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森兰变频器用于恒液位供水

时间:2010-07-21 08:35来源:未知 作者:yuanyi 点击:
一. 现场情况 某工矿地处远离城市的山区中,不可能使用市政的自来水管网,那就自建一个小型的供水系统。一般的情况是,在靠近河边建一个取水站,将河水抽到半山腰的水处理站,经过沉淀,加氯消毒后,再由水泵送到山顶的高位水池,利用山顶与用户之间的高差实

一. 现场情况
  某工矿地处远离城市的山区中,不可能使用市政的自来水管网,那就自建一个小型的供水系统。一般的情况是,在靠近河边建一个取水站,将河水抽到半山腰的水处理站,经过沉淀,加氯消毒后,再由水泵送到山顶的高位水池,利用山顶与用户之间的高差实现自流供水。这种情况比较普遍,如铁路沿线的车站,大都远离城市,而且相当多的车站建在山区中,其自建的供水系统与此类似。本例用户的取水站建在山下的河边上,离半山腰的水处理站直线距离在800米以上,取水站有3台扬程110米的30kW水泵,二用一备。取水站无人值守,水处理站有人值班,取水站的水泵的起,停控制也是由水处理站的值班人员担任。值班人观察水处理沉淀池的水位,如果沉淀池快要抽满或抽水量不足时,值班人员就步行1公里多路程到取水站进行相应的操作。对于沉淀池快要抽满的情况,有时处理不及时,沉淀池水满后就流失了较多的水,这不仅浪费电能,也造成水资源损失。水处理站将处理好的水送往高位水池,有2台扬程80米的45kW水泵一用一备,也同样有高位水池水满后造成水资源损失和电能的浪费。
  二. 控制方案
  因为存在以上的问题,需要做改造,用户的要求是:
  1. 取水站无人值守;
  2. 沉淀池,高位水池水位自动控制;
  3. 有一定限度的节能。
  考虑到取水站无人值守,选择启动设备时着重可靠性,就选用软启动器,每台水泵配1台,共3台。沉淀池内设有“高”“中”“低”3个水位点,用PLC根据沉淀池水位的高低来决定1台水泵运行或2台水泵运行,还可通过编程控制使3台水泵使用的时间尽量相同。水泵的运行信号,故障信号通过电缆送到水处理站显示。取水站的抽水水位比水泵安装位置低2米,水泵初次起动或停止后再起动,都可能形成“真空”而吸不上水,原来的方式是靠人工注水,注水过程中打开排气阀将管道和水泵中的空气排除后再起动。无人值守后必须自动地完成注水排气这个过程,否则抽不上水的水泵长期运行会损坏。为满足自动注水排气,须检测管道内有无“真空”,其方法一是直接用真空表检测管道内“真空”;另一种方法采用间接检测方式,即检测水泵电机的运行电流。如果管道有“真空”,则电机近似于空载运行,电流较小;如果管道没有“真空”,则电机接近满载运行,电流基本上为额定电流,二者的差值较大。本例中,水泵电机30kW,满载电流56.4A,管道有“真空”时电机电流为25A。水泵起动时,用电流检测模块测量电机的电流,将此值送往PLC,将电流数值门限定在35A上。电机电流值高于35A,表示管道没有“真空”,起动成功继续运行;电机电流值低于35A时,停止电机运转,PLC输出信号,打开注水和排气电磁阀,注水和排气同时进行,排出管道内的空气,3~5分钟后,重新再起动一次。如果电机电流值仍低于35A,重复上述电机停车,再次注水和排气,3~5分钟后,再次进行起动。这样的起动过程可进行3次,如果3次都不能起动水泵,则表示水泵,电机或抽水管道有问题(如底阀处有异物),PLC给出报警信号,通知值班人员处理。本例采用的是后一种方法,需要在管道上加装注水和排气电磁阀。整个设备装在控制柜中,控制柜安装在取水站。取水站控制系统如图1所示
  

图1 取水站控制系统图
  图1 取水站控制系统图


  为节能考虑,水处理站往高位水池送水的水泵用变频器驱动,高位水池的水位信号也通过电缆送到水处理站,与变频器组成一个水位闭环控制系统,适当调节水位闭环控制系统的给定,可有不错的节能效果。
  三. 节能效果
  高位水池的容积有400立方米,如果关闭高位水池出水阀门,45kW水泵工作4小时可将高位水池抽满,消耗的电能为
  


  


  采用变频器后,调节给定值使水泵到高位水池的出水有较小的富余扬程,由水泵相似性原理:
  


  


  


  


  


  

(3)
  式中: n—水泵额定转速, n1--水泵调节后转速,
      H—水泵设计扬程, H1--水泵调节后扬程,
      Q--水泵设计流量, Q1--水泵调节后流量,
      P---水泵设计轴功率, P1--水泵调节后轴功率。
  调节变频器的频率在43Hz,由公式(3)水泵调节后扬程H1为水泵设计扬程H的74%,已无较多的富余扬程,水泵调节后流量Q1为水泵设计流量Q的0.86,45kW水泵工作4.65小时可将高位水池抽满,所消耗的电能为
  


  


  抽满一池水降低电耗42.8kWh。实际上,不可能关闭高位水池出水阀门,一般情况是水泵在向高位水池供水时,也同时给用户供水。每天的节能可从用户的用水量估计。流量表上显示,该用户每天用水量在800立方米左右,按800立方米计算,每天节电85.6kWh,年节电85.6×365=31244kWh。
  高位水池的水位控制如图2所示,变频水位控制系统图如图3所示。
  

图2 水位控制示意图
  图2 水位控制示意图


  

图3 变频水位控制系统图
  图3 变频水位控制系统图


  图中:K—起动/停止,PT—水位变送器,水位给定由键盘操作,变频可切换为任一台水泵运行。
  四. 结语:
  液位控制的事例现实中比比皆是,用得较普遍的就是高位水池的自流供水,本例中采用软起动器和变频器组成的液位控制系统。两种系统各有优势,变频器构成的系统可以是恒液位控制系统,并且,还有一定的节能效果。节能的多少与水泵富余扬程和用户用水量的大小有关。水泵富余扬程越大,用户用水量越大(在水泵能够提供的最大流量范围内),节能越显著。
 

(责任编辑:admin)
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