阿克苏地区水利水电勘测设计院有限公司 新疆 843000
摘要：循环水恒压供水系统是绝大数化工类企业生产中不可缺少的一部分,本文以变须调速、节能理论为依据,组成了以压力变送器为检测设备、以ACSS510变须器为核心控制设备的控制系统。讨论了将该系统应用在某工厂传统电机驱动循环水供水系统中,利用ACSS510强大的内置PDI、SPC下功能,以实现供水系统压力可调、稳定生产、节能降耗的目的。看似提高了投资成本,但在实际应用中系统所体现的长期效益远远大于投入。
关键词：供水管道；改造；用水量
1 前言
中短波广播发射台大都远离城市，处于农村地带，生活用水基本靠自台解决，我台台区有一套供水系统，生活区有两套供水系统，都属于定压变频供水系统，而供水系统的安装与调试都是由厂家承揽，厂家没有提供电路图和有关参数设置方法，系统一旦出现问题，自台无法进行检修，都需要由厂家进行有偿服务，不仅维修不及时，而且还增加了费用。一次，我台生活区一套定压变频供水系统出现问题，导致供水中断，为降低维修成本，台组织检修人员根据实际线路绘制出供水系统的电路图，并找出故障原因，快速处理了故障。事后，通过分析控制电路，我们发现该供水系统存在着一些问题，经查找供水方面的资料和调研，得知供水技术已发展到恒压变频供水水平上，为提高供水质量，节省资金，我台大胆尝试，使用微机供水控制器，将定压变频供水系统改造为恒压变频供水系统，并增加了手动控制功能，确保供水的连续性，取得了非常好的效果，同时锻炼了维护队伍。
2 工程背景
水是生命之源、生产之要、生态之基。兴水利、除水害，事关人类生存、经济发展、社会进步，历来是治国安邦的大事。促进经济长期平稳较快发展和社会和谐稳定，夺取全面建设小康社会新胜利，必须下决心加快水利发展，切实增强水利支撑保障能力，实现水资源可持续利用。根据党中央、国务院的有关方针、政策，深入贯彻落实党的十八大、十八届三中、四中全会和习近平总书记、李克强总理关于水利工作重要讲话精神，遵循“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期治水思路，按照统筹城乡发展和全面建成小康社会对农村饮水安全的总体要求，顺应农村居民对改善饮水条件的迫切需求，注重轻重缓急、近远结合、量力而行、可以持续的原则，综合采取新建、扩建、配套、改造、联网等方式，进一步提高农村集中供水率、自来水普及率、水质达标率、供水保证率和工程运行管理水平，建立“从源头到龙头”的农村饮水安全工程建设和运行管护体系，进一步改善农村生活条件，促进农村经济社会全面、协调和可持续发展。加强农村饮水安全工程运行管理，落实管护主体，加强水源保护和水质监测，确保工程长期发挥效益。制定支持农村饮水安全工程建设的用地政策，确保土地供应，对建设、运行给予税收优惠，供水用电执行居民生活或农业排灌用电价格这一决定。红旗坡农场各级领导为解决农村饮水安全问题，抢抓机遇大力发展农村基础设施建设，改善广大人民群众的生活条件，全面建设小康社会的要求相适应，全面建设社会主义新农村同步。
3 定压变频供水系统原理
定压变频供水系统由变频器、电接点压力表、中间继电器等器件组成。变频器是通过整流桥将工频交流电压变为直流电压，再由逆变桥变换为频率可调的交流，作为交流异步电动机的驱动电源，使电动机获得调速所需的电压、电流和频率。电接点压力表的上、下限用来设定水压范围，当管道压力达到上限时，控制变频器输出使水泵停转；当压力降到下限时，控制变频器启动水泵运转，实现一定压力范围内供水。
图1为台生活区定压变频供水系统图，该系统由水箱、管道、水泵、变频控制柜、储水罐和28家用户组成。自来水通过浮子开关自动注入水箱，只要水位低于浮子最高水位，则一直向水箱注水，水箱低水位信号由一只电缆浮球液位开关给出，当浮球随液位下降到一定距离时，液位开关断开，进行缺水保护，水泵停转。水泵为单吸多级立式离心泵，型号32LG6.5-15×3，流量6.5m3/h，扬程45m，电动机功率2.2kW，采用单泵运行方式（一主一备）。两台水泵进、出水管道安装有阀门和逆止阀，电接点压力表根据实际要求，设定上、下限压力，控制变频器启/停，电动机频率逐渐升到预设频率或逐渐下降为零，使得电动机轴平均扭矩和磨损减小，以延长水泵与电动机的使用寿命；同样，可使水压逐渐升高，以避免水流冲击造成管道、仪表、阀门等损坏，在一定程度上，减少了维修量和维修费用，实现泵房无人值守。
图2为定压变频控制系统原理图。在图2中，QF为变频控制柜总电源开关，HL1为电源正常指示灯，HL2为1#水泵指示，HL3为2#水泵指示，SA为1#、2#水泵选择开关。定压控制主要通过电接点压力表和两只中间继电器（KA1、KA2）来实现。其工作原理为：A相电源送到KA1、KA2定压控制继电器线圈上，若供水管道压力小于压力表下限时，压力表动触点（公共端）与下限静触点相接，A相电源经KA2线圈通过KA1-3、11常闭接点与零线构成回路，KA2线圈带电，KA2-6、10常开接点闭合，短接压力表下限与公共端，起自保作用，同时常闭接点KA2-11、7闭合；若SA倒置1#水泵工作，A相电源通过KA2-11、7常开接点、KM1线圈、KM2常闭接点与零线构成回路，KM1线圈带电吸合，若水箱水充足，液位开关闭合，KA2-9、5与液位开关串联短接松下DV707变频器I1、G端子（正转启动），变频器输出电压、电流、频率从零开始逐渐升到设定值上（根据供水压力，结合水泵扬程，频率初始值设置为42Hz），1#水泵运转，当管道水压达到压力表上限时，公共端与上限静触点相接，KA1线圈带电，KA1-3、11常闭接点断开，KA2线圈失电，且KA2-11、7常开接点已由闭合转为断开，KM1线圈失电，1#水泵停转；当用户大量用水后，管道水压下降，降到电接点压力表下限时（此时KA1线圈已失电，其常闭接点KA1-3、11闭合），KA2吸合，KM1吸合，变频器启动，1#水泵运转，这样周而复始地保持定压变频供水。
4系统方案设计系统构成
本改造方案尽量不对现场设备及管线进行改造,只对两台循环水泵电机进行增加变频器及相应的控制设备。控制系统主要是由ABB公司的
AC5S10变频器、数据采集及辅助设备等组成。循环水动力系统由两台75Kw的离心泵提供。循环水系统包括冷却塔、循环水池、循环水泵、管网等。AC5S10变频器是本控制系统的核心。ACS510是ABB公司标准型的标量控制全数字交流变频器,广泛应用与各类工业领域,恒压供水就是其中最典型的应用之一,还专门针对风机、水泵类应用做了特别的优化。AC5S10内置PID、PFC、SPFC等八种应用宏,只需选择需要的应用宏,相应的所有参数都自动设置,输人输出端子也将自动配置,这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间,减少出错。本系统主要预设SPF(C循环软启动控制)应用宏即可满足控制要求,在SPFC下可以实现PID功能的调节。
5结束语
系统在现场的实施效果在现场应用中由于电机功率较大,所以系统又为每台电机配备电机保护器便于功率需求大时或变频器出现故障时便于电机在工频下启动。水泵在变频器的控制下稳定运行,并且利用ACS510的SPFC功能,根据用水的需求,实现1号、2号水泵变频和工频的无扰动切换。实际运行证明本控制系统构成了多台水泵自动控制的最经济结构。ACS510内置的PID功能,省去了配置专门的PID控制器,变频器工作的上下限频率即数字PID控制的上下限控制点的设定对系统的误差范围有不可忽视的作用;SPFC功能减少了每台电机的启动电流,有效的保护了电机,延长了电机的使用寿命。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门的使用寿命。
参考文献
[1] 赵双 唐靓.浅谈变频器、PLC在恒压供水中应用[J].科技风.2014(02).
[2] 杨压伟.恒压供水系统研制[J].装备制造技术.2013(07).
[3] 刘卓鸿,吴居娟.基于某实际恒压供水系统的改造[J].科技创新导报.2011(36).
论文作者:杨富强
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/16
标签：供水系统论文; 水泵论文; 接点论文; 变频器论文; 压力表论文; 线圈论文; 下限论文; 《基层建设》2017年第17期论文;