一、現場(chǎng)情況

某工礦地處遠離城市的山區中，不可能使用市政的自來(lái)水管網(wǎng)，那就自建一個(gè)小型的供水系統。一般的情況是，在靠近河邊建一個(gè)取水站，將河水抽到半山腰的水處理站，經(jīng)過(guò)沉淀、加氯消毒后，再由水泵送到山頂的高位水池，利用山頂與用戶(hù)之間的高差實(shí)現自流供水。本例用戶(hù)的取水站建在山下的河邊上，離半山腰的水處理站直線(xiàn)距離在800米以上，取水站有3臺揚程110米的30kW水泵，二用一備。取水站無(wú)人值守，水處理站有人值班，取水站的水泵的起、?？刂埔彩怯伤幚碚镜闹蛋嗳藛T擔任。值班人觀(guān)察水處理沉淀池的水位，如果沉淀池快要抽滿(mǎn)或抽水量不足時(shí)，值班人員就步行1公里多路程到取水站進(jìn)行相應的操作。對于沉淀池快要抽滿(mǎn)的情況，有時(shí)處理不及時(shí)，沉淀池水滿(mǎn)后就流失了較多的水，這不僅浪費電能，也造成水資源損失。水處理站將處理好的水送往高位水池，有2臺揚程80米的45kW水泵一用一備，也同樣有高位水池水滿(mǎn)后造成水資源損失和電能的浪費。

二 控制方案

因為存在以上的問(wèn)題，需要做改造，用戶(hù)的要求是：

1. 取水站無(wú)人值守；

2. 沉淀池、高位水池水位自動(dòng)控制；

3. 有一定限度的節能。

考慮到取水站無(wú)人值守，選擇啟動(dòng)設備時(shí)著(zhù)重可靠性，就選用軟啟動(dòng)器，每臺水泵配1臺，共3臺。沉淀池內設有“高”、“中”、“低”3個(gè)水位點(diǎn)，用PLC根據沉淀池水位的高低來(lái)決定1臺水泵運行或2臺水泵運行，還可通過(guò)編程控制使3臺水泵使用的時(shí)間盡量相同。水泵的運行信號、故障信號通過(guò)電纜送到水處理站顯示。取水站的抽水水位比水泵安裝位置低2米，水泵初次起動(dòng)或停止后再起動(dòng)，都可能形成“真空”而吸不上水，原來(lái)的方式是靠人工注水。無(wú)人值守后必須自動(dòng)地完成注水排氣這個(gè)過(guò)程，其方法是采用間接檢測方式，即檢測水泵電機的運行電流。如果管道有“真空”，則電機近似于空載運行，電流較??；如果管道沒(méi)有“真空”，則電機接近滿(mǎn)載運行，電流基本上為額定電流，二者的差值較大。用電流檢測來(lái)確定電機或抽水管道有無(wú)真空，如有問(wèn)題，PLC給出報警信號，通知值班人員處理。

為節能考慮，水處理站往高位水池送水的水泵用變頻器驅動(dòng)，選用森蘭SB200系列變頻器。高位水池的水位信號也通過(guò)電纜送到水處理站，與變頻器組成一個(gè)水位閉環(huán)控制系統，適當調節水位閉環(huán)控制系統的給定，可有不錯的節能效果。

三 節能效果

高位水池的容積有400m³，如果關(guān)閉高位水池出水閥門(mén)，45kW水泵工作4小時(shí)可將高位水池抽滿(mǎn)，消耗的電能為：

W=45×4COS=162kWh           (設COS=0.9)

采用森蘭變頻器后，調節變頻器的頻率在43Hz，水泵調節后揚程H₁為水泵設計揚程H的74%，已無(wú)較多的富余揚程，水泵調節后流量Q₁為水泵設計流量Q的0.86，45kW水泵工作4.65小時(shí)可將高位水池抽滿(mǎn)，所消耗的電能為：

W₁=(0.86)³×45×4.65×COS=119.2kWh      (設COS=0.9)

抽滿(mǎn)一池水降低電耗42.8kWh。實(shí)際上，不可能關(guān)閉高位水池出水閥門(mén)，一般情況是水泵在向高位水池供水時(shí)，也同時(shí)給用戶(hù)供水。每天的節能可從用戶(hù)的用水量估計。流量表上顯示，該用戶(hù)每天用水量在800m³左右，按800m³計算，每天節電85.6kWh，年節電85.6×365=31244kWh。