一. 概述
武夷山是全國著(zhù)名的風(fēng)景區,武夷山水廠(chǎng)對整個(gè)武夷山市人的生活有著(zhù)舉足輕重的作用。該水廠(chǎng)修建較早,在使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生爆管,加壓水泵故障,導至時(shí)有停水以及水壓不正常發(fā)生,給當地人們的生活帶來(lái)極為不便,因此該水廠(chǎng)急需技術(shù)改造。
該水廠(chǎng)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(dòng),另一臺由45KW 電機拖動(dòng),作補給和備用。技術(shù)改造采用變頻恒壓控制系統,該系統采樣供水管網(wǎng)壓力,根據用水量的變化自動(dòng)調整泵組的運行臺數,完成供水壓力的閉環(huán)控制,在管網(wǎng)流量變化時(shí)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(shí)際值進(jìn)行比較,其差值輸入CPU運算處理后,發(fā)出控制指令,控制變頻器的輸出,從而控制主加壓泵電動(dòng)機的轉速,控制補給泵電動(dòng)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(dòng)器90KW一臺、SJR2軟起動(dòng)器45KW一臺及儀表信號燈,接觸器)。
系統圖如下:

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(shí)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(shí)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(shí)段給定不同的壓力值,既節能又能最好地滿(mǎn)足終端用戶(hù)對水壓的要求。
2.“休眠”功能
系統運行時(shí)經(jīng)常會(huì )遇到用戶(hù)用水量較小或不用水(如夜晚)情況,為了節能,該專(zhuān)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(shí),停止補給備用泵電機,當變頻器輸出一直在下限頻率,但實(shí)際總管水壓比設定還是偏高,工作一定時(shí)間后,變頻器進(jìn)入“休眠狀態(tài)”停止工作,當總管水壓下降到設定值以下時(shí)變頻器被喚醒,從新進(jìn)入PI調節狀態(tài)?!靶菝叽_認時(shí)間”變頻器內置,當變頻器的輸出頻率低于休眠值的時(shí)間如小于休眠確認時(shí)間td時(shí),即td<tn時(shí)變頻器繼續工作,當td>tn時(shí)變頻器將進(jìn)入休眠狀態(tài)。在用水峰值期,變頻器輸出頻率到達上限頻率時(shí)將啟動(dòng)補給備用泵。
3.工變頻切換功能
水廠(chǎng)供水系統可靠性要求高,一旦故障會(huì )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(tài),當變頻器萬(wàn)一出現故障或例行檢修時(shí),可立即切換到工頻運行,用備用SJR2軟起動(dòng)器啟動(dòng)水泵,從而保證供水的連續性,整個(gè)系統的可靠性能很好地滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。兩套啟動(dòng)系統電氣聯(lián)鎖,可防止誤操作,確保系統的安全運行。
4. 補給泵自動(dòng)投切
當主泵變頻運行至50HZ時(shí)延時(shí)3分種補給泵自動(dòng)投入運行,補充加壓,這樣不斷可以保證高峰用水量時(shí)系統管網(wǎng)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(shí),切除補給泵,提高主泵的運行效率,這樣整個(gè)系統都能在節能優(yōu)化狀態(tài)下運行。
四. 用戶(hù)受益
1. 延長(cháng)設備及管網(wǎng)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(dòng)為軟啟動(dòng),消除了大電機啟動(dòng)時(shí)沖擊力矩對電機的損壞,水泵在啟動(dòng)時(shí)的沖擊大為減少,同時(shí)由于軟啟動(dòng)且水壓為恒壓控制,消除了啟動(dòng)時(shí)對管網(wǎng)的水錘效應,爆管現象不再發(fā)生。因此延長(cháng)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(zhì)量,提高了整個(gè)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(zhù)城市管網(wǎng)的發(fā)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(dòng)系統可以互為備用,保證了系統供水的連續性,為系統經(jīng)濟優(yōu)化運行提供了可靠保證。
3. 改善水廠(chǎng)的用電狀況。
采用變頻軟啟動(dòng)后,消除了原啟動(dòng)系統啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)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(xiàn)路損耗也大為減少,改善了水廠(chǎng)用電緊張的狀況。
4. 節能效果顯著(zhù),經(jīng)濟效益可觀(guān)。
原系統運行時(shí)需人工隨用水量有變化手動(dòng)投切補給泵的運行,管網(wǎng)系統壓力隨用水量的變化一般在3.8~7kg/cm2之間波動(dòng),而系統最佳的供水壓力在 4.0kg/cm2左右,超過(guò)7kg/cm2易發(fā)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(shí)原系統壓力為7kg/cm2左右,由變頻加壓時(shí)壓力可控制在4.0kg/cm2,此時(shí)節電率可達57%,而如長(cháng)時(shí)間運行在下限頻率變頻器還可運行于“休眠狀態(tài)”,平均下來(lái)整個(gè)系統的節電率在40%左右。系統節能效果顯著(zhù),根據當地的電費標準七個(gè)月節約的電費就可將前期的投資收回,經(jīng)濟效益可觀(guān)。
5. 減輕值班人員的工作強度。
原系統經(jīng)過(guò)改造后,補給泵組可自動(dòng)投切,值班人員不會(huì )擔心因沒(méi)有及時(shí)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(shuō)明
----摘自工控網(wǎng)