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變頻調速設備在供水泵站中的使用-泵站自動化

網站編輯:徐州正天 │ 發表時間:2018-12-14 

跟著城市建設的不斷發展,新的工業區不斷涌現,居民的寓居也益發密布,小區及高層建筑不斷添加,因而對供水也提出了更高的請求。但在居民生活用水、工業用水、消防、各類自來水廠、油庫、恒壓補水噴淋等供水體系中,現在都是選用傳統的水塔、高位水箱、氣壓增壓等設備進行供水,這些設備不只維護量大,出資多,占地面積大,能量糟蹋嚴峻,并且還不能滿意工業消防等高水壓、大流量和主動改動供水流量以習慣小區或高層建筑內天天24小時不斷改動的用水量的請求,更達不到高功率和節能的請求, 因而,尋求一種有用、可靠、經濟的方法來完成流量的調理, 從而使水泵一直高效作業, 并能進步泵站的各項技能經濟指標,到達節能的意圖顯得尤為重要。

  

1泵站自動化供水泵站體系存在的疑問某供水泵站于1999年建成?,F泵房內設備4臺6kV臥式離心水泵電動機組,單機容量1250kW,工程供水規劃310m3/s。正常情況下,體系規劃投入3臺機組,1臺備用,由定速電動機驅動。水泵站裝機按最不利條件下、最大時流量和所需相應揚程決議。泵站供水方針用水量不均勻,實踐上天天只要很短時刻能到達最大流量,大多數時刻里,水泵站都處在小流量下作業。流量改動影響管網水頭丟失改動,尤其是地勢平整區域,在幾許揚程很小的情況下,送水泵站出口所需壓力隨流量改動更顯著。為習慣流量改動,泵站運轉中多采納關小出口閥門操控流量。由此發生以下疑問:

  • 1.1泵站自動化人工調理閥門開度,流量難以準確操控,體系功率低。
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  • 1.2當流量降低、閥位開度減小時,閥門前后壓差添加,阻力增大,能耗添加。
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  • 1.3閥門長時刻處于40%~70%開度運轉,加速閥體自身磨損,致使閥門操控特性變差。
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  • 1.4閥門調理不妥添加了管網水錘壓力,降低了作業安全特性。過高的管網壓力要挾設備的密封功能,造成管網、閥門走漏。
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  • 1.5水泵及閥門體系的使用壽命變短,平時維護量大,修理本錢較高。
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  • 1.6泵站自動化吸水池高水位、調理池低水位時,兩臺泵并聯運轉,管道呈現互激水力振動現象。
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    為處理以上疑問,泵站自動化將3#機改為變頻調速運轉,使用高壓變頻器對水泵電動機進行變頻操控,完成供水流量的變負荷調理,到達恒壓供水方針。不只處理了閥門調理線性度差的疑問,還進步了體系運轉的可靠性;更重要的是減小了因調理閥門孔口改動造成的壓力丟失,減輕了閥門磨損,降低了體系對管路密封功能的損壞,延長了設備使用壽命,減少了維護量,改進了體系的經濟性,節省了能源,為降低廠用電率供給了杰出的路徑。

      

    2變頻調速節能剖析依據泵與風機學的類似規律,水泵體系選用變頻調理時,直接經過改動水泵電機頻率改動電動機轉速,以滿意不一樣運轉工況的需要。此刻電機耗費的能量已與電機轉速立方的關系降低,變頻調速節省用電效果從原理上剖析十分顯著。

      

    變頻體系運轉時,泵站出口壓力保持不變。給定出口壓力為Hg。當流量Q變動時,因轉速改動致使揚程特性H1~Q上下移動,泵作業點在H=Hg線上作水平移動(A、B、C、D)。經過特性曲線能夠清楚地看出水泵耗費軸功率的改動,即選用變頻調速確保壓力安穩與流量需要。原規劃單臺運轉時,H=Hg=60m,Q=Qg=3960m3/h。聯系本項目改造水泵特性實踐運轉頻率設定在38Hz(確保壓力需要),依據公式 ,水泵流量和電機轉速成正比,可核算出不一樣轉速下的流量:Q=Qa=3960m3/h,na=998rpm(50Hz),N軸=743kW;Q=Qb=3564m3/h,nb=898rpm(45Hz),N軸=540kW;Q=Qc=3166m3/h,nc=798rpm(40Hz),N軸=380kW;Q=Qd=3000m3/h,nd=758rpm(38Hz),N軸=326kW。

      

    3恒壓供水計劃及PID調整經歸納思考,水泵高壓變頻體系選用恒壓供水方式,丈量元件選用壓力傳感器,裝設在水泵機組出水口處,供水壓力V作為輸出量,Vi為安穩供水壓力設定值,悉數體系構成閉環操控方式。高壓變頻器內部內嵌式可編程操控器收集供水壓力值V與給定值Vi進行對比,經過PID調整,將調整成果轉換為頻率調理信號傳送至變頻器,直至到達供水壓力給定值Vi。不論體系供水流量如何改動,供水壓力值V一直保持在給定壓力值Vi鄰近。

      

    高壓變頻器依據誤差相應調理體系PID參數。當運轉參數遠離方針參數時,調理起伏加速,跟著誤差逐步挨近,盯梢起伏逐步減小,挨近持平時,體系將到達一個動態平衡,供水體系將到達恒壓運轉安穩狀況。

      

    4泵站自動化高壓變頻器技能實施計劃4.1技能參數裝備4臺相同離心水泵(3用1備),水泵類型28SH—12,額外流量1.1m3/s,額外揚程60m,額外功率743kW;電動機類型YRKK630—6,額外電壓6kV,額外功率1250kW,額外電流145A,轉速998r/min,功率因數0184。高壓變頻器類型HINV—06/1570B,額外容量1570kVA,額外電流150A,額外電壓6kV,輸出頻率0~50Hz,加減速時刻0~3200s,過載能力125%/min,具過壓維護、欠壓維護、過電流維護等功能。

      

    4.2泵站自動化技能計劃思考高壓變頻設備使用率最大化與遠期變頻使用等,將變頻體系計劃裝備為“一拖二”,一套變頻體系拖動一臺電機變頻運轉,另一臺可工頻運轉,即一臺水泵由變頻器拖,別的一臺水泵由6kV高壓電源直接驅動。遠期計劃中,將拖動方針中的負載改為不一樣母管下的水泵,以習慣供水負荷的改動。   變頻體系計劃闡明:M1變頻運轉時,斷開QS3、QS6、QF2,閉合QS2、QS5、QF1;M2變頻運轉時,斷開QS2、QS5、QF1,閉合QS3、QS6、QF2;M1/M2工頻運轉時(體系維修或毛病運轉狀況),斷開QS2、QS3、QS5、QS6,閉合QS1/QS4。6/10kV電源經用戶輸入真空開關QF1,經過變頻設備進線刀閘QS2到高壓變頻調速設備,變頻設備輸出經出線刀閘QS5送至電動機M1;經用戶輸入真空開關QF2,經過變頻設備進線刀閘QS3到高壓變頻調速設備,變頻設備輸出經出線刀閘QS6送至電動機M2;還能夠經旁路刀閘QS1、QS4直接起動電動機M1、M2.   變頻設備的刀閘QS1和刀閘QS2相互閉鎖,即QS2和QS1不能一起閉合;刀閘QS3和刀閘QS4相互閉鎖,即QS3和QS4不能一起閉合。   旁路柜效果如下:當變頻設備工程維修時,可手動操作刀閘,構成顯著斷電點,確保人身安全;當變頻設備呈現毛病時,也可手動操作刀閘,阻隔變頻設備,使負載在工頻電源下正常運轉,確保出產安全、繼續進行。

      

    5經濟效益剖析變頻改造前后泵站運轉數據見表1。

      

    注: 均勻日供水量215 68418,t 運轉壓力014 MPa,單位電耗= 用電量/供水量。

      

    依據泵站供水體系改造報表統計,改造前水的單位電耗為0.34kWh/t,改造后均勻為0.306kWh/t,一年可節省電能183萬kWh(年均運轉時刻250天)。按電價0.5元/kWh核算,年可節省電費近91.5萬元,最多1年半內即可回收悉數出資本錢。   結語總歸,變頻器是一項集現代化領先電力電子技能和核算機技能于一體的高效節能技能,大大改進了供水出產及現場環境,不只發生了極好的節能效益,還優化了出產工藝。PLC操控技能、Profibus總線技能和高壓變頻技能的完美聯系,使出產現場集成主動化程度更高,運轉更安穩,操作更簡單泵站自動化。





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