高压变频在供水系统的应用与研究

高压变频在供水系统的应用与研究

(抚顺市给水工程设计科研院辽宁抚顺113008)

摘要:近年来,社会经济发展迅速,人们对水资源的利用及需求也在快速增加,各种形式及规模的供水、调水工程也日益增多,高压变频技术在水工业领域的应用也日益普及,一些中压级别的大、中功率的高压变频装置首先在给水工程中得到应用,并取得良好效果。随着对高压变频技术的认识不断提高,企业的领导人和专业技术人员开始了解到,评价高压变频调速合理性和经济性的指标不仅是一次性投资,而是经过全面的比较和权衡,才能突出其经济性。对降低成本、安全运行、保证供水水质都有重要的意义。

关键词:高压变频;供水系统;应用

一、高压变频恒压供水控制系统的基本组成

1、系统构成

高压变频恒压供水控制系统一般采用交流高压变频恒压供水的控制方法。其系统主要包括PLC、高压变频装置、测量传感器、流量调节装置、流量监视装置、水位监测装置、报警系统、动力控制线路、相应保护控制系统以及水泵。其核心为高压变频装置,变频器基本原理就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段。实现操作员远程监测及控制。

2、系统功能

高压变频恒压供水控制系统通过系统中的水泵进行供水。当供水开始后,可以通过水位监测控制装置以及流量调节装置进行相应的流量调节。在机组运行时,系统可以根据传感器上所感受到的压力来调节泵的转速,避免机组长期处于高负荷状态下运行,因此能够高效的进行能源控制,大大降低了用电量与水源浪费。系统中的报警装置可以在系统发生故障时,立刻切断系统的运行活动,同时调节水泵进行消防供水。

3、硬软件系统

高压变频恒压供水控制系统技术的完成是基于供水数据的采集、监控管理以及传递基础上的,因此在系统的设计中,硬件系统的设置极为重要。在实际的高压变频恒压供水控制系统中,一般采用主从控制结构,通过主从计算机进行相应控制。在主计算机上采用PC出口,从而可以通过进出口串行进行对子计算机的控制。系统要求其软件系统操作方便、可视性好且性能强大。然后通过其余Windows软件平台的配合,形成良好的控制管理系统。在软件的使用中,可进行编程的控制器是必不可少的,可编程序控制器具有编程简单、使用方便、功能强大、可靠性、抗干扰能力强等诸多优点,因此能够良好的进行系统的控制调节。目前,市场上已经将可编程序控制器进行相应的模块化和系统化,因此供水单位可以根据自身的实际状况进行相应的配置。

二、高压变频装置在应用中的注意问题

1、在使用过程中的注意问题

不要让高压变频器长时间的过载工作,这可能会损坏高压变频器,缩短高压变频器的使用寿命;不要让高压变频器在温度过高的环境中工作,可能会造成风机被堵转,温度传感器性能不良等问题;不要在高压变频器的电源电压、发电机组侧电压不够的情况下工作,这会出现高压变频器频繁欠压的问题,极易导致内部元件损坏;反之,如果电源电压、发电机组侧电压过高,则会出现高压变频器过压问题,也极易导致内部元件损坏;不要让高压变频器的电器元件长期处于潮湿的环境中,可能会影响高压变频器线路板,造成线路板损坏;如果使用者不按厂家要求检查和定期维护高压变频器,或多年不更换风机,不给高压变频器清扫,不检查螺丝的松动,长年累月的如此会大大缩短高压变频器的寿命;如果参数没有设置成最佳使用状态,长期使高压变频器过流、过压等频繁跳保护,高压变频器电子模块、元件也会提前老化、损坏。

2.在选型中的注意问题变频装置,特别是高压变频装置价格昂贵,如选择不当,达不到节电和提高生产效率的目的,以致造成浪费和不必要的麻烦和损失。通常最低转速不少于额定转速的50%,一般调速范围在100%~70%之间为宜,因为当转速低于额定转速的40%~50%时,电机本身的效率明显下降,是不经济的;调速范围确定时,应注意避开机组的机械临界共振转速,否则调速至该谐振频率时,将可能损坏机组。

三、高压变频装置应用实例分析

某市某水厂送水泵房改造工程,新安装6KV高压变频装置一台,控制两台水泵电机,即一台变频装置实现对两台电机调速控制,当用水量不大时,两台泵根据管网压力变化变频运行;当用水量大时,变频装置自动把一台变频运行的水泵电机泵转换成工频运行,另一台水泵电机泵根据管网压力变频运行,以保证供水压力基本恒定。水厂两台并联运行水泵的参数如下:

从上面的对比数据来看,改造前两台工频泵运行时单耗为0.1659kwh/m3;改造后使用高压变频装置拖动一台水泵,工频控制两台水泵时单耗为0.1610kwh/m3,送水泵房使用高压变频装置拖动方式的节电率,以年供水量4000万方计算,可实现年节电约kwh,节约电费10.3万元。节能效果亦可由平均电量得出:改造前平均电量为19397kwh;改造后平均电量为16345kwh。若选用国产成套高压变频装置价格约为15~30万,2~3可收回成本。

改造后系统的能耗降低。改造前只能通过调节水泵的出水阀门的开度调节供水量,改造后通过调节水泵电机的转速调节供水量。电机的转速变化定会改变轴功率的需求实现节能的目的。

改造后提高了系统的自动化程度,减少了操作量,减轻了工人的劳动强度。根据送水泵房在线流量计瞬时流量值,在满足系统的压力前提下,及时调节高压变频装置的输出频率来调节水泵电机的转速,实现了供水量的实时调节。

结语

总之,高压变频器在当前节能降耗大环境下是一种有发展潜力的设备,目前不仅被应用于市政供水行业,还被广泛应用于电力、石油、石化、冶金、化工、矿山、有色、水泥、纺织、造纸、印染、船舶、铁路等多个行业。所以我们理应熟悉高压变频器的工作特性,使高压变频器能够真正地发挥作用

参考文献

[1]张维东.恒流高压变频控制系统在供水中的应用[J].商情,2012(38):171-173.

[2]蔡崇.高压变频调速在恒压供水控制系统中的应用[J].陕西煤炭,2011(1):84-86.

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