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科技论文

变频器和多泵恒压供水的应用将越来越广泛

目前水厂恒压供水系统多采用多台泵并联运行,大小泵配合使用,目的是根据流量灵活确定泵数,降低供水能耗。供水高峰时,多台大泵同时运行,保证供水流量;当供水负荷减小时,采用大小泵配合使用,合理控制出厂水流,晚上用水高峰时,打开小泵维持供水压力。


民丰水厂自动控制系统采用美国OPTOSNAP‐PAC‐构建S1DCS冗余系统。通过压力传感器检测出水管网的压力,通过智能PID调节器对实际值进行检测(PV)与设定值(SP)经过分析、比较和操作,将信号输出到速度控制器,以控制电机的速度,以满足保证供水管网压力恒定的控制要求。自动控制系统可根据管网用水量的变化及时调整泵速度和泵运行台数量,实现恒压变流供水。


一、制定课题


活动主题:通过提高泵效率、调整恒压供水变频器并联运行模式、减少变频器损耗等方面,进一步降低单侧水耗,达到节能目的。


二、现状调查


1、北区分公司民丰水厂新清水泵房2013年改造投入使用,设计供水能力6万吨/天。泵房内安装4台清水泵,每台清水泵由ABB变频器拖动。是供水公司7家水厂中唯一一家采用清水泵变频器一拖一设计的水厂;清水泵出口设置电动蝶阀1台,泵房设置真空引水装置1台。每台清水泵配有压力传感器,检测每台清水泵的出口压力,可根据管压自动启停泵和恒压供水。


2、民丰水厂恒压供水的自动运行方式是,当变频器拖动机泵在预定时间内达不到50赫兹设定的管压值时,另一台泵会根据管压需要自动启动。一般来说,一台OMEGA250-480B(160KW)大泵与OMEGA200-420B(90KW)小泵一起运行,全部采用变频拖动,无工频和变频转换。一台或多台变频器始终在50HZ的频率状态下工作,变速和定速一起运行。长期50赫兹运行造成变频器3%-5%的能源浪费。备用机变频器一直在带电,也有一些损耗,没有实现多泵并联调节频率运行。


3、变频恒压供水变频调节方式不理想,也导致水厂未达到优化运行目标,导致综合功耗增加,指标控制不理想。


自2013年投产以来,外部泵房机泵每天有三分之二处于并联运行状态。配套的160KW变频器一直在50HZ频率工频状态下工作。%损耗,造成能耗损失;同时,在线也影响了变频器的使用寿命。


三、原因分析及要因确定


1、受外部泵房智能电表计量误差影响,外部泵房水泵机组计量智能电表采用上海安科瑞电器厂生产型号:ACR210E;通过将人工钳形电流表测量现场的实际测量值与ACR210E仪表进行比较,发现1-4#变频器进线B相)智能仪表ACR210E在测量B相电流时的测量差值达到+10A左右。


2、自用水在工艺系统中的消耗不接入流量计统计,自用水量约80m3/h,该水量未经流量计测量,属于工艺内循环水。


3、外泵房恒压供水系统在实际运行中采用恒压供水变频泵并联运行的弊端,也是影响民丰水厂单方面水耗降低的问题。。


四、制定对策并实施


根据列表上述五种运行组合序列方式,1-3是最常用的并联运行方式


1、组合序列1运行模式:当两台同型号OMEGA250-480B(160KW)大泵并联运行时,我们通过OPTO22程序修改,改变了原来的“一定速度一变速”运行模式,通过两台变频器调整频率,满足恒压供水需求。


2、组合序列2运行模式:OMEGA250-480B(160KW)和OMEGA200-420B(90KW)一大一小并联运行,OMEGA200-420B(90KW)小泵50HZ通过程序修改设置自动全频运行(相当于定频运行),另一台OMEGA250-480B(160KW)大泵自动调速保持恒压运行。


3、组合序列3运行模式:第三组并联运行组合模式采用OMEGA200-420B(90KW)定频50HZ运行,另外2台OMEGA250-480B(160KW)同时运行。


4、组合序列4运行模式:3台同型号OMEGA250-480B(160KW)大泵并联运行时,程序修改后,改变原有的“二定速一变速”运行模式,同时通过3台变频器调整频率“三变速”模式,满足恒压供水需求,高效经济运行。


五、执行效果分析


1、不增加工频变频转换装置等硬件设备,通过OC组优化多泵变频恒压供水运行模式,通过PLC控制调整2-3泵在高效区域工作,外部泵房综合单耗控制在400kW.h/km3.MPA以内的目标。


2、变频泵并联运行调速优化后,避免了变频泵在设定值临界点上下波动时反复启停的现象,降低了管网恶性爆管率,节约了管网抢修成本,保证了供水稳定,减少了对管网水质和压力的影响。


六、小结


目前,大多数水厂也采用多泵并列运行、大小泵匹配、泵台数调节等经济运行方式。在考虑工艺和管网节能优化的同时,通过应用这种泵设备并联运行、变频调速节能模式,可以达到最佳的节能效果;经过一段时间的观察,节能估计约为3%-5%;只是增加了系统的调试时间和软件程序的修改和优化,没有额外的投资!这种变频调速控制优化方法取得了良好的节能效果。随着公司水厂的现代化,变频器和多泵恒压供水的应用将越来越广泛,希望为未来设计中实现双泵并联运行和调整频率提供参考,在实际生产中节省更多的电能。


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