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一、現(xiàn)場(chǎng)情況

某工礦地處遠(yuǎn)離城市的山區(qū)中，不可能使用市政的自來(lái)水管網(wǎng)，那就自建一個(gè)小型的供水系統(tǒng)。一般的情況是，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(hù)之間的高差實(shí)現(xiàn)自流供水。本例用戶(hù)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米以上，取水站有3臺(tái)揚(yáng)程110米的30kW水泵，二用一備。取水站無(wú)人值守，水處理站有人值班，取水站的水泵的起、停控制也是由水處理站的值班人員擔(dān)任。值班人觀察水處理沉淀池的水位，如果沉淀池快要抽滿或抽水量不足時(shí)，值班人員就步行1公里多路程到取水站進(jìn)行相應(yīng)的操作。對(duì)于沉淀池快要抽滿的情況，有時(shí)處理不及時(shí)，沉淀池水滿后就流失了較多的水，這不僅浪費(fèi)電能，也造成水資源損失。水處理站將處理好的水送往高位水池，有2臺(tái)揚(yáng)程80米的45kW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)。

二 控制方案

因?yàn)榇嬖谝陨系膯?wèn)題，需要做改造，用戶(hù)的要求是：

1. 取水站無(wú)人值守；

2. 沉淀池、高位水池水位自動(dòng)控制；

3. 有一定限度的節(jié)能。

考慮到取水站無(wú)人值守，選擇啟動(dòng)設(shè)備時(shí)著重可靠性，就選用軟啟動(dòng)器，每臺(tái)水泵配1臺(tái)，共3臺(tái)。沉淀池內(nèi)設(shè)有“高”、“中”、“低”3個(gè)水位點(diǎn)，用PLC根據(jù)沉淀池水位的高低來(lái)決定1臺(tái)水泵運(yùn)行或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。取水站的抽水水位比水泵安裝位置低2米，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。無(wú)人值守后必須自動(dòng)地完成注水排氣這個(gè)過(guò)程，其方法是采用間接檢測(cè)方式，即檢測(cè)水泵電機(jī)的運(yùn)行電流。如果管道有“真空”，則電機(jī)近似于空載運(yùn)行，電流較小；如果管道沒(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，二者的差值較大。用電流檢測(cè)來(lái)確定電機(jī)或抽水管道有無(wú)真空，如有問(wèn)題，PLC給出報(bào)警信號(hào)，通知值班人員處理。

為節(jié)能考慮，水處理站往高位水池送水的水泵用變頻器驅(qū)動(dòng)，選用森蘭SB200系列變頻器。高位水池的水位信號(hào)也通過(guò)電纜送到水處理站，與變頻器組成一個(gè)水位閉環(huán)控制系統(tǒng)，適當(dāng)調(diào)節(jié)水位閉環(huán)控制系統(tǒng)的給定，可有不錯(cuò)的節(jié)能效果。

三 節(jié)能效果

高位水池的容積有400m³，如果關(guān)閉高位水池出水閥門(mén)，45kW水泵工作4小時(shí)可將高位水池抽滿，消耗的電能為：

W=45×4COS=162kWh           (設(shè)COS=0.9)

采用森蘭變頻器后，調(diào)節(jié)變頻器的頻率在43Hz，水泵調(diào)節(jié)后揚(yáng)程H₁為水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程H的74%，已無(wú)較多的富余揚(yáng)程，水泵調(diào)節(jié)后流量Q₁為水泵設(shè)計(jì)流量Q的0.86，45kW水泵工作4.65小時(shí)可將高位水池抽滿，所消耗的電能為：

W₁=(0.86)³×45×4.65×COS=119.2kWh      (設(shè)COS=0.9)

抽滿一池水降低電耗42.8kWh。實(shí)際上，不可能關(guān)閉高位水池出水閥門(mén)，一般情況是水泵在向高位水池供水時(shí)，也同時(shí)給用戶(hù)供水。每天的節(jié)能可從用戶(hù)的用水量估計(jì)。流量表上顯示，該用戶(hù)每天用水量在800m³左右，按800m³計(jì)算，每天節(jié)電85.6kWh，年節(jié)電85.6×365=31244kWh。