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1、安控变频调速控制系统在生活安控变频调速控制系统在生活水泵上的应用水泵上的应用阿里木江.格依提摘要摘要 通过分析研究，对生活供水系统进行变频调速监控，实现远程控制解决生产中存在 的问题。结果表明：节能效果显著，能够实现自动化远控，减少现场工作人员劳动强度，具有 明显的经济效益和社会效益。关键词关键词 水泵 变频器 节能降耗 调速技术 生活供水系统是油田的重要组成部分。它必须有足够的水量与水压保证公寓生活用水和站内生产用水，供水泵 24 小时连续工作。由于水泵的选型时是最不利条件下按最大流量及相应扬程设计的。而在实际运行中，由于季节、温度和昼夜的变化，以前靠人工在泵出口阀门开度大小来调节水量与水压
2、，水泵多为低负荷工作，其能量耗损很大。同时、由于生活公寓和集中处理站之间距离近 2km 路程，一般两地通过电话联系工作，而且高架水箱以前没有安装液位减控装置，有些时候因值班室和泵房联系滞后，造成公寓高架水箱外溢浪费宝贵的水资源。为了杜绝浪费，节能节水挖潜增效，我们对该泵控制方式进行了技术改造并达到了预期的设计目的。一、水泵调速的节能原理一、水泵调速的节能原理 在实际用水过程中，用水量是时刻变化的，为了适应水量的变化，以往采用调节泵出口阀门定时去控制泵出口压力在某一规定值上，这必然造成生活区用水时有超压或欠压现象，甚至生活公寓高架水箱长时间外溢造成宝贵水资源的浪费。我们在水泵机组引进变频调速技术
3、时，充分从节电节水角度出发，即要保证通过改变电动机定子电源频率来改变电动机转速，可以相应地改变水泵转速及工况，使其流量与扬程适应实际用水量的变化，又要保证管网最低压力以及公寓高架水箱不缺水不溢流。根据这一设计原理，在应用中选择供水管网允许的最低压力和水箱水位为控制参数，通过传感器获得压力和液位信号，组成远控调速系统，使调速技术和自控技术相结合，达到最佳的节能效果。此外，最低控制压力还保证了公寓水压的最小值，无论管路特性曲线等因素发生什么变化，水压能满足公寓用水量，保证了公寓用水压力的可靠。 二、系统的组成二、系统的组成 该站生活水泵房设计 3 台生活供水泵，其电机功率为 18.5kw，单台流量
4、 36m3/h。由于生活区用水量时刻有变化，高峰期用水量可达到 45 m3/h，而夜间用水量只有 10 m3/h左右。我们在生活水泵进行变频调速控制技术改造时，根据油田公寓生活用水要求，考虑若干方面的因素，也采用了远程开环控制变频调速技术，引进新疆安控科技发展有限公司开发的 ECHO-RTU 控制器来采集联合站生活水泵房出口压力，流量，水泵运行状态以及生活公寓高架水箱水位等工作参数人为的控制变频器的输出频率达到均衡供水的目的达到了节能和稳定运行的目的。 目前 1#和 2#泵实现变频控制。3#泵用工频启用，作为备用泵只能在变频器柜出现故障时才能允许使用。此变频调速控制系统包括水泵、电机、远程控制
5、柜（公寓 RTU 柜）、就地控制柜（泵房 RTU 变频控制柜），压力液位传感器等。根据两地工况和检控参数的不同，它门的参数设计也有有所不同。水泵房变频柜屏幕（如图 1）参数画面可显示泵房水管总出口压力，总出口流量，流量累计，电机工作频率，以及 1#-3#泵的工作状态等参数，如图二。设置参数画面可以输入 0-50 的数字，数字输入完成后按 Enter 键确认，变频器将按这一设定值工作，如图三所示。 图 1图 2 图 3公寓远程控制柜主要功能是显示高架冷水箱和高架热水箱夜位状态和报警、远程检测联合站水泵房的水泵电机的工作频率、出水压力、出水流量，水泵电机的工作状态以及远程控制水泵的转速，从而达到均
6、衡供水的目的。操作画面如图 4 所示。图 4在具体运作本控制系统时，调节手段是泵房 RTU 变频控制柜一般情况下处在远程控制状态，就是说公寓值班室人员来控制水泵的转速，采用高架水箱最低水位和最高水位来控制来水量，液位变送器将信号通过屏蔽电缆送到公寓值班室 RTU 柜，通过值班室操作人员对其进行调整后，把运行指令通过发射天线发送至集中处理站生活水泵 RTU 变频控制柜，控制 1 台水泵电动机的频率调整泵转速。当水泵房发生突然停电然后又恢复供电时，变频器不会自动启动，这时泵房值班人员应检查工艺管道及水泵是否有问题，确定没有问题后按操作面板上的启动按钮即可。然后通知公寓值班室人员设定工作频率，变频开
7、始工作。公寓值班室人员如果发现变频器频率、压力、流量都为零时，可能是联合站泵房停电或停泵，这时马上通知联合站值班人员重新启动变频器，在启动变频器前将频率设定为零，等联合站变频器启动后，再逐渐增加设定频率。其次该系统保护功能齐全，从而保证并提高了系统的可靠性，同时还设有故障显示记忆功能，便于分析和排除故障。主要有下列保护功能：瞬间停电保护、过载保护、直流过电压保护、过热保护、防止失速保护等。比较适合我站人员少，巡检点多，巡检路线长等工作环境，实现在现场无人值守的的情况下安全运行。三、运行效果分析三、运行效果分析 水泵电机装上变频调速器后，节能效果非常显著，经过实测，比未装变频器节约 16.7%左
8、右的电能，而且运行稳定。采用变频调速器前后实测的有关数据如表 1、表 2 所示。 表 1 采用变频调速前后性能参数对比采用变频调速前后性能参数对比参数状态电机运行电流A电机运行频率Hz水泵出口压力MPa管网压力MPa压力损失MPa阀门开度/%阀门调节变频调节35.5510213350203040501.000.180.260.380.500.550.18 0.26 0.380.500.45050100表 2 采用变频调速前后节能效果对比采用变频调速前后节能效果对比参数月份总用水量m3/月日平均用水量m3/日节流损耗kwh/月月节水率%月节电效率 %备注2005 年 4 月2005 年 6 月1
9、615010636538.3355.521790034 016.7采用变频器前采用变频器后平均 35Hz电流 17.25A平均压力0.33MPa从表中数据对比结果分析可知： (1) 采用变频调速技术后，电机定子电流下降 50%，电源频率下降 30%，水泵出水压力降67%。由于电机水泵的转速普遍下降，电机水泵运行状况明显改善，延长了设备的使用寿命，降低了设备的维修费用。(2) 采用变频调速技术后，由于水泵出口阀全开，消除了阀门因节流而产生的噪音，改善了工人的工作环境。同时，克服了平常因调节阀故障对生产带来的影响，具有显著的社会效益。 (3) 系统采用远程控制，参数超调波动范围小，偏差能及时进行控
10、制。变频器的加速和减速可根据工艺要求远程调节，控制精度高，能保证用水量稳定，提高了系统的可靠性。 (4) 由于该变频调速控制系统具有十分灵敏的故障检测、诊断、数字显示功能，提高了电机水泵运行的可靠性。(5) 采用变频器后，电动机和泵共同组合为一体，它既是动力源，又是供水调节执行机构，改变了传统的控制方式，实现了生产过程自动化，减少了工人的劳动强度。控制系统适应水量变化，实现在线远距离调整，保证管网供水均衡，不存在人为调整的滞后现象。(6) 节能效果非常显著，采用变频调速技术后，降低了电机的转数，减少功率消耗。月平均节约电能 2179kW/h,月平均节电率为 16.7 %，按目前彩南工业电价 0
11、.75 元 kW/h 计，每年可以产生直接经济效益 1.9 万余元，具有明显的经济效益。(7) 采用该系统实现了压力和水位的监控，根本上消除了高架水箱外溢现象，节约了大量的水资源。根据技术改造前和改造后的数据对比每天平均可减小清水用量 180 m3/d 左右，节水率达到 34%，按目前彩南 1 m3工业用水 7.9 元计算，一年 365 天可节约水费 51.9 万元。经济效益和社会效益非常客观。四、结语总之，该控制系统具有体积小、自动化程度高，调速范围大、效率高、无级调速等特点，在水泵上运行安全可靠，可实现现场和远程控制，满足人员少、频繁调整的场合，具有明显的节能降耗的经济效益，同时还延长了设备寿命，减少了维修工作量和工人劳动强度，是一种比较理想的调速控制系统。参考文献1孙德刚 吴照 编著 石油石化企业节能节水管理 北京 石油工业出版社 20032Altivar 38 异步电动机变频器使用技术手册 3安控 ECHO RTU 控制器操作使用说明书
