森蘭變頻器在恒液位供水中的應(yīng)用

1 現(xiàn)場(chǎng)情況

某工礦地處遠(yuǎn)離城市的山區(qū)中，故不可能使用市政的自來(lái)水管網(wǎng)，解決用水問(wèn)題就需要自建一個(gè)小型的供水系統(tǒng)。一般是在靠近河邊建一個(gè)取水站，將河水抽到半山腰的水處理站，經(jīng)過(guò)沉淀、加氯消毒后，再由水泵送到山頂?shù)母呶凰兀蒙巾斉c用戶之間的高差實(shí)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(yuǎn)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(tái)揚(yáng)程110 m的30 kW水泵，兩用一備。取水站無(wú)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(shí)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(shí)，值班人員就步行1 km多路程到取水站進(jìn)行相應(yīng)的操作。這樣在沉淀池快要抽滿的情況下，有時(shí)會(huì)處理不及時(shí)，使沉淀池水滿溢出，這不僅浪費(fèi)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(tái)揚(yáng)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(fèi)的問(wèn)題。

2 控制方案

因?yàn)榇嬖谝陨系膯?wèn)題，所以需要對(duì)供水系統(tǒng)做技術(shù)改造，用戶的要求是：

1)實(shí)現(xiàn)真正的取水站無(wú)人值守;

2)實(shí)現(xiàn)沉淀池和高位水池水位的自動(dòng)控制;

3)系統(tǒng)改造后有一定限度的節(jié)能。

要實(shí)現(xiàn)取水站的無(wú)人值守，在選擇啟動(dòng)設(shè)備時(shí)著重考慮其可靠性，故選用了軟啟動(dòng)器。每臺(tái)水泵配1 臺(tái)軟啟動(dòng)器，共3 臺(tái)。水處理站的沉淀池內(nèi)設(shè)有“高”“中”“低”3 個(gè)水位點(diǎn)，采用PLC 根據(jù)沉淀池水位的高低來(lái)決定是1 臺(tái)水泵運(yùn)行還是2 臺(tái)水泵運(yùn)行，還可通過(guò)編程控制使3 臺(tái)水泵使用的時(shí)間盡量相同。水泵的運(yùn)行信號(hào)、故障信號(hào)通過(guò)電纜送到水處理站顯示。

因?yàn)槿∷镜某樗槐人冒惭b位置低2 m，所以水泵初次起動(dòng)或停止后再起動(dòng)，都可能形成“真空”而吸不上水，原來(lái)的方式是靠人工注水，注水過(guò)程中打開(kāi)排氣閥將管道和水泵中的空氣排除后再起動(dòng)。無(wú)人值守后必須自動(dòng)地完成注水排氣這個(gè)過(guò)程，否則抽不上水的水泵長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)損壞。為滿足自動(dòng)注水排氣，須檢測(cè)管道內(nèi)有無(wú)“真空”，方法一是直接用真空表檢測(cè)管道內(nèi)的“真空”;另一種方法采用間接檢測(cè)方式，即檢測(cè)水泵電機(jī)的運(yùn)行電流。如果管道內(nèi)有“真空”，則電機(jī)近似于空載運(yùn)行，電流較小;如果管道內(nèi)沒(méi)有“真空”，則電機(jī)接近滿載運(yùn)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(jī)30 kW，滿載電流56.4 A，管道內(nèi)有“真空”時(shí)電機(jī)電流為25 A。水泵起動(dòng)時(shí)，用電流檢測(cè)模塊測(cè)量電機(jī)的電流，并將此值送往PLC，電流數(shù)值限定在35 A。當(dāng)電機(jī)電流值高于

35 A，表示管道內(nèi)沒(méi)有“真空”，起動(dòng)成功繼續(xù)運(yùn)行;當(dāng)電機(jī)電流值低于35 A時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，PLC 輸出信號(hào)，打開(kāi)注水和排氣電磁閥，注水和排氣同時(shí)進(jìn)行，排出管道內(nèi)的空氣，3耀5 min 后，重新再起動(dòng)一次。如果電機(jī)電流值仍低于35 A，重復(fù)上述電機(jī)停車，再次注水和排氣，3耀5 min 后，再次進(jìn)行起動(dòng)。這樣的起動(dòng)過(guò)程可進(jìn)行3 次，如果3次都不能起動(dòng)水泵，則表示水泵，電機(jī)或抽水管道有問(wèn)題(如底閥處有異物)，PLC 給出報(bào)警信號(hào)，通知值班人員處理。

本例采用的是間接檢測(cè)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(gè)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(yǔ)

現(xiàn)實(shí)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(dòng)器和變頻器組成液位控制系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)各有優(yōu)勢(shì)，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(yáng)程和用戶用水量的大小有關(guān)。水泵富余揚(yáng)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。