試論水泵節(jié)能運行及控制系統(tǒng)

馮繼紅

（天津金耀藥業(yè)有限公司 天津 300457）

試論水泵節(jié)能運行及控制系統(tǒng)

馮繼紅

（天津金耀藥業(yè)有限公司 天津 300457）

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，電機節(jié)能的前景十分看好。據(jù)國家能源部的初步估算：如果全面啟動電機節(jié)能工程，推廣變頻調(diào)速、永磁調(diào)速等先進電機調(diào)速技術(shù)，改善風機、泵類電機系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式，逐步淘汰閘板、閥門等機械節(jié)流調(diào)節(jié)方式，全國的用電量將下降15%～20%而GDP保持不變。通過研發(fā)高效節(jié)能的變頻調(diào)速技術(shù)，在工業(yè)、交通、辦公自動化等領(lǐng)域推廣使用，將電機的平均能耗下降20%～30%，這是電機行業(yè)“十一五”期間的節(jié)能目標。本文對水泵改造節(jié)能運行的理論和實踐進行闡述。

水泵；變頻器；電機；節(jié)能

企業(yè)的動力運行是公司的耗能之首，伴隨著我國經(jīng)濟快速增長，各項建設(shè)取得巨大成就，經(jīng)濟發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳，對環(huán)境污染、及能源的浪費問題反應強烈。本人認為只有堅持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，才能實現(xiàn)經(jīng)濟又好又快發(fā)展。

1 水泵運行存在的弊端

以往的供水利用閥門手動調(diào)節(jié)供水量，此種供水方案經(jīng)過多年的使用存在種種弊端，有如下問題制約生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定運行：

1.1 用戶的用水量隨季節(jié)、時間的變化而變化，使供水量難以控制；而整個供水系統(tǒng)為能滿足最大供水量的要求，做出了較大的設(shè)計余量，這樣使得在用水量較低時浪費了大量的電能。

1.2 操作人員頻繁增減泵的運行臺數(shù)或通過調(diào)節(jié)閥門來保持水量的平衡，這樣不但增加了操作人員的勞動強度，而且難以保證供水壓力的恒定，影響了供水質(zhì)量。

1.3 頻繁開啟水泵增加了對點擊泵的機械沖擊，縮短了它們的檢修周期和使用壽命，增加了設(shè)備的檢修費用，尤其是當大容量水泵啟動時引起的電壓波動會對其它設(shè)備運行帶來不良影響。

而采用變頻調(diào)速控制的恒壓供水可以解決上述問題，下面從運行實例進行經(jīng)濟效益和系統(tǒng)優(yōu)點兩方面論證。

2 實踐中的案例：我公司恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計實施

2.1 項目概述

項目循環(huán)泵系統(tǒng)目前共計8臺水泵，90 kW和110 kW各4臺。其中，4臺90 kW水泵為工頻直接起動控制，另4臺110 kW水泵為變頻器起動控制。目前，循環(huán)泵系統(tǒng)正常生產(chǎn)時，開啟5～7臺水泵，因特殊生產(chǎn)需求時可能運行2臺水泵。

當前因生產(chǎn)線增加，計劃將其中4臺90 kW水泵更換為110 kW；同時，將現(xiàn)有的4臺110 kW變頻柜更改為1拖2控制模式，另外再增加4臺軟起動控制柜，以備應急水泵應急起動。最終需要將循環(huán)泵系統(tǒng)實現(xiàn)恒壓供水模式。

2.1.1 自控方案

正常工作時，以總管上壓力信號為控制點，系統(tǒng)自動將A#變頻起動1#水泵，根據(jù)總管設(shè)定壓力調(diào)整變頻運行頻率。當A#變頻調(diào)整為50Hz時，總管壓力依然沒有滿足要求，則，A#變頻將1#水泵自動轉(zhuǎn)換到工頻方式運行，同時，A#變頻起動2#水泵，依然是根據(jù)總管設(shè)定壓力調(diào)整A#變頻運行頻率，若A#變頻調(diào)整到某一個頻率時，總管壓力滿足設(shè)定要求，則保持當前狀況運行。若當A#變頻拖動2#水泵調(diào)整為50Hz時，總管壓力依然沒有滿足要求，則，A#變頻將2#水泵自動轉(zhuǎn)換到工頻方式運行。同時，由B#變頻設(shè)備起動3#水泵，控制方式同上。

在循環(huán)泵系統(tǒng)總管壓力大于設(shè)定要求時，系統(tǒng)自動控制B#變頻設(shè)備拖動3#水泵，根據(jù)總管設(shè)定壓力調(diào)整B#變頻運行頻率，若B#變頻調(diào)整到某一個頻率時（不低于25Hz），總管壓力滿足設(shè)定要求，則保持當前狀況運行。否則，自動停止B#變頻拖動的3#水泵運行。自控系統(tǒng)依然根據(jù)循環(huán)泵總管壓力情況控制A#變頻運行狀況。

最終的目的是自控系統(tǒng)實現(xiàn)根據(jù)循環(huán)泵總管設(shè)定壓力自動起停水泵和調(diào)整水泵運行頻率。

自控系統(tǒng)設(shè)置由自動/手動轉(zhuǎn)換功能，當自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可采用手動模式人為起停變頻設(shè)備拖動水泵運行。

自控系統(tǒng)配置有組態(tài)畫面，可清晰明了的表明循環(huán)泵運行狀況，可查詢歷史運行記錄。根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)定修改總管壓力，并起停變頻設(shè)備。

2.1.2 更改要求

2.1.2.1.變頻器具備運行在50Hz時轉(zhuǎn)換到工頻運行功能；

2.1.2.2.現(xiàn)有變頻柜更改為1拖2控制方式，柜門上配置有1#/2#轉(zhuǎn)換開關(guān)；

2.1.2.3.每臺變頻器配置有DP通訊卡；

2.1.2.4.新增4臺軟起動柜，采用1拖1方式控制4臺循環(huán)泵，以備變頻設(shè)備或自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時應急使用。

2.1.2.5.變頻器、軟起動器下口均需配置接觸器，以防反送電損壞設(shè)備。

2.1.3 循環(huán)泵系統(tǒng)圖

圖1 循環(huán)泵系統(tǒng)圖

2.2 循環(huán)泵自控改造項目方案（控制部分）

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖