一. 概述
武夷山是全國著名的風景區,武夷山水廠對整個武夷山市人的生活有著舉足輕重的作用。該水廠修建較早,在使用過程中經常發生爆管,加壓水泵故障,導至時有停水以及水壓不正常發生,給當地人們的生活帶來極為不便,因此該水廠急需技術改造。
該水廠加壓系統由二級構成,首級加壓水泵由兩臺組成,一臺由93KW電機拖動,另一臺由45KW 電機拖動,作補給和備用。技術改造采用變頻恒壓控制系統,該系統采樣供水管網壓力,根據用水量的變化自動調整泵組的運行臺數,完成供水壓力的閉環控制,在管網流量變化時達到穩定供水壓力和節約電能的目的。系統的控制目標是泵站總管的出水壓力,系統設定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進行比較,其差值輸入CPU運算處理后,發出控制指令,控制變頻器的輸出,從而控制主加壓泵電動機的轉速,控制補給泵電動機的投入和切除,達到給水總管壓力穩定在設定的壓力值上。
二. 系統配置及系統圖
SY6000-T4-93P 變頻器一臺;
壓力傳感器 一只(測量范圍:0~10 kg/cm2,輸入:DC24V,輸出:4~20mA);
控制柜一只(含山宇SJR2軟起動器90KW一臺、SJR2軟起動器45KW一臺及儀表信號燈,接觸器)。
系統圖如下:
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三. 系統功能
1.PI的調節功能
SY6000P型變頻器均內置PID 調節器,壓力傳感器即時檢測總管壓力并轉化為4-20 mA電流信號,直接送入變頻器模擬電流輸入口,設定給定壓力值,PID參數值,變頻器內置PID運算后控制輸出頻率。系統參數可在實際運行中調整,使系統控制響應趨于完整。例如可在不同的時段給定不同的壓力值,既節能又能最好地滿足終端用戶對水壓的要求。
2.“休眠”功能
系統運行時經常會遇到用戶用水量較小或不用水(如夜晚)情況,為了節能,該專用系統設置了可以使水泵暫停工作的“休眠”功能,當變頻器頻率輸出低于其下限時,停止補給備用泵電機,當變頻器輸出一直在下限頻率,但實際總管水壓比設定還是偏高,工作一定時間后,變頻器進入“休眠狀態”停止工作,當總管水壓下降到設定值以下時變頻器被喚醒,從新進入PI調節狀態。“休眠確認時間”變頻器內置,當變頻器的輸出頻率低于休眠值的時間如小于休眠確認時間td時,即td<tn時變頻器繼續工作,當td>tn時變頻器將進入休眠狀態。在用水峰值期,變頻器輸出頻率到達上限頻率時將啟動補給備用泵。
3.工變頻切換功能
水廠供水系統可靠性要求高,一旦故障會影響對全市的生活用水,因此該系統設置了工變頻切換功能。系統在一般情況下運行在變頻恒壓供水狀態,當變頻器萬一出現故障或例行檢修時,可立即切換到工頻運行,用備用SJR2軟起動器啟動水泵,從而保證供水的連續性,整個系統的可靠性能很好地滿足用戶的要求。兩套啟動系統電氣聯鎖,可防止誤操作,確保系統的安全運行。
4. 補給泵自動投切
當主泵變頻運行至50HZ時延時3分種補給泵自動投入運行,補充加壓,這樣不斷可以保證高峰用水量時系統管網的壓力,還可以降低主泵運行頻率及電流;當系統用水量減少,主泵運行頻率降至下限20HZ時,切除補給泵,提高主泵的運行效率,這樣整個系統都能在節能優化狀態下運行。
四. 用戶受益
1. 延長設備及管網使用壽命,減少系統維修工作量。
由于采用變頻恒壓控制,水泵的啟動為軟啟動,消除了大電機啟動時沖擊力矩對電機的損壞,水泵在啟動時的沖擊大為減少,同時由于軟啟動且水壓為恒壓控制,消除了啟動時對管網的水錘效應,爆管現象不再發生。因此延長了原有設備的使用壽命,故障率大為降低,減少子系統維修的工作量。
2. 改善供水質量,提高了整個系統的可靠性。
采用變頻恒壓控制系統后,可以非常平滑地調節供水壓力,值班人員對系統的調整控制更加穩定自如。隨著城市管網的發展以及供水量的變化,可以很方便地調節系統的供水壓力。由于采用新系統后,故障率大為降低,且兩套啟動系統可以互為備用,保證了系統供水的連續性,為系統經濟優化運行提供了可靠保證。
3. 改善水廠的用電狀況。
采用變頻軟啟動后,消除了原啟動系統啟動時對電網的沖擊,新系統的功率因數可達0.95,效率可達0.98,系統工作電流大為減小,線路損耗也大為減少,改善了水廠用電緊張的狀況。
4. 節能效果顯著,經濟效益可觀。
原系統運行時需人工隨用水量有變化手動投切補給泵的運行,管網系統壓力隨用水量的變化一般在3.8~7kg/cm2之間波動,而系統最佳的供水壓力在 4.0kg/cm2左右,超過7kg/cm2易發生爆管。眾所周知壓力H與電機的轉速N平方成正比,軸功率P與電機轉速N立方成正比即:H ∝ N2 、 P ∝ N3,用水量在最小只由補給泵加壓時原系統壓力為7kg/cm2左右,由變頻加壓時壓力可控制在4.0kg/cm2,此時節電率可達57%,而如長時間運行在下限頻率變頻器還可運行于“休眠狀態”,平均下來整個系統的節電率在40%左右。系統節能效果顯著,根據當地的電費標準七個月節約的電費就可將前期的投資收回,經濟效益可觀。
5. 減輕值班人員的工作強度。
原系統經過改造后,補給泵組可自動投切,值班人員不會擔心因沒有及時地投切補給泵組而導至的爆管事故。
五、變頻器參數設置:
功能代碼 設定參數值 功能說明
----摘自工控網