供水系統(tǒng)電氣控制方式的選擇與優(yōu)化配置方案研究

付文華

珠海市供水有限公司 廣東 珠海 519000

引言

隨著社會科學技術(shù)的不斷發(fā)展,供水泵站的電氣控制系統(tǒng)逐漸得到新技術(shù)的改進,使自動化技術(shù)控制的愿望得以實現(xiàn)。現(xiàn)如今,自動化的電氣控制技術(shù)已經(jīng)無處不在,尤其是在供水的自動化控制領(lǐng)域,近些年來發(fā)展十分迅猛。在國家大力推行節(jié)水減排的今天,水資源浪費現(xiàn)象仍時有發(fā)生,推行自動化的供水控制系統(tǒng)工作已經(jīng)迫在眉睫。

1 供水系統(tǒng)常用電氣控制方式

通常情況下水泵電機的常見起動控制方式有工頻全壓直接起動、工頻降壓啟動與工頻全壓運行,并且工頻降壓又包括自耦變降壓與星三角降壓。系統(tǒng)閥門的開關(guān)閉合全靠控制閥門電機進行正反轉(zhuǎn)以及機械傳統(tǒng)實現(xiàn)。以下是供電系統(tǒng)不同設(shè)備的具體應(yīng)用情況:工頻全壓直接起動控制方式的線路接線較為簡單,并且維護檢修十分便捷,投資成本較少,其起動電流為額定電流的6-7倍,電網(wǎng)與水泵機組會受到較大的沖擊力,變壓器運行費用高。星三角降壓起動的電流與轉(zhuǎn)矩為三角形連接起動的,結(jié)構(gòu)簡單且價格便宜,但是此種起動機無法從本源上消除機械與電氣的突變問題。在某種狀況下,由星形切換至三角形起動時會比直接在線起動的狀況要遭。自耦變壓器起動控制方式與直接起動、星形轉(zhuǎn)換三角形起動控制方式相比,投資運行成本更高,但是與變頻器、軟起動器相比,投資成本偏低。電動閥門的操作較為頻繁,存在電氣控制系統(tǒng)、絲桿傳動以及蝸輪蝸桿等,需要高強度的維修保養(yǎng),故障發(fā)生率較高。直接在線起動控制方式、星形轉(zhuǎn)換三角形起動控制方式,以及自耦變降壓的起動控制方式所產(chǎn)生的電流與電壓若是發(fā)生瞬變,易發(fā)生電氣故障,其在瞬間產(chǎn)生的巨大沖擊會引起管路系統(tǒng)發(fā)生壓力振動,進而產(chǎn)生機械故障,對供水系統(tǒng)整體造成損壞影響,大大增加了維修工作量。

2 供水系統(tǒng)電氣控制方式的選擇與優(yōu)化配置方案

2.1 功能特點 (1)繼電器接觸器控制全部用硬器件、硬觸點和“硬”線連接,為全硬件控制；PLC內(nèi)部大部分采用“軟”電器、“軟”接點和“軟”線連接,為軟件控制。(2)繼電器接觸器控制系統(tǒng)使用電器多,體積大且故障率大；PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,使用電器少,體積小。(3)繼電器接觸器控制全為機械式觸點,動作慢,弧光放電嚴重；PLC 內(nèi)部全為“軟接點”動作迅速。(4)繼電器接觸器控制功能改變,需拆線接線乃至更換元器件,比較麻煩；PLC控制功能改變,一般只需修改程序便可,極其方便。(5)繼電器接觸器順序控制實現(xiàn)電動機的起、停比較容易,但要滿足起、停的性能指標和調(diào)速的要求是非常繁瑣和麻煩的,甚至某些性能指標根本無法達到要求；PLC順序控制容易實現(xiàn)電動機的起、停和調(diào)速等性能要求。

2.2 電機選擇 在電機選擇時,應(yīng)該全面參考電機類型、容量、電壓及啟動方式。例如:鼠籠式電機和繞線式電機相比,其具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低、易維護、堅固、耐用等特點,然而,繞線式電機可以連接頻敏變阻器使啟動更為平穩(wěn)、提高啟動力矩。所以,在中小型水泵站多采用繞線式電機以提高啟動性能。隨著啟動、變頻技術(shù)的不斷應(yīng)用,將鼠籠式電機與軟啟動或變頻技術(shù)相結(jié)合,可以有效改善電機的啟動性能,并節(jié)約能耗。電機的啟動方式分為直接啟動、軟啟動、變頻啟動三種,變頻啟動較軟啟動來講成本較高。直接啟動速度快、設(shè)備簡單,但對電網(wǎng)沖擊較大,易使電路電流增大,造成電機發(fā)熱、能耗增加,尤其是在頻繁的啟動時。軟啟動可以進行一定程度的調(diào)節(jié),使啟動較為平穩(wěn),無明顯沖擊電流,并可自由地調(diào)整啟動電流消除啟動時的水錘效應(yīng),適合負載電機的啟動。變頻啟動可以實現(xiàn)降壓啟動,在軟啟動的基礎(chǔ)上,還可以對電機實現(xiàn)調(diào)速運行。

2.3 優(yōu)化供水系統(tǒng)控制方式的配置與選型建議 首先,利用軟啟動設(shè)備方式開控制水泵電機的起停作業(yè),不僅可以有效發(fā)揮出機組的相應(yīng)功能,同時還可以減少啟動設(shè)備在運行時對電網(wǎng)與其相關(guān)管網(wǎng)造成的傷害。其次,要選擇一臺或是多臺變頻器來保持控制設(shè)備的調(diào)度合理,同時要注重多臺機組之間的有效合作,進而實現(xiàn)恒壓供水效果。然后,由于水泵控制閥存在多項功能,所以要按照這一原則來替代供水系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的電動閥門,以此解決好與水泵機有關(guān)的一些操作。另外,在供水系統(tǒng)的控制方式上,選擇多功能水泵控制閥進行供水控制,一般情況下不需要對其予以維護,這不但可以更加合理的節(jié)約能源,同時還可以有效去除掉水錘效應(yīng),進而保證泵站與其管網(wǎng)的安全。最后,對于電壓較高且功率過大的電機水泵閥而言,雖然安裝高壓變頻器需要投入更多的成本,但是為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定運作時間、減少資源浪費,有關(guān)人員應(yīng)當在設(shè)計供水系統(tǒng)時將變頻器考慮進去,以此發(fā)揮變頻器的最大效用,保證供水系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行,為人們、工廠等提供更好的供水服務(wù)。

3 結(jié)語

綜上所述,供電系統(tǒng)中的電氣控制方式對整個系統(tǒng)有著重要的影響作用,為了保證系統(tǒng)可以正常的運作,有關(guān)人員要合理選擇電氣控制方式,并制定好相關(guān)優(yōu)化方案。在進行供水系統(tǒng)更換過程中,工作人員要嚴格按照工作流程進行,充分掌握好設(shè)備基礎(chǔ)知識與相關(guān)注意事項,從而選擇出最佳設(shè)備控制方式,提高企業(yè)經(jīng)濟效益,更好的服務(wù)于社會。