生產供水系統的恒壓技術改造

靳紅波

摘 要：對生產供水系統的恒壓技術改造，保證了生產供水壓力的穩定，減少了全廠生產的影響。本文通過對內蒙古伊泰沒有公司的供水系統進行分析，并就其存在的問題進行恒壓技術改造，有效提升水泵工作效率，并降低能耗，提高經濟性，現實意義巨大。

關鍵詞：供水系統 恒壓技術 變頻器控制

中圖分類號：P624文獻標識碼：A文章編號：1003-9082（2019）04-0-01

一、生產供水系統概述

內蒙古伊泰煤制油有限責任公司16萬噸項目的生產供水系統原設計由三臺大功率水泵組成，三臺132KW電機驅動水泵向全廠生產供水，電機啟動方式采用直接工頻啟動，完全由操作人員手動控制水泵的啟停，通常情況下為兩開一備工頻運行，管網的壓力由操作人員手動操作出口閥門的開度來控制。由于化工生產中對用水量的需求不穩定，所以容易造成生產供水管網的壓力不穩定，因此需要操作人員頻繁調整出口閥門的開度來調節生產供水管網的壓力，勞動強度較大，而且容易造成生產供水壓力不穩定，且水泵電機長期在工頻運行電能損耗較大。

二、存在的問題

人工手動調節管網壓力，反應速度慢，調節精度不高，使生產供水壓力不穩定對正常生產造成影響;根據運行經驗發現單機運行不能滿足用水需要，兩臺水泵電機工頻運行又存在余量，能耗較高;整個生產供水系統自動化程度較低，操作人員勞動強度大。

三、恒壓供水技術改造

采用先進的變頻調速技術和PLC控制技術對原有生產供水系統進行恒壓供水技術改造，解決以下問題：通過技術改造來解決本廠在生產供水過程中不穩定問題;選擇采用變頻調速方式來實現在生產過程中的供水壓力穩定;采用自動控制方式來實現生產供水的壓力穩定，提高自動化水平。

利用變頻技術來實現恒壓供水在當今的生產生活中已非常成熟，應用廣泛，以變頻器為核心結合PLC組成的控制系統也越來越先進和可靠。國外的恒壓供水系統設計多采用一臺變頻器帶一臺水泵機組的方式，而國內的恒壓供水系統設計有很多采用一臺變頻器帶多臺水泵機組的方式，這樣很明顯的降低了設備投資成本。以前，國外公司的變頻器產品幾乎占據了國內大部分市場，如ABB、西門子、丹佛斯等品牌的產品。近幾年隨著國內電氣行業的快速發展，通用變頻器的設計、研發、制造能力不斷提高，產品質量也不斷提高，很多產品已能夠滿足不同行業的需要。

1.恒壓供水原理及控制方式

恒壓供水是用戶的生產工藝與設備運行的需求，因為在欠壓、失壓或超壓供水狀態下生產要破壞系統正常和穩定狀態，在一定程度上制約了生產，現代煤化工生產的特點就是連續性、穩定性，而生產系統的不穩定將給企業生產帶來巨大的經濟損失。所以恒壓供水簡單地說是對供水系統供水壓力進行控制，滿足企業的供水需求，在某個特定時段內，恒壓控制的目標就是使出口總管網的實際供水壓力維持在設定的供水壓力上。而在實際供水系統中，管道中水的流量和壓力都是動態的，在管道中，水壓的大小與供水能力（供水流量QG）和用水需求（用水流量QY）之間存在著下面的動態關系：

供水能力QG>用水需求QY時，供水管道內供水壓力P上升，

供水能力QG<用水需求QY時，供水管道內供水壓力P下降，

供水能力QG=用水需求QY時，供水管道內供水壓力P恒定。

可見，保持壓力的恒定，也就保證了供水能力和用水流量之間的平衡，恰到好處地滿足了企業的生產要求，達到了恒壓供水的目標。

2.變頻器控制恒壓供水改造

2.1控制系統說明

本系統是選用先進的西門子PLC和臺達變頻器作為控制核心，控制技術先進，功能完善，完全能夠滿足恒壓供水的特殊要求。

控制系統使用的主要設備：

西門子可編程控制器S7—200

臺達變頻器VFD—F

Hitech全中文觸摸屏 PWS6600

西門子S7—200可編程控制器采用組合模塊式結構，適用性強，軟硬件設計先進，性能可靠，功能強大。該型號控制器使用高品質電子元件制造，硬件體積小，重量輕，易維護，抗干擾能力強，可以在惡劣環境下穩定工作，大大減少了維修維護量。

PWS6600人機界面也稱作智慧型觸摸屏，能夠實現按鈕開關功能，參數設定功能及畫面顯示和信息查詢等多種功能。該界面完全采用中文字幕，直觀醒目，操作方法簡單易學，生動的圖形文字使使用者對系統工作狀況、操作方法一目了然。

該系統由PLC接收系統的各種信息，通過內部的CPU和軟繼電器來實現系統的智能控制，不僅能夠適應系統復雜的控制要求，而且具有很高的可靠性，配合高質量的傳感器可實現完全的無人值守。利用變頻器配合PLC不僅可實現水泵電機的軟啟動，合理利用電源容量，減小啟動過程中電流的沖擊，延長電機使用壽命。

2.2系統功能簡介

本系統采用PLC和變頻器對生產水泵進行控制，實現了多臺泵的智能化運行，主要控制功能如下：

第一，在參數設置窗口有一個選擇按鈕可以選擇生產供水或不選擇生產供水。若選擇了生產供水，3臺泵24小時自動輪換工作，維持管網壓力在生產壓力設定值，故障泵自動切除并報警，此時系統沒有自動巡檢功能。若不選擇生產供水，泵不運行，到達巡檢設定時間時自動巡檢，每臺泵自動輪換運行2分鐘，期間回流閥打開卸壓。

第二，控制系統設有自動控制和手動控制的轉換開關，1#柜的手自動轉換開關實現整個系統的手自動轉換，2#、3#柜的手自動轉換開關分別實現2#、3#泵的手自動轉換。當自動系統發生任何故障或需要調試水泵時，可手動控制各泵的運行。

第三，當工作主泵不能滿足壓力需求時自動投入備用泵，當壓力過高時自動切除多余泵。

第四，具有與集控室通信的功能，可將系統運行信息及時反饋至控制室。

第五，界面上對泵的運行及故障具有自動顯示、自行診斷、自動記錄功能。使用者可隨時查看生產水泵運行記錄及故障記錄。

四、結束語

生產供水系統恒壓技術改造的完成使我廠的生產供水系統自動化水平大大提高，為連續進行的化工生產提供了可靠的供水保障。與此同時水泵電機的變頻運行不僅實現了電機的“軟啟動”而且在滿足供水壓力的同時節約了大量的電能，為我廠的節能降耗工作做出了貢獻。