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(huì)科學(xué)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(jìn),使自動(dòng)化技術(shù)控制的愿望得以實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)如今,自動(dòng)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(dòng)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(fèi)現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生,推行自動(dòng)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(jī)的常見起動(dòng)控制方式有工頻全壓直接起動(dòng)、工頻降壓啟動(dòng)與工頻全壓運(yùn)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(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)以及機(jī)械傳統(tǒng)實(shí)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(dòng)控制方式的線路接線較為簡單,并且維護(hù)檢修十分便捷,投資成本較少,其起動(dòng)電流為額定電流的6-7倍,電網(wǎng)與水泵機(jī)組會(huì)受到較大的沖擊力,變壓器運(yùn)行費(fèi)用高。星三角降壓起動(dòng)的電流與轉(zhuǎn)矩為三角形連接起動(dòng)的,結(jié)構(gòu)簡單且價(jià)格便宜,但是此種起動(dòng)機(jī)無法從本源上消除機(jī)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(dòng)時(shí)會(huì)比直接在線起動(dòng)的狀況要遭。自耦變壓器起動(dòng)控制方式與直接起動(dòng)、星形轉(zhuǎn)換三角形起動(dòng)控制方式相比,投資運(yùn)行成本更高,但是與變頻器、軟起動(dòng)器相比,投資成本偏低。電動(dòng)閥門的操作較為頻繁,存在電氣控制系統(tǒng)、絲桿傳動(dòng)以及蝸輪蝸桿等,需要高強(qiáng)度的維修保養(yǎng),故障發(fā)生率較高。直接在線起動(dòng)控制方式、星形轉(zhuǎn)換三角形起動(dòng)控制方式,以及自耦變降壓的起動(dòng)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(huì)引起管路系統(tǒng)發(fā)生壓力振動(dòng),進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)械故障,對(duì)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(diǎn) (1)繼電器接觸器控制全部用硬器件、硬觸點(diǎn)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(diǎn)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(jī)械式觸點(diǎn),動(dòng)作慢,弧光放電嚴(yán)重；PLC 內(nèi)部全為“軟接點(diǎn)”動(dòng)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(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起、停比較容易,但要滿足起、停的性能指標(biāo)和調(diào)速的要求是非常繁瑣和麻煩的,甚至某些性能指標(biāo)根本無法達(dá)到要求；PLC順序控制容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起、停和調(diào)速等性能要求。

2.2 電機(jī)選擇 在電機(jī)選擇時(shí),應(yīng)該全面參考電機(jī)類型、容量、電壓及啟動(dòng)方式。例如:鼠籠式電機(jī)和繞線式電機(jī)相比,其具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低、易維護(hù)、堅(jiān)固、耐用等特點(diǎn),然而,繞線式電機(jī)可以連接頻敏變阻器使啟動(dòng)更為平穩(wěn)、提高啟動(dòng)力矩。所以,在中小型水泵站多采用繞線式電機(jī)以提高啟動(dòng)性能。隨著啟動(dòng)、變頻技術(shù)的不斷應(yīng)用,將鼠籠式電機(jī)與軟啟動(dòng)或變頻技術(shù)相結(jié)合,可以有效改善電機(jī)的啟動(dòng)性能,并節(jié)約能耗。電機(jī)的啟動(dòng)方式分為直接啟動(dòng)、軟啟動(dòng)、變頻啟動(dòng)三種,變頻啟動(dòng)較軟啟動(dòng)來講成本較高。直接啟動(dòng)速度快、設(shè)備簡單,但對(duì)電網(wǎng)沖擊較大,易使電路電流增大,造成電機(jī)發(fā)熱、能耗增加,尤其是在頻繁的啟動(dòng)時(shí)。軟啟動(dòng)可以進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié),使啟動(dòng)較為平穩(wěn),無明顯沖擊電流,并可自由地調(diào)整啟動(dòng)電流消除啟動(dòng)時(shí)的水錘效應(yīng),適合負(fù)載電機(jī)的啟動(dòng)。變頻啟動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)降壓啟動(dòng),在軟啟動(dòng)的基礎(chǔ)上,還可以對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)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(dòng)設(shè)備方式開控制水泵電機(jī)的起停作業(yè),不僅可以有效發(fā)揮出機(jī)組的相應(yīng)功能,同時(shí)還可以減少啟動(dòng)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)對(duì)電網(wǎng)與其相關(guān)管網(wǎng)造成的傷害。其次,要選擇一臺(tái)或是多臺(tái)變頻器來保持控制設(shè)備的調(diào)度合理,同時(shí)要注重多臺(tái)機(jī)組之間的有效合作,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)恒壓供水效果。然后,由于水泵控制閥存在多項(xiàng)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(dòng)閥門,以此解決好與水泵機(jī)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(jìn)行供水控制,一般情況下不需要對(duì)其予以維護(hù),這不但可以更加合理的節(jié)約能源,同時(shí)還可以有效去除掉水錘效應(yīng),進(jìn)而保證泵站與其管網(wǎng)的安全。最后,對(duì)于電壓較高且功率過大的電機(jī)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(yùn)作時(shí)間、減少資源浪費(fèi),有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)供水系統(tǒng)時(shí)將變頻器考慮進(jìn)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(yùn)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(duì)整個(gè)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(yùn)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(jìn)行供水系統(tǒng)更換過程中,工作人員要嚴(yán)格按照工作流程進(jìn)行,充分掌握好設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)與相關(guān)注意事項(xiàng),從而選擇出最佳設(shè)備控制方式,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,更好的服務(wù)于社會(huì)。