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1、概述

武夷山是全國(guó)著名的風(fēng)景區(qū)，武夷山水廠對(duì)整個(gè)武夷山市人的生活有著舉足輕重的作用。該水廠修建較早，在使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生爆管，加壓水泵故障，導(dǎo)至?xí)r有停水以及水壓不正常發(fā)生，給當(dāng)?shù)厝藗兊纳顜?lái)極為不便，因此該水廠急需技術(shù)改造。

該水廠加壓系統(tǒng)由二級(jí)構(gòu)成，首級(jí)加壓水泵由兩臺(tái)組成，一臺(tái)由93KW電機(jī)拖動(dòng)，另一臺(tái)由45KW 電機(jī)拖動(dòng)，作補(bǔ)給和備用。技術(shù)改造采用變頻恒壓控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采樣供水管網(wǎng)壓力，根據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)整泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入CPU運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制變頻器的輸出,從而控制主加壓泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制補(bǔ)給泵電動(dòng)機(jī)的投入和切除,達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。

系統(tǒng)配置及系統(tǒng)圖

ALPHA6000-3093P型變頻器一臺(tái)；

壓力傳感器 一只（測(cè)量范圍：0～10 kg/cm2，輸入：DC24V，輸出：4～20mA）；

控制柜一只（含原自耦變壓?jiǎn)?dòng)一套、Y/△啟動(dòng)一套及儀表信號(hào)燈,接觸器）。

系統(tǒng)圖如下：

2、系統(tǒng)功能

2.1 PI的調(diào)節(jié)功能

ALPHA6000 P型變頻器均內(nèi)置PID 調(diào)節(jié)器，壓力傳感器即時(shí)檢測(cè)總管壓力并轉(zhuǎn)化為4-20 mA電流信號(hào)，直接送入變頻器模擬電流輸入口，設(shè)定給定壓力值，PID參數(shù)值，變頻器內(nèi)置PID運(yùn)算后控制輸出頻率。系統(tǒng)參數(shù)可在實(shí)際運(yùn)行中調(diào)整，使系統(tǒng)控制響應(yīng)趨于完整。例如可在不同的時(shí)段給定不同的壓力值，既節(jié)能又能最好地滿足終端用戶對(duì)水壓的要求。

2.2 “休眠”功能

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到用戶用水量較小或不用水(如夜晚)情況，為了   節(jié)能，該專用系統(tǒng)設(shè)置了可以使水泵暫停工作的“休眠”功能，當(dāng)變頻器頻  率輸出低于其下限時(shí)，停止補(bǔ)給備用泵電機(jī)，當(dāng)變頻器輸出一直在下限頻率，但實(shí)際總管水壓比設(shè)定還是偏高，工作一定時(shí)間后，變頻器進(jìn)入“休眠狀態(tài)”停止工作，當(dāng)總管水壓下降到設(shè)定值以下時(shí)變頻器被喚醒，從新進(jìn)入PI調(diào)節(jié)狀態(tài)。“休眠確認(rèn)時(shí)間”變頻器內(nèi)置，當(dāng)變頻器的輸出頻率低于休眠值的時(shí)間如小于休眠確認(rèn)時(shí)間td時(shí)，即td＜tn時(shí)變頻器繼續(xù)工作，當(dāng)td＞tn時(shí)變頻器將進(jìn)入休眠狀態(tài)。在用水峰值期，變頻器輸出頻率到達(dá)上限頻率時(shí)將啟動(dòng)補(bǔ)給備用泵。

2.3 工變頻切換功能

水廠供水系統(tǒng)可靠性要求高，一旦故障會(huì)影響對(duì)全市的生活用水，因此該系統(tǒng)設(shè)置了工變頻切換功能。系統(tǒng)在一般情況下運(yùn)行在變頻恒壓供水狀態(tài)，當(dāng)變頻器萬(wàn)一出現(xiàn)故障或例行檢修時(shí)，可立即切換到工頻運(yùn)行，用原有備用自耦降壓?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)水泵，從而保證供水的連續(xù)性，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性能很好地滿足用戶的要求。兩套啟動(dòng)系統(tǒng)電氣聯(lián)鎖，可防止誤操作，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.4 補(bǔ)給泵自動(dòng)投切。當(dāng)主泵變頻運(yùn)行至50HZ時(shí)延時(shí)3分種補(bǔ)給泵自動(dòng)投入運(yùn)行，補(bǔ)充加壓，這樣不斷可以保證高峰用水量時(shí)系統(tǒng)管網(wǎng)的壓力，還可以降低主泵運(yùn)行頻率及電流；當(dāng)系統(tǒng)用水量減少，主泵運(yùn)行頻率降至下限20HZ時(shí)，切除補(bǔ)給泵，提高主泵的運(yùn)行效率，這樣整個(gè)系統(tǒng)都能在節(jié)能優(yōu)化狀態(tài)下運(yùn)行。

3、用戶受益

延長(zhǎng)設(shè)備及管網(wǎng)使用壽命，減少系統(tǒng)維修工作量。由于采用變頻恒壓控制，水泵的啟動(dòng)為軟啟動(dòng)，消除了大電機(jī)啟動(dòng)時(shí)沖擊力矩對(duì)電機(jī)的損壞，水泵在啟動(dòng)時(shí)的沖擊大為減少，同時(shí)由于軟啟動(dòng)且水壓為恒壓控制，消除了啟動(dòng)時(shí)對(duì)管網(wǎng)的水錘效應(yīng)，爆管現(xiàn)象不再發(fā)生。因此延長(zhǎng)了原有設(shè)備的使用壽命，故障率大為降低，減少子系統(tǒng)維修的工作量。

改善供水質(zhì)量，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。采用變頻恒壓控制系統(tǒng)后，可以非常平滑地調(diào)節(jié)供水壓力，值班人員對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整控制更加穩(wěn)定自如。隨著城市管網(wǎng)的發(fā)展以及供水量的變化，可以很方便地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供水壓力。由于采用新系統(tǒng)后，故障率大為降低，且兩套啟動(dòng)系統(tǒng)可以互為備用，保證了系統(tǒng)供水的連續(xù)性，為系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行提供了可靠保證。

改善水廠的用電狀況。采用變頻軟啟動(dòng)后，消除了原啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，新系統(tǒng)的功率因數(shù)可達(dá)0.95，效率可達(dá)0.98，系統(tǒng)工作電流大為減小，線路損耗也大為減少，改善了水廠用電緊張的狀況。

4、節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

原系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需人工隨用水量有變化手動(dòng)投切補(bǔ)給泵的運(yùn)行，管網(wǎng)系統(tǒng)壓力隨用水量的變化一般在3.8~7kg/cm2之間波動(dòng)，而系統(tǒng)最佳的供水壓力在4.0kg/cm2左右，超過(guò)7kg/cm2易發(fā)生爆管。眾所周知壓力H與電機(jī)的轉(zhuǎn)速N平方成正比，軸功率P與電機(jī)轉(zhuǎn)速N立方成正比即：H ∝ N2  、 P ∝ N3，用水量在最小只由補(bǔ)給泵加壓時(shí)原系統(tǒng)壓力為7kg/cm2左右，由變頻加壓時(shí)壓力可控制在4.0kg/cm2，此時(shí)節(jié)電率可達(dá)57%，而如長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在下限頻率變頻器還可運(yùn)行于“休眠狀態(tài)”，平均下來(lái)整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)電率在40%左右。系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾娰M(fèi)標(biāo)準(zhǔn)七個(gè)月節(jié)約的電費(fèi)就可將前期的投資收回，經(jīng)濟(jì)效益可觀。減輕值班人員的工作強(qiáng)度，原系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造后，補(bǔ)給泵組可自動(dòng)投切，值班人員不會(huì)擔(dān)心因沒(méi)有及時(shí)地投切補(bǔ)給泵組而導(dǎo)至的爆管事故。

5、變頻器參數(shù)設(shè)置：

功能代碼	設(shè)定參數(shù)值	功能說(shuō)明
P0.04	1	由端子引出控制變頻器運(yùn)行、停止
P0.01	9	頻率由PI調(diào)節(jié)器給定
P0.09	20	設(shè)定水泵運(yùn)行的下限頻率
P2.06	3	改善電機(jī)噪聲，但設(shè)定太高電容漏電增大。
P1.05	1	電機(jī)的加速模式
P7.09	0.2	PI調(diào)節(jié)器偏差設(shè)定
P7.05	1	PI調(diào)節(jié)器比例
P7.06	10	PI調(diào)節(jié)器積分