供水系统电气控制方式的选择与优化配置方案研究

付文华

珠海市供水有限公司 广东 珠海 519000

引言

随着社会科学技术的不断发展,供水泵站的电气控制系统逐渐得到新技术的改进,使自动化技术控制的愿望得以实现。现如今,自动化的电气控制技术已经无处不在,尤其是在供水的自动化控制领域,近些年来发展十分迅猛。在国家大力推行节水减排的今天,水资源浪费现象仍时有发生,推行自动化的供水控制系统工作已经迫在眉睫。

1 供水系统常用电气控制方式

通常情况下水泵电机的常见起动控制方式有工频全压直接起动、工频降压启动与工频全压运行,并且工频降压又包括自耦变降压与星三角降压。系统阀门的开关闭合全靠控制阀门电机进行正反转以及机械传统实现。以下是供电系统不同设备的具体应用情况:工频全压直接起动控制方式的线路接线较为简单,并且维护检修十分便捷,投资成本较少,其起动电流为额定电流的6-7倍,电网与水泵机组会受到较大的冲击力,变压器运行费用高。星三角降压起动的电流与转矩为三角形连接起动的,结构简单且价格便宜,但是此种起动机无法从本源上消除机械与电气的突变问题。在某种状况下,由星形切换至三角形起动时会比直接在线起动的状况要遭。自耦变压器起动控制方式与直接起动、星形转换三角形起动控制方式相比,投资运行成本更高,但是与变频器、软起动器相比,投资成本偏低。电动阀门的操作较为频繁,存在电气控制系统、丝杆传动以及蜗轮蜗杆等,需要高强度的维修保养,故障发生率较高。直接在线起动控制方式、星形转换三角形起动控制方式,以及自耦变降压的起动控制方式所产生的电流与电压若是发生瞬变,易发生电气故障,其在瞬间产生的巨大冲击会引起管路系统发生压力振动,进而产生机械故障,对供水系统整体造成损坏影响,大大增加了维修工作量。

2 供水系统电气控制方式的选择与优化配置方案

2.1 功能特点 (1)继电器接触器控制全部用硬器件、硬触点和“硬”线连接,为全硬件控制；PLC内部大部分采用“软”电器、“软”接点和“软”线连接,为软件控制。(2)继电器接触器控制系统使用电器多,体积大且故障率大；PLC控制系统结构紧凑,使用电器少,体积小。(3)继电器接触器控制全为机械式触点,动作慢,弧光放电严重；PLC 内部全为“软接点”动作迅速。(4)继电器接触器控制功能改变,需拆线接线乃至更换元器件,比较麻烦；PLC控制功能改变,一般只需修改程序便可,极其方便。(5)继电器接触器顺序控制实现电动机的起、停比较容易,但要满足起、停的性能指标和调速的要求是非常繁琐和麻烦的,甚至某些性能指标根本无法达到要求；PLC顺序控制容易实现电动机的起、停和调速等性能要求。

2.2 电机选择 在电机选择时,应该全面参考电机类型、容量、电压及启动方式。例如:鼠笼式电机和绕线式电机相比,其具有结构简单、价格低、易维护、坚固、耐用等特点,然而,绕线式电机可以连接频敏变阻器使启动更为平稳、提高启动力矩。所以,在中小型水泵站多采用绕线式电机以提高启动性能。随着启动、变频技术的不断应用,将鼠笼式电机与软启动或变频技术相结合,可以有效改善电机的启动性能,并节约能耗。电机的启动方式分为直接启动、软启动、变频启动三种,变频启动较软启动来讲成本较高。直接启动速度快、设备简单,但对电网冲击较大,易使电路电流增大,造成电机发热、能耗增加,尤其是在频繁的启动时。软启动可以进行一定程度的调节,使启动较为平稳,无明显冲击电流,并可自由地调整启动电流消除启动时的水锤效应,适合负载电机的启动。变频启动可以实现降压启动,在软启动的基础上,还可以对电机实现调速运行。

2.3 优化供水系统控制方式的配置与选型建议 首先,利用软启动设备方式开控制水泵电机的起停作业,不仅可以有效发挥出机组的相应功能,同时还可以减少启动设备在运行时对电网与其相关管网造成的伤害。其次,要选择一台或是多台变频器来保持控制设备的调度合理,同时要注重多台机组之间的有效合作,进而实现恒压供水效果。然后,由于水泵控制阀存在多项功能,所以要按照这一原则来替代供水系统中普遍应用的电动阀门,以此解决好与水泵机有关的一些操作。另外,在供水系统的控制方式上,选择多功能水泵控制阀进行供水控制,一般情况下不需要对其予以维护,这不但可以更加合理的节约能源,同时还可以有效去除掉水锤效应,进而保证泵站与其管网的安全。最后,对于电压较高且功率过大的电机水泵阀而言,虽然安装高压变频器需要投入更多的成本,但是为了提高系统的稳定运作时间、减少资源浪费,有关人员应当在设计供水系统时将变频器考虑进去,以此发挥变频器的最大效用,保证供水系统能够稳定运行,为人们、工厂等提供更好的供水服务。

3 结语

综上所述,供电系统中的电气控制方式对整个系统有着重要的影响作用,为了保证系统可以正常的运作,有关人员要合理选择电气控制方式,并制定好相关优化方案。在进行供水系统更换过程中,工作人员要严格按照工作流程进行,充分掌握好设备基础知识与相关注意事项,从而选择出最佳设备控制方式,提高企业经济效益,更好的服务于社会。