1 現(xiàn)場情況
某工礦地處遠離城市的山區(qū)中，故不可能使用市政的自來水管網(wǎng)，解決用水問題就需要自建一個小型的供水系統(tǒng)。一般是在靠近河邊建一個取水站，將河水抽到半山腰的水處理站，經(jīng)過沉淀、加氯消毒后，再由水泵送到山頂?shù)母呶凰?，利用山頂與用戶之間的高差實現(xiàn)自流供水。這種情況比較普遍，如鐵路沿線的車站，大都遠離城市，而且相當(dāng)多的車站建在山區(qū)中，其自建的供水系統(tǒng)與此類似。本例用戶的取水站建在山下的河邊上，離半山腰的水處理站直線距離在800 m以上，取水站有3 臺揚程110 m的30 kW水泵，兩用一備。取水站無人值守，水處理站有人值班，但取水站的水泵的起、?？刂朴伤幚碚镜闹蛋嗳藛T擔(dān)任。實際是由值班人員觀察水處理沉淀池的水位，如果看到沉淀池快要抽滿或抽水量不足時，值班人員就步行1 km多路程到取水站進行相應(yīng)的操作。這樣在沉淀池快要抽滿的情況下，有時會處理不及時，使沉淀池水滿溢出，這不僅浪費電能，也造成水資源損失。另外，水處理站將處理好的水送往高位水池，有2 臺揚程80 m的45 kW水泵一用一備，也同樣有高位水池水滿后造成水資源損失和電能的浪費的問題。
2 控制方案
因為存在以上的問題，所以需要對供水系統(tǒng)做技術(shù)改造，用戶的要求是：
1)實現(xiàn)真正的取水站無人值守;
2)實現(xiàn)沉淀池和高位水池水位的自動控制;
3)系統(tǒng)改造后有一定限度的節(jié)能。
要實現(xiàn)取水站的無人值守，在選擇啟動設(shè)備時著重考慮其可靠性，故選用了軟啟動器。每臺水泵配1 臺軟啟動器，共3 臺。水處理站的沉淀池內(nèi)設(shè)有“高”“中”“低”3 個水位點，采用PLC 根據(jù)沉淀池水位的高低來決定是1 臺水泵運行還是2 臺水泵運行，還可通過編程控制使3 臺水泵使用的時間盡量相同。水泵的運行信號、故障信號通過電纜送到水處理站顯示。
因為取水站的抽水水位比水泵安裝位置低2 m，所以水泵初次起動或停止后再起動，都可能形成“真空”而吸不上水，原來的方式是靠人工注水，注水過程中打開排氣閥將管道和水泵中的空氣排除后再起動。無人值守后必須自動地完成注水排氣這個過程，否則抽不上水的水泵長期運行會損壞。為滿足自動注水排氣，須檢測管道內(nèi)有無“真空”，方法一是直接用真空表檢測管道內(nèi)的“真空”;另一種方法采用間接檢測方式，即檢測水泵電機的運行電流。如果管道內(nèi)有“真空”，則電機近似于空載運行，電流較小;如果管道內(nèi)沒有“真空”，則電機接近滿載運行，電流基本上為額定電流，顯然，二者的差值較大。
本例中，水泵電機30 kW，滿載電流56.4 A，管道內(nèi)有“真空”時電機電流為25 A。水泵起動時，用電流檢測模塊測量電機的電流，并將此值送往PLC，電流數(shù)值限定在35 A。當(dāng)電機電流值高于
35 A，表示管道內(nèi)沒有“真空”，起動成功繼續(xù)運行;當(dāng)電機電流值低于35 A時，電機停止運轉(zhuǎn)，PLC 輸出信號，打開注水和排氣電磁閥，注水和排氣同時進行，排出管道內(nèi)的空氣，3耀5 min 后，重新再起動一次。如果電機電流值仍低于35 A，重復(fù)上述電機停車，再次注水和排氣，3耀5 min 后，再次進行起動。這樣的起動過程可進行3 次，如果3次都不能起動水泵，則表示水泵，電機或抽水管道有問題(如底閥處有異物)，PLC 給出報警信號，通知值班人員處理。
本例采用的是間接檢測真空的方式，因此需要在管道上加裝注水和排氣電磁閥。整個設(shè)備裝在控制柜中，控制柜安裝在取水站。取水站控制系統(tǒng)如圖1 所示。
4 結(jié)語
現(xiàn)實中液位控制的事例比比皆是，用得較普遍的就是高位水池的自流供水，本例中采用軟起動器和變頻器組成液位控制系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)各有優(yōu)勢，變頻器構(gòu)成的系統(tǒng)可以是恒液位控制系統(tǒng)，并且，還有一定的節(jié)能效果。節(jié)能的多少與水泵富余揚程和用戶用水量的大小有關(guān)。水泵富余揚程越大，用戶用水量越大(在水泵能夠提供的最大流量范圍內(nèi))，節(jié)能越顯著。
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