自来水厂的供水泵站中,供水系统一般由若干台扬程相近的水泵组成,调节水压流量的传统方法是按期望输出水压流量用人工控制水泵运行台数。如供水能力 4~6 万吨/日的自来水厂,可行水泵配置方案之一是三台 160 kW 与一台 90 kW 水泵组成。系统工作时传统方法:供水量较大、流量与管网水压不能满足要求时人工投入水泵,由工人根据现场管网水压决定投 160 kW 还是 90 kW 水泵;供水量减小、管网水压升高时又需人工切除水泵;深夜用水量较小时为节能用一台 90 kW 水泵供水。因水泵流量较大,为避免“水锤”效应,人工投切时应遵循:投入泵“先开机、后开阀”,切除泵“先关阀、后停机”。若是小功率水泵,出水侧装有普通止回阀、基本能自动保证以上操作程序,只是停机时止回阀关闭前瞬间还有“水锤”效应产生;若安装“微阻缓闭止回阀”,停机时基本不存在“水锤”效应。
(1)变频恒压供水控制方案
城市自来水用量随季节与每日时段变化。为使供水水压恒定,最常见办法是采用变频恒压供水系统:压力变送器装在主管网检测管网压力信号,再将此压力信号送到变频器模拟信号输入端口,构成压力闭环控制系统,管网压力恒定依赖变频器调节控制。对多泵情况有两种系统方案:
图8-5 顺序控制方案系统图
一种是“顺序控制方案”(系统图如图8-5,BP1 为变频器、BU2~BU4 为软启动器、PT 为压力变送器)。变频器连接在第一台水泵电动机上,需加泵或减泵时由变频器 R01~R03 端口输出信号启动或停止其他水泵,此时水泵启动采用软启动器。该方案特点是水泵电动机不需在变频与工频间切换;第一台水泵永远连接在变频器上、无切换失压现象;因变频泵以外泵都有软启动器、不需另做备用系统,变频器故障时可用软启动器手动启动 M2~M4 保证供水不致中断;但每台电动机都有启动器、初始投资较大。
图8-6 变频恒压供水循环投切方案系统图
另一种是“循环投切”方案(系统图如图8-6,BP1 为变频器、BU1 为软启动器、PT 为压力变送器,ZJ1、ZJ2 用于控制启动/停止与自动/手动转换)。变频器连接在第一台水泵电动机上,需加泵时变频器停止运行、由输出端口 R01~R03 输出信号到 PLC、由 PLC 控制切换过程。切换开始时变频器停止输出(设为自由停车),利用水泵惯性将第一台水泵切换到工频运行、变频器连接到第二台水泵上启动并运行,照此将第二台切换到工频、变频器连接第三台启动运行;需减泵时系统将第一台停止、第二台停止、变频器连接第三台。再需加泵时切换从第三台循环开始。该方式保证永远有一台水泵变频运行、四台中任一台都可能变频运行,从而不论用水量如何改变都能保持管网压力基本恒定,且各台水泵运行时间基本相同、方便维护检修,故大部分供水厂家钟情于循环投切方案。循环投切方式的备用系统用软启动器和相关器件构成。
