摘要:由于新庄孜煤矿老工业广场距新工业广场远,导致自来水压低,无法正常使用,通过探讨研究,选用变频恒压供水装置改造后,解决了新工业广场自来水供水问题。变频恒压供水具有自动运行、无人值守及减少电耗的特点。
关键词:变频恒压供水;实施及应用;特点分析
随着变频调速技术的日益成熟,其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式,在供水系统中得到广泛的应用。变频恒压供水系统对水泵电机实行无级调速,依据用水量及水压变化通过微机检测、运算,自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求,是目前最先进,合理的节能供水系统。与传统的水塔、高位水箱、气压罐等供水方式比较,不论是投资、运行的经济性、还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有优势。新庄孜煤矿新工业广场建成后,因自来水供水管路长、管径小、来压低、老工业广场沿途用水点多,新工业广场工业及饮用水量大,致使水压只能到办公楼2层,无法正常使用,经过仔细探索研究,方案比较,解决了供水水压低的问题。
1 原供水慨况及存在问题
新庄孜煤矿高定位技改期间,在老工业广场东北方向建一个新工业广场。老工业广场建有一座矿井水处理厂,处理水量为10000吨/天,因氟化物及钙镁离子超标,不能作为饮用水,处理成本约0.6元/吨。自来水来自市政供水管网,水价为2.9元/吨。为节约成本,处理后矿井水作为洗浴、绿化及厕所用水。自来水作为饮用水、压风机房、瓦斯抽排站及中央空调机房循环冷却用水。
原自来水从老工业广场矿西门位置市政供水管网接1根Dn150供水管至老工业广场东侧,自来水接入处水压只有0.2MPa。建新工业广场前,为解决施工期间用水,在原自来水供水管前端延伸至新工业广场,新、老工业广场Dn150自来水管总长3000m。由于新工业广场施工期间施工及生活用水水量小、水压低,自来水压可满足需要。新工业广场建成后,因供水管路长、管径小、来压低、老工业广场沿途用水点多,新工业广场生产及饮用水量大,致使水压只能到办公楼2层,无法正常使用,迫切需要拿出解决方案。
2 对自来水供水管路改造
2.1方案一
在老工业广场市政自来水引入端建1座普通加压泵房,需要建1间20m2泵房和1座
100m3水池,泵房内安装2台水泵及配套电控装置,水泵1用1备。工期需要2个月,造价需要30万元,需要配备水泵司机3名。
2.2方案二
在老工业广场八号井压风机房处用钢结构搭1间6m2泵房,内安装2台管道泵,经计算选用2台SL80-160管道泵,单台泵功率为7.5KW,流量为50m3/h,扬程为32m。选用1台变频柜控制2台水泵运行,即1拖2。经计算,泵房设在八号井压风机房处,基本在管路中间,即距自来水管始、末端都是1500m,因新工业广场需要水压高,而老工业广场建筑物需要水压低,这样恰到好处解决了新工业广场水压低的问题,也不因管道泵吸水影响老工业广场的用水。变频管道泵系统安装详见附图1。
主要工程量有:2台SL80-160管道泵,1台变频柜,20m长Dn100钢管,100m长型号为YC-500V-3*6+1*2.5橡套电缆,1只远传压力表等。工期5天,造价10万元。
2.3方案比较
经计算比较,从工程造价、人工费用、工期、水压稳定、经济方面选用方案二最合适。
3 变频系统运行控制方案
水泵类负载转矩与电机转速平方成正比,功率与电机转速立方成正比。因此转速低时投入变频装置可节约大量电能。
变频器电压与电机额定电压相同即选为380V。水泵类负荷启动时负载属于轻载启动,电机采用变频器运行与采用工频运行相比,由于变频器的输出电压、电流中有高次谐波,电机功率因数、效率有所降低,电流约增加10%,电流按Ife≥1.1Ie计算,公式中Ife表示变频器额定输出电流,Ie表示电机额定电流。经计算Ifee≥13.06A,按照瑞典ABB公司变频器产品性能参数表选用型号为ACS501-009-3型变频器,该型变频器可以满足7.5Kw管道泵功率要求。
变频控制系统主要有1台压力传感器、1台变频器、1台PLC、4台交流接触器、4台空气断路器等组成,压力信号转换成电信号再经PLC运算送给变频器,并输出信号直接控制水泵电机转速和泵出水量以使管网压力稳定,由此组成闭环控制系统,变频器上下限频率信号及其持续时间可作为PLC进行逻辑切换及启停泵依据。变频器信号通过Modbus通讯协议传输。
管道泵即可手动控制,也可自动控制。自动运行时,出水管水压低于设定值时,一号泵工频运行,二号泵变频运行,或二号泵工频运行,一号泵变频运行;当出水管水压高于设定值时,变频泵切除,只需保留一台泵工频运行。变频柜主回路接线图见附图2。
出水管安装的远传压力表,其水压检查范围在0~1MPa之间,检测精度为0.01MPa,该传感器将0~1MPa范围水压对应转换为0~10V电信号,信号传至PLC,通过PLC控制1台型号为ABB公司ACS501-009-3变频器对管道泵进行变频调速,同时控制另1台泵的工频运行。
4 实施总结
本方案实施后,解决了水压低的难题、满足了新淮工广生产和生活自来水用水需要。每年节约电能约3万元,减少工程投入20万元。
经过运行分析,变频恒压供水具有以下优点:(1)高效节能,与传统供水比较,变频恒压供水节能30~60%;(2)泵房占地面积小,投入少;(3)自动化程度高,无人值守;(4)运行合理,由于1天内平均转速下降,轴上平均扭矩和磨损减小,管道泵寿命大为提高;(5)由于对水泵实行软启和软停,消除了开停泵水锤,有利于管网安全;(6)操作简便,不需灌引水,避免管网用水量变化时的水压波动过大,实现恒压供水。
参考文献:
[1]《给水排水设计手册》,中国建筑工业出版社,2000年10月第二版,林选才、刘慈慰等;
[2]《变频器、软启动器及PLC实用技术手册》,化学工业出版社,2019年1月第一版,方大千、朱丽宁;
[3]《电机与拖动基础》,中国电力出版社,2005年6月第一版,刘启新、张丽华等。
论文作者:任学兰
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/8