供水系統電氣控制方式的選擇與優化配置方案研究

付文華

珠海市供水有限公司 廣東 珠海 519000

引言

隨著社會科學技術的不斷發展,供水泵站的電氣控制系統逐漸得到新技術的改進,使自動化技術控制的愿望得以實現。現如今,自動化的電氣控制技術已經無處不在,尤其是在供水的自動化控制領域,近些年來發展十分迅猛。在國家大力推行節水減排的今天,水資源浪費現象仍時有發生,推行自動化的供水控制系統工作已經迫在眉睫。

1 供水系統常用電氣控制方式

通常情況下水泵電機的常見起動控制方式有工頻全壓直接起動、工頻降壓啟動與工頻全壓運行,并且工頻降壓又包括自耦變降壓與星三角降壓。系統閥門的開關閉合全靠控制閥門電機進行正反轉以及機械傳統實現。以下是供電系統不同設備的具體應用情況:工頻全壓直接起動控制方式的線路接線較為簡單,并且維護檢修十分便捷,投資成本較少,其起動電流為額定電流的6-7倍,電網與水泵機組會受到較大的沖擊力,變壓器運行費用高。星三角降壓起動的電流與轉矩為三角形連接起動的,結構簡單且價格便宜,但是此種起動機無法從本源上消除機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時會比直接在線起動的狀況要遭。自耦變壓器起動控制方式與直接起動、星形轉換三角形起動控制方式相比,投資運行成本更高,但是與變頻器、軟起動器相比,投資成本偏低。電動閥門的操作較為頻繁,存在電氣控制系統、絲桿傳動以及蝸輪蝸桿等,需要高強度的維修保養,故障發生率較高。直接在線起動控制方式、星形轉換三角形起動控制方式,以及自耦變降壓的起動控制方式所產生的電流與電壓若是發生瞬變,易發生電氣故障,其在瞬間產生的巨大沖擊會引起管路系統發生壓力振動,進而產生機械故障,對供水系統整體造成損壞影響,大大增加了維修工作量。

2 供水系統電氣控制方式的選擇與優化配置方案

2.1 功能特點 (1)繼電器接觸器控制全部用硬器件、硬觸點和“硬”線連接,為全硬件控制；PLC內部大部分采用“軟”電器、“軟”接點和“軟”線連接,為軟件控制。(2)繼電器接觸器控制系統使用電器多,體積大且故障率大；PLC控制系統結構緊湊,使用電器少,體積小。(3)繼電器接觸器控制全為機械式觸點,動作慢,弧光放電嚴重；PLC 內部全為“軟接點”動作迅速。(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現電動機的起、停比較容易,但要滿足起、停的性能指標和調速的要求是非常繁瑣和麻煩的,甚至某些性能指標根本無法達到要求；PLC順序控制容易實現電動機的起、停和調速等性能要求。

2.2 電機選擇 在電機選擇時,應該全面參考電機類型、容量、電壓及啟動方式。例如:鼠籠式電機和繞線式電機相比,其具有結構簡單、價格低、易維護、堅固、耐用等特點,然而,繞線式電機可以連接頻敏變阻器使啟動更為平穩、提高啟動力矩。所以,在中小型水泵站多采用繞線式電機以提高啟動性能。隨著啟動、變頻技術的不斷應用,將鼠籠式電機與軟啟動或變頻技術相結合,可以有效改善電機的啟動性能,并節約能耗。電機的啟動方式分為直接啟動、軟啟動、變頻啟動三種,變頻啟動較軟啟動來講成本較高。直接啟動速度快、設備簡單,但對電網沖擊較大,易使電路電流增大,造成電機發熱、能耗增加,尤其是在頻繁的啟動時。軟啟動可以進行一定程度的調節,使啟動較為平穩,無明顯沖擊電流,并可自由地調整啟動電流消除啟動時的水錘效應,適合負載電機的啟動。變頻啟動可以實現降壓啟動,在軟啟動的基礎上,還可以對電機實現調速運行。

2.3 優化供水系統控制方式的配置與選型建議 首先,利用軟啟動設備方式開控制水泵電機的起停作業,不僅可以有效發揮出機組的相應功能,同時還可以減少啟動設備在運行時對電網與其相關管網造成的傷害。其次,要選擇一臺或是多臺變頻器來保持控制設備的調度合理,同時要注重多臺機組之間的有效合作,進而實現恒壓供水效果。然后,由于水泵控制閥存在多項功能,所以要按照這一原則來替代供水系統中普遍應用的電動閥門,以此解決好與水泵機有關的一些操作。另外,在供水系統的控制方式上,選擇多功能水泵控制閥進行供水控制,一般情況下不需要對其予以維護,這不但可以更加合理的節約能源,同時還可以有效去除掉水錘效應,進而保證泵站與其管網的安全。最后,對于電壓較高且功率過大的電機水泵閥而言,雖然安裝高壓變頻器需要投入更多的成本,但是為了提高系統的穩定運作時間、減少資源浪費,有關人員應當在設計供水系統時將變頻器考慮進去,以此發揮變頻器的最大效用,保證供水系統能夠穩定運行,為人們、工廠等提供更好的供水服務。

3 結語

綜上所述,供電系統中的電氣控制方式對整個系統有著重要的影響作用,為了保證系統可以正常的運作,有關人員要合理選擇電氣控制方式,并制定好相關優化方案。在進行供水系統更換過程中,工作人員要嚴格按照工作流程進行,充分掌握好設備基礎知識與相關注意事項,從而選擇出最佳設備控制方式,提高企業經濟效益,更好的服務于社會。