉淀池內設有“高”“中”“低”3個水位點,用PLC根據沉淀池水位的高低來決定1臺水泵運行或2臺水泵運行,還可通過編程控制使3臺水泵使用的時間盡量相同。水泵的運行信號,故障信號通過電纜送到水處理站顯示。取水站的抽水水位比水泵安裝位置低2米,水泵初次起動或停止后再起動,都可能形成“真空”而吸不上水,原來的方式是靠人工注水,注水過程中打開排氣閥將管道和水泵中的空氣排除后再起動。無人值守后必須自動地完成注水排氣這個過程,否則抽不上水的水泵長期運行會損壞。為滿足自動注水排氣,須檢測管道內有無“真空”,其方法一是直接用真空表檢測管道內“真空”;另一種方法采用間接檢測方式,即檢測水泵電機的運行電流。如果管道有“真空”,則電機近似于空載運行,電流較小;如果管道沒有“真空”,則電機接近滿載運行,電流基本上為額定電流,二者的差值較大。本例中,水泵電機30kW,滿載電流56.4A,管道有“真空”時電機電流為25A。水泵起動時,用電流檢測模塊測量電機的電流,將此值送往PLC,將電流數值門限定在35A上。電機電流值高于35A,表示管道沒有“真空”,起動成功繼續運行;電機電流值低于35A時,停止電機運轉,PLC輸出信號,打開注水和排氣電磁閥,注水和排氣同時進行,排出管道內的空氣,3~5分鐘后,重新再起動一次。如果電機電流值仍低于35A,重復上述電機停車,再次注水和排氣,3~5分鐘后,再次進行起動。這樣的起動過程可進行3次,如果3次都不能起動水泵,則表示水泵,電機或抽水管道有問題(如底閥處有異物),PLC給出報警信號,通知值班人員處理。本例采用的是后一種方法,需要在管道上加裝注水和排氣電磁閥。整個設備裝在控制柜中,控制柜安裝在取水站。取水站控制系統如圖1所示
      

    圖1 取水站控制系統圖
      圖1 取水站控制系統圖


      為節能考慮,水處理站往高位水池送水的水泵用變頻器驅動,高位水池的水位信號也通過電纜送到水處理站,與變頻器組成一個水位閉環控制系統,適當調節水位閉環控制系統的給定,可有不錯的節能效果。
      三. 節能效果
      高位水池的容積有400立方米,如果關閉高位水池出水閥門,45kW水泵工作4小時可將高位水池抽滿,消耗的電能為
      


      


      采用變頻器后,調節給定值使水泵到高位水池的出水有較小的富余揚程,由水泵相似性原理:
      


      


      


      


      


      

    (3)
      式中: n—水泵額定轉速, n1--水泵調節后轉速,
          H—水泵設計揚程, H1--水泵調節后揚程,
          Q--水泵設計流量, Q1--水泵調節后流量,
          P---水泵設計軸功率, P1--水泵調節后軸功率。
      調節變頻器的頻率在43Hz,由公式(3)水泵調節后揚程H1為水泵設計揚程H的74%,已無較多的富余揚程,水泵調節后流量Q1為水泵設計流量Q的0.86,45kW水泵工作4.65小時可將高位水池抽滿,所消耗的電能為
      


      


      抽滿一池水降低電耗42.8kWh。實際上,不可能關閉高位水池出水閥門,一般情況是水泵在向高位水池供水時,也同時給用戶供水。每天的節能可從用戶的用水量估計。流量表上顯示,該用戶每天用水量在800立方米左右,按800立方米計算,每天節電85.6kWh,年節電85.6×365=31244kWh。
      高位水池的水位控制如圖2所示,變頻水位控制系統圖如圖3所示。
      

    圖2 水位控制示意圖
      圖2 水位控制示意圖


      

    圖3 變頻水位控制系統圖
      圖3 變頻水位控制系統圖


      圖中:K—起動/停止,PT—水位變送器,水位給定由鍵盤操作,變頻可切換為任一臺水泵運行。
      四. 結語:
      液位控制的事例現實中比比皆是,用得較普遍的就是高位水池的自流供水,本例中采用軟起動器和變頻器組成的液位控制系統。兩種系統各有優勢,變頻器構成的系統可以是恒液位控制系統,并且,還有一定的節能效果。節能的多少與水泵富余揚程和用戶用水量的大小有關。水泵富余揚程越大,用戶用水量越大(在水泵能夠提供的最大流量范圍內),節能越顯著。
     

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