水泵恒压供水方案

1、水泵恒压供水方案一 . 泵房供水电机一般以恒定速度运行 , 用大小泵切换或调节 进出水阀的方法调节水压及流量 , 以满足各种不同的需求 . 这 种低效率控制流量的方法 , 不能满足实际工作要求 , 由于工作 中水量变化 , 可能使平均水压升高 , 一方面造成不必要的能量 消耗还会使管网因较大的压力冲击 , 使管网破裂 ; 另一方面使 水压不稳 , 影响供水品质 .二 . 采用变频恒压供水自动化控制的特点 :1. 节省电能 , 降低能源消耗 , 能 24小时维持恒定压力 , 并根据 压力信号自动启动备用泵 , 无级调整压力 , 供水质量好 , 与 传统供水相比 , 不会造成管网破裂及水龙头共振现

2、象 . 2. 启动平滑 , 减少电机水泵的冲激 , 延长了电机及水泵的使 用寿命 , 降低了维修成本 , 避免了传统供水中的水锤现象 . 3. 变频恒压供水保护功能齐全 , 运行可靠 , 具有欠压 , 过压 , 过流 , 过热等保护功能 . 可根据用户需要 , 选择各种附加功 能 .三 . 供水工况目前通过二台 45KW, 二台 15KW 的水泵 (一用一备 , 工艺要求 水压为 5Mpa 。 主要考虑节能及自动化的要求 , 内置自动节能 ,PID, 简易 PLC 及通讯接口等功能 , 可以方便与 PLC, 现场总线进行通讯 , 方便操作及监控 , 同时可以方便地与压力传感器连用。四、恒压供水

3、原理当供水系统阻力一定时 , 水泵转速的变化 , 将会改变供水系统 的压力和流量。 如图 1所示 , 当水泵转速由 N1提升到 N2时 , 由于 阻力曲线 R 不变 , 水泵工况由 A 点移到 B 点。 则流量由 Q1提升到 Q2, 同时扬程也由 H1提升到 H2。系统阻力不变时 , 只需调节电动 机的转速 , 即可改变流量与扬程。H RH2 N2 P=Q H r/102 n (1 H1N1 B P:水泵工况点的轴动功率 (KW H0 A Q:水泵工况点的水压或流量 (m³/s Q1 Q2 Q H:水泵工况点的扬程 (mr:输出介质单位体积重量 (Kg/mH0 ( 图 1 n:水泵工

4、况点的泵 效率 (%根据离心泵的公式(1和水阻力特性曲线 , 我们可以知道 , 在水阻特性一定时 , 调速 N 与流量 Q 、扬程 H 、轴功率 P 之间的关系式为 :Q2/Q1=N2/N1 (2H2/H1=(N2/N1²P2/P1=(N2/N1³公式 (2中 , 流量 Q 与转速 N 成正比 , 扬程 H 与转速 N 的平方成 正比 ; 轴功率 P 与转速 N 的立方成正比。由此可见当流量 Q 的需求量降低时 , 只需降低转速 N, 同时功率 P 的消耗量成立方关系下降。这也就是水泵调速节能的依据。变频调速是根据交流异步电动机的工作原理 , 其转速公式为 :N=60f(1

5、-s/P (3式中N:水泵电机的转速 (r/minf:水泵电机的频率 (H ZS:水泵电机的转差率P:水泵电机的极对数由于 (3可知 , 仅改变交流异步电机定子绕组的电磁频率f , 即可以 改 变 定子绕组旋转磁场的频率 , 从而改变交流异步电机的转速 N 。四、变频恒压的系统组成恒压供水系统图 :变频 水泵压力传感器考虑到水量随着不同时间段波动大的特点 , 我们选用变频器闭环 控制系统。工作原理 :系统投入运行时 , 通过变频器控制电机高速运行 , 并同时检测 压力传感器反馈回来的出口 , 当检测压力达到设定压力时 , 变频 器控制电机以某一速度运行 , 当检测压力高于设定压力时 , 变频

6、器控制电机减速运行 , 当检测压力低于设定压力时 , 变频器控制 电机加速运行 , 从而达到出口压力和设定相同 , 达到恒压供水的 目的。五、投资分析系统主要由以下几部分组成 :(1控制对象 2台 45KW,2台 15KW 的水泵电机 (一备一用 ;(2变频智能控制器 :为了节省投资 , 采用一台变频器控制一台电 机的方案 , 水泵及变频主机的智能保护 , 时间可调的软启 , 软停等 先进功能 , 能保护设备处于平稳 , 高效 , 安全 , 低耗运行状态 ;(3工频控制器 , 即原有电机启动系统 ;(4压力变送器 , 用于控制水泵水的压力 , 并将压力信号变换成对 4 20MA 的标准电信号

7、, 供变频器智能控制用 ;(5工频 /变频切换器 :选用进口名牌低压电器 , 确保二套系统互 不影响 , 且切换可靠。一 整个恒压供水系统 2套 : 45KW 变频器 2台、 30KW 变频 1台 (控制两台 15KW 的水泵 , 压力变送器 2个 , 工频 /变频切换器、 滤 波器、节能芯片 2个、低压控制柜 1套。二 节能效益测算 :每天工作 24小时 , 每月 30天 , 电价 0.6元 /Knb原每当月电量 (预估 30*24*45*0.6=19440假设投资 4台 3万元 , 每天工作 24小时 , 每月 30天 , 电价 0.6元 /Knb,功率因数只按提高 95%,节能只按最低

8、20%来计算 .月节电 19440-(45*95%*24*30*0.6+19440*20%=4868月节省电费 :14572*0.6=8743.2元按投资成本 , 回报期不到一年六 系统特点1、 水压稳定2、无人值班3、节电明显4、对设备磨损小绍兴阿尔法电控技术有限公司 电话 :0575-851169211兆帕 (MPa=145磅 /英寸 2(psi=10.2千克 /厘米 2(kg/cm2=10巴 (bar=9.8大气 压 (atm1磅 /英寸 2(psi=0.006895兆帕 (MPa=0.0703千克 /厘米 2(kg/cm2=0.0689巴 (bar=0.068大气压 (atm1巴 (b

9、ar=0.1兆帕 (MPa=14.503磅 /英寸 2(psi=1.0197千克 /厘米2(kg/cm2=0.987大气压 (atm1大气压 (atm=0.101325兆帕 (MPa=14.696磅 /英寸 2(psi=1.0333千克 /厘米 2(kg/cm2=1.0133巴 (bar4.5mpa=45.9公斤 /厘米地球的周围被厚厚的空气包围着, 这些空气被称为大气层。 空气可以向水那样自 由的流动, 同时它也受重力作用。 因此空气的内部向各个方向都有压强, 这个压 强被称为大气压。 1654年格里克在德国马德堡作了著名的马德堡半球实验,这 让人们对大气压有了深刻的认识,但大气压到底有多大

10、人们还不清楚。 11年后 意大利科学家托里拆利在一根 80厘米长的细玻璃管中注满水银倒置在盛有水银 的水槽中,发现玻璃管中的水银大约下降了 4厘米后就不再下降了。这 4厘米 的空间无空气进入, 是真空。 托里拆利据此推断大气的压强就等于水银柱的长度。 根据压强公式科学家们准确地算出了大气压在标准状态下为 1.01×105Pa 。大气压的变化跟高度有关。 大气压是由大气层受到重力作用而产生的, 离地面越 高的地方,大气层就越薄,那里的大气压就应该越小。不过,由于跟大气层受到 的重力有关的空气密度随高度变化不均匀,因此大气压随高度减小也是不均匀 的。大气压的变化还跟天气有关。 在不同时间

11、, 同一地方的大气压并不完全相同。 我 们知道, 水蒸气的密度比空气密度小, 当空气中含有较多水蒸气时, 空气密度要 变小,大气压也随着降低。一般说来,阴雨天的大气压比晴天小,晴天发现大气 压突然降低是将下雨的先兆; 而连续下了几天雨发现大气压变大, 可以预计即将 转晴。另外,大气压的变化跟温度也有关系。因气温高时空气密度变小,所以气 温高时大气压比气温低时要小些大气压不是固定不变的。为了比较大气压的大小,在 1954年第十届国际计量大 会上, 科学家对大气压规定了一个 “ 标准 ” :在纬度 45°的海平面上, 当温度为 0 时, 760毫米高水银柱产生的压强叫做标准大气压。既然是

12、 “ 标准 ” ,在根据液体 压强公式计算时就要注意各物理量取值的准确性。从有关资料上查得:0时水 银的密度为 13.595×103千克/米 3,纬度 45°的海平面上的 g 值为 9.80672牛 /千克。于是可得 760毫米高水银柱产生的压强为p 水银 =水银 gh=13.595×103千克/米 3×9.80672牛/千克 ×0.76米=1.01325×105帕。这就是 1标准大气压的值压力等级划分压力容器的设计压力(p 划分为低压、中压、高压和超高压四个压力 等级:(1低压 (代号 L 0.1MPap<1.6MPa ;(2

13、中压 (代号 M 1.6MPap<10.0MPa ;(3高压 (代号 H 10.0MPap<100.0MPa ;(4超高压 (代号 U p100.0MPa。系统简介为改善生产环境,某公司投资清洁水技改工程并建成一座日产水 2.5万顿的供水系统, 分别建设了抽水泵系统、加压泵系统和高位水池。根据公司用水需求特点,从抽水泵系 统过来的水一部分直接供给生产用水部门,一部分则需通过加压泵输送到高位水池,而 供给生产用水部门的水压与供给高位水池的水压相差较大。 同时高位水池距抽水泵房较 远达十多公里, 高位水池的液位高低和加压泵系统的设计以及如何与抽水泵系统 “ 联动 ” 也是较难解决的。鉴

14、于以上特点,从技术可靠和经济实用角度综合考虑,我们设计了用 PLC 控制与变频 器控制相结合的自动恒压控制供水系统, 同时通过主水管线压力传递较经济地实现了加 压泵系统与抽水泵系统 “ 远程联动 ” 的控制目的。系统方案系统主要由三菱公司的 PLC 控制器、 ABB 公司的变频器、施耐德公司的软启动器、电 机保护器、数据采集及其辅助设备组成(见图 1。抽水泵系统整个抽水泵系统有 150KW 深井泵电机四台, 90KW 深井泵电机两台,采用变频器循环 工作方式,六台电机均可设置在变频方式下工作。采用一台 150KW 和一台 90KW 的软 起动 150KW 和 90KW 的电机。当变频器工作在

15、50HZ ,管网压力仍然低于系统设定的 下限时,软起动器便自动起动一台电机投入到工频运行,当压力达到高限时,自动停掉 工频运行电机。一次主电路接线图如下:系统为每台电机配备电机保护器,是因为电机功率较大,在变频器的控制下稳定运行;当用水量大到变频器全速运行也在变频器的控制下稳定运行; 当用水量大到变频器全速运行也不能保证管网的压和稳定 时,控制器的压力下限信号与变频器的高速信号同时被 PLC 检测到, PLC 自动将原工 作在变频状态下泵投入到工频运行,以保持压力的连续性,同时将一台备用的泵用变频 器起动后投入运行,以加大管网的供水量保证压力稳定。若两台泵运转仍,则依次将变 频工作状态下的泵投

16、入到工频运行,而将另一台备用泵投入变频运行。当用水量减少时, 首先表现为变频器已工作在最低速信号有效, 这时压力上限信号如仍 出现, PLC 首先将工频运行的泵停掉,以减少供水量。当上述两个信号仍存在时, PLC 再停掉一台工频运行的电机,直到最后一台泵用主频器恒压供水。另外,控制系统设计 六台泵为两组, 每台泵的电机累计运行时间可显示, 24小时轮换一次, 既保证供水系统 有备用泵,又保证系统的泵有相同的运行时间,确保了泵的可靠寿命。控制系统图见图 3。半自动运行当 PLC 系统出现问题时,自动控制系统失灵,这时候系统工作处于半自动状态,即一 台泵具有变频自动恒压控制功能,当用水量不够时,可

17、手动投入另外一台或几台工频泵 运行。手动当压力传感器故障或变频器故障时,为确保用水,六台泵可分别以手动工频方式运行。 实施效果实际运行证明本控制系统构成了多台深井泵的自动控制的最经济结构, 在软件设计中充 分考虎变频与工频在切换时的瞬间压力与电流冲击, 每台泵均采用软起动是解决该问题 关键。 变频器工作的上下限频率及数字 PID 控制的上下限控制点的设定对系统的误差范 围也有不可忽视的作用。采用变频恒压供水,消除了主管网压力波动,保证了供水质量,而且节能效果明显,并 延长了主管网及其阀门的使用寿命。采用变频恒压供水,消除了主管网压力波动,保证了供水质量,而且节能效果明显, 并延长了主管网及其阀

18、门的使用寿命。用稳压减压阀经济地解决了不同用水压力的问题。拓宽运用变频恒压控制原理, 较好地解决了加压泵房与抽水泵房的远程通讯总是并达 到异地连锁控制的目的。在抽水泵房设置连续液位显示, 并将信号传与 PLC ,防止泵缺水烧坏电机,设定的取 水位置,确保水的质量。过载、欠压、过压、过流、相序不平衡、缺相、电机空转等情况下为确保电机的良好使 用条件,达到延长电机的使用寿命的目的。系统配备水位显示仪表,可进行高低位报警,同时通过 PLC 可确保取水在合理水位的 水质监控,同时也保护电机制正常运转工况。系统配备流量计,既能显示一段时间的累积流量,又能显示瞬时流量,可进行出水量的 统计和每台泵的出水流

19、量监控。系统配备流量计,既能显示一段时间的累积流量,又能 显示瞬时流量,可进行出水量的统计和每台泵的出水流量监控。不同压力供水需求的解决为稳定可靠地满足公司内部分区域供水太力(0.40.45Mpa低于主管网水压力(0.80.9Mpa的要求,配备稳压减压阀来调节,可调范围为 0.10.8Mpa。加压泵系统由于抽水泵房距离高位水池较远,直接供水到高位水池抽水泵的扬程不足, 为此在距离 高位水池落差为 36米处设计有一加压泵房,配备立式离心泵两台(一用一备电机功 率为 75KW ,扬程 36米。该加压泵的控制系统需考虑以下条件:(1若高位水池水位低和主管有水,则打开进水电动蝶阀和起动加压泵向高位水池供 水;(2若高位水池水位满且主管有水,则给