自来水供水系统是人们日常工作生活所不可缺少的重要设施,其运行质量的高低,将直接影响人们的生产生活质量。传统的供水系统的容量通常是按最大需求量设计的,而日常生活中水质需求量常常达不到系统的最大供水能力,因而造成水资源和电资源的浪费。除此之外传 统的供水系统尚存在下列问题:1、统统负荷(用水量)大幅度变化所引起的管网压力的巨幅变化极易造成供水管网的破裂,致使生产维修费用增加并延误生产。2、频繁的人工监视和流量调节造成人工成本和司泵工劳动强度的增加。3、设备的频繁启动使电网和设备本身均处于频繁的冲击状态下,从而使电气设备和机械连接部件的寿命大幅度缩短。
为了避免上述问题的发生,可以采用多种控制方案加以解决。人们熟知的变频调速方式即可有效解决上述问题。
山东省日照市岚山区自来水公司采用丹佛斯公司VLT变频调速器所构成的变频调速供水系统便是一例。该系统采用压力闭环控制,自动补偿水量的变化,恒定供水管网的压力,既避免了能源的浪费又缓解了压力剧烈变化造成供水管网破裂的问题。变频器提供的软启动功能彻底消除了电报冲击和机械冲击,大大延长了机电设备的寿命。全自动运行的控制系统减少了人力的投入,减轻了司泵工的劳动强度。
整个系统由三台水泵,一台VLT变频器,一台PLC及一只1-5伏压力变送器及若干辅助部件构成。各部分功能如下:安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成1-5伏的电信号；变频调速器用于调节水泵转速以调节流量；PLC用于逻辑切换,其运行过程为:压力变送器将1-5伏压力信号送至VLT变频器,VLT变频器据此操作人员预置的压力数值进行比较判断实际压力值的高低,并对水泵转速进行调节,以补偿水管网压力的波动,使其稳定在预置的压力值上。当用水量超出一台泵的供水能力时,VLT变频器将通知PLC把当前运行泵切换到电网上运行,再由变频器软启动下一台水泵,直至最后一台(第三台)以补偿管网压力的变化:当用水量由大变小时,管网压力将有逐渐升高的趋势,为了维持管网的预置压力,变频器将逐渐高低至变频状态下运行的水泵,以补偿用水量的变化,当该泵调至最低仍不能补偿水量的减少引起的压力升高时,变频器将通知PLC切断一台直接在电网下运行的水泵,直至切断全部在电网下运行的水泵,只由一台在变频状态下运行的水泵将管网维持在预置值上。值得指出的是,由于丹佛斯VLT系列变频器带有内置PID调节器,因此,压力变送器的输出信号可直接输入VLT变频器而无需另行配置PID调节器；另外,VLT变频器的频率超限信号(可作为管网压力及限信号)可适时通知PLC进行逻辑切换。
此外,上述系统还配备了外围辅助电路,以保障自动控制系统出现故障时可通过人工调节方式维持系统运行保证连续生产。
经过一年多的运行,这套由丹佛斯VLT变频器构成的恒压供水系统取得了可观的经济效益。其中,55kW电机在正常生产情况下的平均轴功率为25kW,小时节电30kWh；75kW电机的平均轴功率为37kW,小时节电38kWh,以55kW电机为例,全年运行8760小时,则全年节电:30kW×8760h=262800kWh,按每kWh电费0.5元计算,年节电费为:262800×0.5=131400.00元。对于设备总投资10万元而言,仅需七个月即可收回投资。
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