供水系統(tǒng)一般是由水泵、閥門以及拖動(dòng)電機(jī)構(gòu)成。其中拖動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行方式及控制方式會對水泵與閥門的正常運(yùn)行造成影響，進(jìn)而影響到整個(gè)供水系統(tǒng)的安全。與此同時(shí)，拖動(dòng)電機(jī)還會涉及到系統(tǒng)的節(jié)能性、投資和長期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)維護(hù)的工作量及故障發(fā)生的頻繁程度等�？梢娤到y(tǒng)電氣控制作用極為重要。

 

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[1]。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)新式電氣控制方式

首先，變頻器。變頻器的精度較高、調(diào)速范圍寬，具有高速控制、節(jié)約電能等優(yōu)良性能，尤其是在供水系統(tǒng)之中，變頻器可以有效提高升供水質(zhì)量。另外，其接線控制簡單，能夠緩慢啟停與控制，同時(shí)消除管道中所有開停泵水的錘效應(yīng)，確保管道自身與閥門等多個(gè)部件不受到?jīng)_擊。當(dāng)水泵的運(yùn)行均速下降后，包括軸承等預(yù)轉(zhuǎn)部分的磨損與葉片等部件的承受應(yīng)力會逐漸減輕，設(shè)備使用壽命增加，維修成本降低。

 

其次，軟起動(dòng)器。當(dāng)軟起動(dòng)器在起動(dòng)、停機(jī)時(shí)，可以緩慢升高電壓與降低電壓，極為自然的在軟起動(dòng)、軟停機(jī)中實(shí)現(xiàn)了電流限制，節(jié)點(diǎn)簡單且可靠性較高、維護(hù)工作量不大。而且電機(jī)的保護(hù)良好，參數(shù)設(shè)置較為簡單。

 

較后，多功能水泵控制閥。此種控制設(shè)備集聚電動(dòng)閥、水錘消除器與止回閥三種設(shè)備的全部功能，可以有效確保供水系統(tǒng)能夠安全、可靠的運(yùn)行。不存在電氣與液壓元器件，而且無需使用電力、人力或者其他外力，故障發(fā)生率不高，本文不需要進(jìn)行維修，使用壽命較長。

 

3 供水系統(tǒng)電氣控制方式的優(yōu)化配置案例

3.1 改造后的設(shè)備選型與配置

根據(jù)上述新式電氣控制方式，某集團(tuán)公司對其凈水廠的兩個(gè)泵房設(shè)備進(jìn)行了改造。在生活水泵房中使用了 2 臺型號為ACS- 500 的變頻器與 4 臺型號為 CMK- S200 的軟起動(dòng)器作為水泵電機(jī)，取代了原有的自耦降壓起動(dòng)控制方式，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)開停與恒壓供水，運(yùn)行成本降低。工業(yè)水泵發(fā)采用了 2 臺型號為 ACS- 800 的變頻器與 3 臺型號為 PSTB370 軟啟動(dòng)機(jī)作為水泵電機(jī)，取代了原有的直接啟動(dòng)與固定工頻控制，實(shí)現(xiàn)了軟起停車與恒壓運(yùn)行，變壓器由原本 1000KVA 下降到 800KVA，電力運(yùn)行成本減少。對于原有的電動(dòng)閘閥、手動(dòng)閘閥及逆止閥被多功能的控制閥與手動(dòng)閘閥組合所代替，在操作運(yùn)行中可以有效消除閥門的自動(dòng)啟閉、消除水錘，而且控制簡單、操作便捷、可實(shí)現(xiàn)閥門免維護(hù)。

 

經(jīng)過此次對供水系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化配置后，拆除了閥門電氣控制與執(zhí)行系統(tǒng)，開關(guān)水泵閥門只需閥門兩端壓力差予以自動(dòng)運(yùn)行，并保護(hù)管道不受損；而且在水泵機(jī)組起停時(shí)，控制更加平滑、穩(wěn)定，可以有效消除起停時(shí)的突變現(xiàn)象，防止系統(tǒng)受到?jīng)_擊。另外，從母管壓力向變頻器進(jìn)行反饋，使變頻器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自動(dòng)恒壓供水，提高了供水質(zhì)量。

 

3.2 設(shè)備的選型及調(diào)試注意點(diǎn)

第一，要選擇比電動(dòng)機(jī)額定功率大一檔的變壓器與軟起動(dòng)器額定容量；第二，要減少變頻器與軟起動(dòng)器的外部設(shè)備，減少故障發(fā)生點(diǎn)。如果軟起動(dòng)器的容量較大，那么要選擇內(nèi)部安裝旁路接觸器與保護(hù)測量功能較為齊全的設(shè)備。因?yàn)樽冾l器自身帶有控制保護(hù)功能，所以無需對其進(jìn)行二次保護(hù)；第三，要垂直安裝，保證散熱空間充足；第四，水泵電氣啟動(dòng)加速時(shí)間在8- 12s 之間，起動(dòng)時(shí)的初始電壓在 150V 左右，停泵減速時(shí)間要控制在 15- 20s 內(nèi)；第五，為了使變頻器發(fā)揮較大效用，要保證變頻器較小頻率高于 36Hz、較大頻率低于 49Hz；第六，不可使用一控多模式；第七，要選擇膜片式的多功能水泵控制閥，不需要專業(yè)調(diào)試，但是要利用控制管路的閥門調(diào)試好開關(guān)時(shí)間，以此確保水泵在開停時(shí)可以消除水錘，降低停泵時(shí)對水泵造成的反轉(zhuǎn)危害。第八，提水加壓泵房中設(shè)置了高壓大功率水泵電機(jī)，但高壓變頻器成本過高、軟起動(dòng)技術(shù)不成熟[2]。所以為了保證供水系統(tǒng)能夠平穩(wěn)、安全的運(yùn)行，要使用單臺變頻或是多臺直接起動(dòng)的方式進(jìn)行配置；在水泵出口處要使用多功能的水泵控制閥來控制系統(tǒng)的開停、消除水錘。

 

3.3 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(shí)要注重多臺機(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。較后，對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)揮變頻器的較大效用，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)。

 

結(jié)束語

綜上所述，供電系統(tǒng)中的電氣控制方式對整個(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)知識與相關(guān)注意事項(xiàng)，從而選擇出較好的設(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。

 

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