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為改進(jìn)出產(chǎn)環(huán)境，某公司出資清洗水技改工程并建成一座日產(chǎn)水2.5萬頓的供水體系，別離建設(shè)了抽水泵（water pump）體系、加壓泵體系和高位水池。依據(jù)公司用水需要特色，從抽水泵體系過來的水一部分直接供應(yīng)供水部分，一部分則需經(jīng)過加壓泵輸送到高位水池，而供應(yīng)供水部分的水壓（特指：壓強(qiáng)）與供應(yīng)高位水池的水壓相差較大。一起高位水池距抽水泵房較遠(yuǎn)達(dá)十多公里，高位水池的液位凹凸和加壓泵體系的描繪以及怎么與抽水泵體系“聯(lián)動(dòng)”也是較難處理的。 鑒于以上特點(diǎn)，從技術(shù)可靠和經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度綜合考慮（consider)，我們設(shè)計(jì)了用PLC恒壓變頻控制柜與變頻器恒壓變頻無塔供水設(shè)備相結(jié)合的自動(dòng)恒壓恒壓變頻控制柜供水系統(tǒng)(system)，同時(shí)通過主水管線壓力傳遞（transmission)較經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)了加壓泵系統(tǒng)與抽水泵系統(tǒng)“遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)”的恒壓變頻控制柜目的。 變頻無塔供水設(shè)備系統(tǒng)方案 系統(tǒng)主要由西門子公司的PLC恒壓變頻控制柜器、ABB公司的變頻器、軟啟動(dòng)器、無負(fù)壓水泵馬達(dá)保護(hù)器、數(shù)據(jù)采集及其輔助設(shè)備組成 變頻無塔供水設(shè)備抽水泵系統(tǒng)(system) 整個(gè)抽水泵（water pump）系統(tǒng)有150KW深井泵無負(fù)壓水泵電機(jī)四臺(tái)，90KW深井泵無負(fù)壓水泵電機(jī)兩臺(tái)，采用變頻器循環(huán)（continue)工作方式，六臺(tái)無負(fù)壓水泵電機(jī)均可設(shè)置在變頻方式下工作。采用一臺(tái)150KW和一臺(tái)90KW的軟起動(dòng)150KW和90KW的無負(fù)壓水泵電機(jī)。當(dāng)變頻器工作在50HZ，供水設(shè)備管道壓力仍然低于系統(tǒng)設(shè)定的下限時(shí)，軟起動(dòng)器便自動(dòng)起動(dòng)一臺(tái)無負(fù)壓水泵電機(jī)投入到工頻運(yùn)行，當(dāng)壓力達(dá)到高限時(shí)，自動(dòng)停掉工頻運(yùn)行無負(fù)壓水泵電機(jī)。 變頻無塔供水設(shè)備系統(tǒng)為每臺(tái)無負(fù)壓水泵馬達(dá)配備無負(fù)壓水泵電機(jī)保護(hù)器，是因?yàn)闊o負(fù)壓水泵電機(jī)功率（指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少）較大，在變頻器的恒壓變頻控制柜下穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也在變頻器的恒壓變頻控制柜下穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能保證供水設(shè)備管道的壓和穩(wěn)定時(shí)，恒壓變頻控制柜器的壓力下限信號(hào)與變頻器的高速信號(hào)同時(shí)被 PLC檢測到，PLC自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下泵投入到工頻運(yùn)行，以保持壓力的連續(xù)（Continuity)性，同時(shí)將一臺(tái)備用的泵用變頻器起動(dòng)后投入運(yùn)行，以加大供水設(shè)備管道的供水量保證壓力穩(wěn)定。若兩臺(tái)泵運(yùn)轉(zhuǎn)仍，則依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運(yùn)行，而將另一臺(tái)備用泵投入變頻運(yùn)行。當(dāng)用水量減少時(shí)，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào)有效，這時(shí)壓力上限信號(hào)如仍出現(xiàn)，PLC首先將工頻運(yùn)行的泵停掉，以減少供水量。當(dāng)上述兩個(gè)信號(hào)仍存在時(shí)，PLC再停掉一臺(tái)工頻運(yùn)行的無負(fù)壓水泵電機(jī)，直到最后一臺(tái)泵用主頻器恒壓供水。另外，恒壓變頻控制柜系統(tǒng)設(shè)計(jì)六臺(tái)泵為兩組，每臺(tái)泵的無負(fù)壓水泵電機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間可顯示，24小時(shí)輪換一次，既保證供水系統(tǒng)有備用泵，又保證系統(tǒng)的泵有相同的運(yùn)行時(shí)間，確保了泵的可靠壽命。 變頻無塔供水設(shè)備半自動(dòng)運(yùn)行 當(dāng)PLC系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，自動(dòng)恒壓變頻控制（control)柜系統(tǒng)失靈，這時(shí)候系統(tǒng)工作處于半自動(dòng)狀態(tài)，即一臺(tái)泵具有變頻自動(dòng)恒壓恒壓變頻控制柜功能，當(dāng)用水量不夠時(shí)，可手動(dòng)投入另外一臺(tái)或幾臺(tái)工頻泵運(yùn)行。 手動(dòng) 當(dāng)壓力傳感器故障或變頻器故障時(shí)，為確保用水，六臺(tái)泵可分別以手動(dòng)工頻方式方法運(yùn)行。 變頻無塔供水設(shè)備實(shí)施效果 實(shí)際運(yùn)行證明本恒壓變頻控制柜系統(tǒng)構(gòu)成了多臺(tái)深井泵的自動(dòng)恒壓變頻控制柜的最經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，在軟件設(shè)計(jì)中充分考虎變頻與工頻在切換時(shí)的瞬間壓力與電流沖擊，每臺(tái)泵均采用軟起動(dòng)是解決該問題關(guān)鍵。變頻器工作的上下限頻率及數(shù)字PID恒壓變頻控制柜的上下限恒壓變頻控制柜點(diǎn)的設(shè)定對系統(tǒng)的誤差范圍也有不可忽視的作用。 采用變頻變頻無塔供水設(shè)備，消除了主供水設(shè)備管道壓力波動(dòng)，保證了供水質(zhì)量，而且節(jié)能效果明顯，并延長了主供水設(shè)備管道及其閥門的使用壽命。 采用變頻（frequency conversion)變頻無塔供水設(shè)備，消除了主供水設(shè)備管道壓力波動(dòng)，保證了供水質(zhì)量，而且節(jié)能效果明顯，并延長了主供水設(shè)備管道及其閥門的使用壽命。二次供水設(shè)備通常人們所稱的二次供水設(shè)備，是指單位或個(gè)人將城市公共供水或自建設(shè)施供水經(jīng)儲(chǔ)存、加壓，通過管道再供用戶或自用的形式，因此，二次供水設(shè)備是目前高層供水的惟一選擇方式。 用穩(wěn)壓減壓閥經(jīng)濟(jì)(jīng jì)地解決了不同用水壓力的問題。 拓寬運(yùn)用變頻恒壓恒壓變頻控制柜原理，較好地解決了加壓泵房與抽水泵（water pump）房的遠(yuǎn)程通訊總是并達(dá)到異地連鎖恒壓變頻控制柜的目的。恒壓供水設(shè)備設(shè)備由氣壓罐、水泵及電控系統(tǒng)三部分組成，其突出優(yōu)點(diǎn)是，不需建造水塔，投資小、占地少，布置靈活，建成投產(chǎn)快。采用水氣自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)、節(jié)能與自來水自動(dòng)并網(wǎng)，停電后仍可供水，調(diào)試后不需看管。 在抽水泵房設(shè)置連續(xù)液位顯示，并將信號(hào)傳與PLC，防止泵缺水燒壞無負(fù)壓水泵電機(jī)，設(shè)定的取水位置，確保水的質(zhì)量。 過載、欠壓、過壓、過流、相序不平衡、缺相、無負(fù)壓水泵（water pump）馬達(dá)空轉(zhuǎn)等情況(Condition)下為確保無負(fù)壓水泵電機(jī)的良好使用條件，達(dá)到延長無負(fù)壓水泵電機(jī)的使用壽命(lifetime)的目的。 變頻無塔供水設(shè)備系統(tǒng)配備水位顯示儀表，可進(jìn)行高低位報(bào)警，同時(shí)通過PLC可確保取水在合理水位的水質(zhì)監(jiān)控，同時(shí)也保護(hù)無負(fù)壓水泵電機(jī)制正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況。 變頻無塔供水設(shè)備系統(tǒng)配備流量計(jì)，既能顯示一段時(shí)間的累積流量，又能顯示瞬時(shí)流量，可進(jìn)行出水量的統(tǒng)計(jì)和每臺(tái)泵的出水流量監(jiān)控。供水設(shè)備是為解決由于壓力不足，無法到達(dá)用戶用水的高度或流，而專門研發(fā)設(shè)計(jì)的新型環(huán)保節(jié)能的專業(yè)設(shè)備。系統(tǒng)配備流量計(jì)，既能顯示一段時(shí)間的累積流量，又能顯示瞬時(shí)流量，可進(jìn)行出水量的統(tǒng)計(jì)和每臺(tái)泵的出水流量監(jiān)控。 不同壓力供水需求的解決 為穩(wěn)定可靠地滿足公司內(nèi)部分區(qū)域供水太力（0.4~0.45Mpa）低于主供水設(shè)備管道水壓力（0.8~0.9Mpa）的要求，配備穩(wěn)壓減壓閥來調(diào)節(jié)，可調(diào)范圍為0.1~0.8Mpa。 變頻無塔供水設(shè)備加壓泵系統(tǒng)(system) 由于抽水泵房距離高位水池較遠(yuǎn)，直接供水到高位水池抽水泵的揚(yáng)程不足，為此在距離高位水池落差為36米處設(shè)計(jì)有一加壓泵房，配備立式離心泵兩臺(tái)（一用一備）無負(fù)壓水泵電機(jī)功率為75KW，揚(yáng)程36米。該加壓泵的恒壓變頻控制柜系統(tǒng)需考慮（consider)以下條件： （1）若高位水池水位低和主管有水，則打開進(jìn)水電動(dòng)蝶閥和起動(dòng)加壓泵向高位水池供水； （2）若高位水池水位滿且主管有水，則給出報(bào)警信號(hào)并關(guān)閉加壓泵和進(jìn)水電動(dòng)蝶閥； （3）若主管無水表明用水量增大或抽水泵（water pump）房停止供水，必須開啟出水電動(dòng)蝶閥由高位水池向主管補(bǔ)充不。 像抽水泵（water pump）一樣，我們?yōu)榧訅罕门鋫淞塑浧饎?dòng)器和無負(fù)壓水泵馬達(dá)保護(hù)器，確保加壓泵長期可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)配備了高位水池的水位傳感器和數(shù)顯儀和缺水傳感器。 為保證整個(gè)主水供水設(shè)備管道的恒壓供不，當(dāng)高位水池滿且主水管有水時(shí)，加壓泵停止，此時(shí)主管壓力將“憋壓”，最終導(dǎo)致(cause)主管壓力上升，并將此壓力傳遞到抽水泵房，抽水泵的恒壓變頻控制柜系統(tǒng)檢測到此壓力進(jìn)行恒壓變頻恒壓變頻控制柜，進(jìn)而達(dá)到整個(gè)主供水設(shè)備管道的恒壓供水，這是整個(gè)恒壓變頻控制柜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 變頻無塔供水設(shè)備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能 自動(dòng)平穩(wěn)切換，恒壓恒壓變頻控制柜 主水供水設(shè)備(shèbèi)管道壓力傳感器的壓力信號(hào)4~20mA送給數(shù)字PID恒壓變頻控制柜器，恒壓變頻控制柜器根據(jù)壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測值進(jìn)行PID運(yùn)算，并給出信號(hào)直接恒壓變頻控制柜變頻器的轉(zhuǎn)速以使供水設(shè)備管道的壓力穩(wěn)定。當(dāng)用水量不是很大時(shí)，一臺(tái)泵在 無負(fù)壓水泵電機(jī)既有無負(fù)壓水泵電機(jī)保護(hù)器，又有軟起動(dòng)器，克服了起動(dòng)時(shí)的大電流沖擊，相對延長了無負(fù)壓水泵電機(jī)制使用壽命。 由于采用PLC恒壓變頻控制柜的壓力自動(dòng)恒壓變頻控制柜，可以實(shí)現(xiàn)無人遠(yuǎn)程操作，系統(tǒng)的PLC預(yù)留有RS485接口(interface)，可與公司總調(diào)度室計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)如圖所示的人機(jī)恒壓變頻控制柜系統(tǒng)： 由于系統(tǒng)采用閉環(huán)恒壓恒壓變頻控制柜，無負(fù)壓水泵電機(jī)在滿足主水很容易網(wǎng)的壓力的前提下，節(jié)能效果顯著，年節(jié)電61萬度，折合為人民幣36萬元。 通過(tōng guò)采用變頻器恒壓變頻控制柜，可在不同季節(jié)、節(jié)假日、日夜及上下班等全面調(diào)控水量，按日節(jié)水100噸計(jì)，則年可節(jié)水36500噸。 |
