李明珠
摘要:利用自动控制技术,在现有PLC+上位机泵站控制系统基础上,开发了水泵测试功能。该系统自动记录现场数据,并存储到Excel表格,通过二次多项式拟合,绘制水泵实际运行特性曲线,帮助工作人员了解水泵机组的运行情况,为提高效率、节能降耗提供科学的技术手段。该系统与原泵站自控系统融为一体,节省了测试成本,并已得到了实际应用,效果良好。
关键词:水泵测试 节能降耗 自动控制
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)11-0004-02
在实际运行中,往往由于泵的运行工况点偏离特性曲线的高效区间,使水泵机组低效运行,造成巨大的能源浪费。通过水泵测试,绘制水泵机组特性曲线,确定水泵机组的高效运行区间,优化设计合理选用高效水泵,对役龄过长设备陈旧的机泵,及时进行更新改造,对供水企业提高经济效益,降低生产成本,具有非常现实和深远的意义。目前国内水泵测试一般都是构建一套专门的测试平台,此方式不能很好地利用原有PLC控制系统,造成测试成本增加。本研究是在现有PLC控制系统基础上,开发水泵测试功能,自动记录相关数据,得到水泵特性曲线,为水泵节能降耗提供科学的依据。
1 水泵测试理论基础
在实际中是用试验方法分析计算出多个不同流量工作点的测试数据,绘制出H—Q,N—Q、η一Q之间关系曲线(其中Q为流量,H是扬程,N是功率,η是效率),用以反映它们之间的内在联系和变化规律,这些曲线被称为水泵的特性曲线。
将实测曲线与厂家提供的样本曲线进行比较,看水泵在使用多年或切削后各种特性是否发生变化,是否运行在高效区,从而挖掘水泵机组的节能潜力。
相关公式:
①扬程的测定:
泵的扬程可按下式计算(m)
式中——泵出、进口测点处压力表的读数();
——泵出、进口测压处压力表中心到基准面的垂直距离(m)
——泵出、进口测压点处断面上的平均流速(m/s)
其中,为进出水管口管径
测压表尽可能安装在泵进出口附近,这样可以避免管路阻力对泵扬程的影响。
②流量:
流量信号由流量计收集并通过RS485总线连接到PLC。
③轴功率:
N轴=P*η传*η电,其中P——电机功率,η传——传动效率,联轴器直接传动时取1.00,η电——电机效率,一般取0.90。
④水泵有效功率:
计算公式为:Ne=H*Q*g/3600。
⑤效率
2 水泵性能测试
2.1 测试设备
PLC把现场仪表收集到的模拟信号,如压力、流量、水位、功率等集中收集,然后传输到上位机组态软件进行实时数据监控,并自动存储数据到EXCEL表格中,最后画出水泵特性曲线。
测试现场示意图如下图1所示。
现场的压力、流量、液位通用4—20 mA信号采集到PLC,而电机的电流、电压、功率信号则通过RS485传送到PLC,通过上位机软件周期自动收集信号,并写入EXCEL表格,从而绘制出水泵特性曲线。
2.2 水泵测试界面
在INTOUCH上位机监控软件上开发相应的测试界面,如图2所示。
调节阀门的开度,每隔一定的周期自动记录水泵相关数据到EXCEL,完成数据的接收及存储,为后期分析做准备。
3 实际案例分析
A水厂送水泵房配备高压10KV电源,水泵及配套电机5台,分别为2台16SA-9J、2台24SA10J和1台500s35水泵。现以5号水泵500s35为例,对其进行测试。
在A水厂现有的PLC控制系统基础上,根据水泵测试的工艺要求,开发了其水泵机组测试系统。通过该系统对5号泵进行测试,自动记录现场数据,经过计算得表1,以测试计算表1中数据绘出该水泵的H—Q,N—Q、η一Q的二次多项式相关曲线图,见图3、图4。
将实测曲线与厂家提供的样本曲线进行比较,得出以下分析结果。
(1)5#水泵与水泵原始性能有偏离,同一供水流量下,水泵扬程降低,所用功率增大,效率降低。
(2)5#水泵目前效率最大只能达到60%—75%,工作运行偏离高效率区。
4 结语
通过该水泵自动测试系统画出水泵实际运行性能曲线,使得工作人员了解真实的水泵运行情况及目前存在的问题,找出提高水泵效率的措施,从而达到节能降耗的目的。在原有PLC控制系统基础上搭建水泵测试功能,不仅节约了测试成本,而且操作简单可行,值得推广。