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变频器、软启动器在水厂恒压供水中的应用
jiang_0514 发表于 2009/6/4 12:28:57 553 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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变频器、软启动器在水厂恒压供水中的应用
摘 要：水厂担任了地区的重要供水任务，目前日设计供水量为4O万吨。拥有原一期泵房、二期泵房及此次技术改造中新建的三期泵房。新泵房建成后，将逐步淘汰一期泵房的小功率水泵设备。进行设备变频改造的是原二期泵房的9#泵及新泵房的15#水泵，两台水泵电机的功率均为560KW，用两台6KV／560KW变频器分别进行控制。采用变频器对水泵进行控制的目的：减轻水泵启停及水量调节时对管网造成的冲击；保持水泵出口阀门最大，通过改变变频器的输出频率（电机速度）调节供水量，以节约原来通过改变阀门开度调剂供水量时浪费在阀门上的能源；通过变频器实现水压闭环控制，保持管网水压的恒定。
关键词：变频器；恒压；供水
变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。
1 恒压供水原理
通过管网中压力传感器将信号送入变频控制装置中，恒压控制器（由PLC和软件组成），恒压控制器将信号送人变频控制器，当管网中压力增大时，恒压控制器输出的值增大，即变频器输入端值增大，使得速度电压下降，同时控制电机速度下降，水泵轴功率减小，水泵的流量减少，当到达所需恒定压力值时，此时系统处于动态平衡。当管网中压力减小时，这时恒压控制器中的输出值减小，即变频器输入端值减小，从而使得变频器速度电压下降，直到动态平衡。当夜晚不用水时，由于管网压力已达恒定，此时电机不转，水泵停止工作。因为N=KHQ，Q=0时，N=0。系统处于等待状态。当白天用水量增大，或日、夜有用水量变化时，Q跟随变化，N也跟随变化，因而造成压力也跟随变化，从而达到恒压动态调节水的流量。
2 变频、软启设备的选型
采用变频设备的目的不外乎两个，其一是为了节能降耗，其二是为了工艺的需要或优化。经过各种性能指标的综合比较以及方便今后的维护、保养，水厂采用了ABB公司的ACS800变频器、PSTIM70／570软启动器及主要元器件（断路器、接触器等）。PSTB470／570软启动器性能稳定可靠，操作直观，能自行实现对水泵的软启软停，既能实现水泵的无机械应力启动及有效防止停泵时水锤对水泵的危害，并具有各种保护过载、短路等功能。
ACS800变频器不但节能效果好，而且具有调速平滑、运行平稳等优点。它能准确地判断电机负载的变化，使输出频率、电流与电压关系达到优化；同时，在控制电路中运用微处理器的高度智能性，结合软件设计使变频控制更加灵活方便；具有丰富的信号采集处理与输出能力，全面的保护功能与故障处理能力。ACS800交流变频器不仅只是一台变频设备，还相当一台高性能且使用方便的智能控制设备。根据水厂操作及维护人员的意见，反映电动阀门在手动控制其开启或关闭的过程中，由于机械或电气原因，常会出现打开过度或关闭过度的情形，称阀门过力矩。一旦阀门过力矩，要求变频器能提供报警。应用户要求，变频器配置了该功能。电机温度自动控制变频器对电机温度进行检测，并在变频器主界面上提供电机温度值显示。在变频器的模拟输人通道参数设定中，用户可以设定电机超温报警、过热跳闸保护、电机冷风机启动、电机冷风机关闭四个温度值，实现变频器对电机的温度监测和自动保护功能。
3 配置工频旁路三：恒压供水的实现方式
3．1 压力控制点的选择 恒压供水系统按压力控制点位置不同，如图所示可分两类：一是将控制点设在最不利处，直接按最不利点水压进行1=况调节；二是将控制点设于泵站出口，按该点的水压进行工况调节，间接的保证最不利点的水压稳定。压力控制点设在水泵出口，按此压力设定值变频调节水泵工况是常用方式。这种设置管理方便，但其技术、经济性能不十分理想。对用户而言水压波动范围大，并在一定程度上导致了静扬程的浪费，影响了变频系统先进性能的充分发挥。将压力控制点设在最不利处，可以保证用户水压的稳定，无论供水管路等因素发生什么变化，最不利点的水压是恒定的，但这种控压方式又由于存在电缆过长、信号易干扰等问题而受到限制。根据多年的使用经验，将压力控制点设在了出厂口管网上，尽可能将压力控制点靠近最不利点。这种方案对给水设备本身无显著的影响与改变，又可尽可能的发挥出变频调速供水的先进性和经济性。
3．2 控制过程 水厂在正常供水情况下只运行串联加压泵组，以充分利用进水管网中的水头，只有在供水量不能满足使用要求时才再开启另一清水池加压泵组。变频泵拥有优先使用权，在开机时，首先启动串联加压泵组1号变频泵，如不能满足供水要求，再由软启动器启动2号工频泵或四、变频器应用效果从变频器投入运行4个多月的运行效果看，完全达到了用户进行水泵变频改造的目的，较改造前其优越性体现于。① 操作简便，易于观察。变频器运行时的所有数据及运行状态在值班室内上位机的显示屏都可直观的了解：如运行频率，泵口及管网水压，变频器输入、输出侧的电压、电流，开环或闭环运行状态等；只需掌握了计算机的最基本的操作即可完成水压或频率的给定，加减速，启泵与停泵的操作等。即使操作失误，相应的保护功能也很完善。比如正常操作中不慎点击了停机键，在运行频率缓慢下降过程中，仍可通过点击启动键重新恢复正常状态。② 启泵与停泵完全实现了自动控制。根据经验，用户在参数设定页设定了允许开阀的最小水压（0．48MP），在启动水泵升速过程中，水泵出1：3水压逐渐增高，当大于设定的“允许开阀最小水压”时，阀门开始打开，直至开全。在停泵时，阀门同步关闭，阀门关严后自动开始减速停机。变频器故障停机时，会自动发出关闭阀门指令。如果开泵时，阀门因各种原凶未能开全，将提示“阀门没有开全”，停泵时，如阀门未关严，将提示“阀门没有关严”。在对阀门进行检修时，可通过设定将阀门联锁功能取消。这样在开泵和停泵过程中，值班人员无需再对阀门执行任何操作，不仅减少了操作的失误，由于变频器平稳的启动与停机过程，也不会造成对管网的冲击。
水厂恒压供水系统凭借自身技术力量和实践经验成功开发的，它不但为企业带来了高效益、高自动化，也为交流变频设备在供水行业中的应用方式做了有益的探索。新型供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。随着供水行业应用者水平的不断提高，供水工艺的不断革新，必将有越来越多的新技术、新方案得到开发、使用。