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變頻器在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

2017-01-16 11:22:31王新青
東方教育 2016年14期
關(guān)鍵詞:變頻調(diào)速改造污水處理

王新青

摘要:污水處理是鋼鐵企業(yè)的重要輔助設(shè)備,供排水車間污水處理站主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)污水回收處理,污水池水量由于生產(chǎn)變化而實時變化,針對原污水池水泵電機(jī)控制系統(tǒng)的不適應(yīng)性,應(yīng)用變頻器調(diào)速平滑、易于構(gòu)成閉環(huán)控制,高效節(jié)能的特點,對供排水車間污水處理站水泵電機(jī)的控制作了改造,達(dá)到了改進(jìn)工藝、降低工人勞動強(qiáng)度、節(jié)能減排的目的。

關(guān)鍵詞:污水處理;變頻調(diào)速;改造

1 污水處理站的工藝流程及存在的問題

1.1 工藝流程簡介

昆鋼污水處理站主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水,經(jīng)片區(qū)的污水干道、污水管道全部回收到污水處理站的污水池,再用水泵抽到污水凈化系統(tǒng)進(jìn)行加藥、澄清處理后,加壓送入生產(chǎn)水系統(tǒng),污水處理再利用,降低生產(chǎn)成本、加大資源再利用、減少環(huán)境污染。污水不允許外排,正常情況下每小時回收污水大約為3000--4000m3左右。

1.2 原系統(tǒng)存在的問題

污水處理站是建在螳螂川邊,污水池的污水漫出池子后就直接流人螳螂川,污染螳螂川的水及周圍環(huán)境,造成環(huán)境污染事故,受到環(huán)保部門的處罰,同時又造成資源浪費(fèi)。由于用水量不均衡,所排的污水量實時變化,污水處理站回收污水量已隨著變化。需要值班人員隨時觀察污水水位,并手動調(diào)節(jié)出口閥門來提高或減少抽水量,以保證污水池液面始終處于正常液面位置,不至于漫水或水位低,水泵進(jìn)空氣。水泵的起動、停止均由人工控制,自動化程度過低。

1.3 水泵直接起動對電網(wǎng)、電機(jī)、水泵、管道造成的危害

水泵直接起動時的大電流在電機(jī)定子線圈上產(chǎn)生很大的沖擊力,沖擊電流導(dǎo)致電機(jī)繞組產(chǎn)生大量的熱量,損傷繞組絕緣,減少電機(jī)壽命,電機(jī)直接全壓起動時的起動轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的2倍,電機(jī)起動時,水流會在很短的時間內(nèi)達(dá)到全速,在遇到管路拐彎時,高速的水流沖擊到管壁上,產(chǎn)生很大的沖擊力,形成水錘效應(yīng),至使管道破壞;水泵直接起動時電機(jī)速度上升很快,潤滑油不能及時到位,引起軸承干磨,降低其使用壽命;水泵電機(jī)容量較大,直接起動時引起電網(wǎng)電壓急劇下降.

2 污水處理站的變頻改造

經(jīng)過工程技術(shù)人員的論證,決定采用以變頻調(diào)速為核心的變頻恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)對污水處理站的工藝進(jìn)行改造。通用變頻器問世以來,變頻技術(shù)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,其中,以變頻調(diào)速為核心的變頻恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電機(jī)無級調(diào)速,依據(jù)水量、水壓的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),總的來說體現(xiàn)在“提高效率、節(jié)省資源、降低污染”上;由于整個工藝流程都是在PLC程序控制下運(yùn)行的,自動控制整個工藝流程,大大提高了工作效率;擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能,因而可實現(xiàn)長時間無人看管,降低了人員的勞動強(qiáng)度,還可節(jié)省了人力資源。

3 改造后污水處理變頻控制原理分析

3.1改造后電氣控制系統(tǒng)

系統(tǒng)改造時主要考慮了節(jié)能及自動化的要求,運(yùn)用了自動節(jié)能、PID、PLC及RS485通訊接口等功能,可以方便與電腦或總線進(jìn)行通訊,方便值班人員操作及監(jiān)控。

污水處理系統(tǒng)是將污水池的水抽到污水處理池(低處的水抽到高處)中澄清處理,所以要保證水泵的出口壓力要恒定,能滿足生產(chǎn)工藝的需要,在水泵的出口管道上裝一個壓力傳感器,根據(jù)壓力傳感器反饋的信號,使水泵轉(zhuǎn)速始終工作在變頻器設(shè)定的下限頻率和上限頻率之間,保證水泵的出口壓力恒定。液位傳感器是監(jiān)測污水池水位,并將信號及時反饋給PLC,由PLC根據(jù)污水水位高低來控制水泵(電機(jī))的啟停和轉(zhuǎn)速。

正常啟動按下啟動按鈕,PLC給出信號KM線圈得電,KM觸頭閉合,變頻器得電以初始頻率25Hz帶動電機(jī)運(yùn)行。在運(yùn)行的過程中,液位傳感器的信號反饋到PLC,經(jīng)過運(yùn)算比對后給出信號到變頻器調(diào)整運(yùn)行頻率,實現(xiàn)平滑調(diào)速、自動調(diào)節(jié)污水池水位。

3.2 工作原理

3.2.1 壓力變送器及水液位傳感器,將管道壓力的變化信號和水池液面的液位信號送入可編程序控制器,信號經(jīng)過處理后與設(shè)定的壓力信號進(jìn)行比較運(yùn)算產(chǎn)生邏輯控制信號與頻率設(shè)定信號,得出最佳參數(shù)由可編程序控制器控制變頻器和水泵組實現(xiàn)整個系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行,對三臺水泵實行軟啟動、軟切換及兩臺變頻運(yùn)行,根據(jù)污水量的變化,系統(tǒng)可自動確定水泵投入臺數(shù)及電機(jī)轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)循環(huán)運(yùn)行,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及供水質(zhì)量。

3.2.2系統(tǒng)有兩套由變頻器和水泵組成的變頻泵(1用1備),另有由兩臺軟起動器和3臺水泵組成的定量泵(可切換)。系統(tǒng)正常啟動后,當(dāng)污水池液面高于設(shè)定值時,傳感器將信號反饋給PLC,PLC經(jīng)過運(yùn)算比較后,輸出控制信號啟動其中一臺變量泵,如果軋鋼、煉鋼過來的污水進(jìn)入水池的量較大,變頻器輸出頻率為50Hz,變頻泵轉(zhuǎn)速達(dá)到最高,此時若污水池液面還高于設(shè)定液面,控制器將通過軟啟動器另起動一臺定量泵,由一臺定量泵和一臺變量泵同時供水,經(jīng)過變頻泵的調(diào)節(jié),如污水池液面仍高于設(shè)定值,控制器以同樣的方式將起動下一臺定量泵,直至滿足排水要求。

3.2.3 當(dāng)污水池液面下降,變頻泵轉(zhuǎn)速降到設(shè)定的下限頻率時,控制器自動停止最后運(yùn)行的定量泵,并根據(jù)液面情況自動調(diào)整變頻泵轉(zhuǎn)速,使污水池液面始終處于設(shè)定值范圍內(nèi)。這樣,每臺定量泵的啟動均經(jīng)軟起動器控制,全部機(jī)組實現(xiàn)循環(huán)軟啟動,管道的壓力始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)污水池液面低于設(shè)定值時,則控制器完全停止各泵工作。

4 改造后效果分析

4.1 改造后污水處理站供水系統(tǒng)能自動24小時維持恒定壓力(水位),根據(jù)監(jiān)測信號自動啟動備用泵,無級調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速來改變水泵的抽水量。改造后至今沒有發(fā)生過污水漫人螳螂川的污染事故,達(dá)到全量回收污水處理的目標(biāo)。

4.2 改造后系統(tǒng)保證了水管壓力變動平緩,減少對電機(jī)、水泵的沖擊,消除了啟動和停機(jī)時的水錘效應(yīng),延長了管道、電機(jī)及水泵的使用壽命,減少了設(shè)備的維修,根據(jù)污水量的變化來調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,使水泵始終工作在高效區(qū),當(dāng)系統(tǒng)零流量時,機(jī)組進(jìn)入休眠狀態(tài),水泵停止,流量增加后才進(jìn)行工作,節(jié)能效果明顯。

5 結(jié)束語

污水處理系統(tǒng)變頻改造后,降低了生產(chǎn)成本,污水處理系統(tǒng)的控制操作方便。變頻器的加速和減速可根據(jù)工藝要求自動調(diào)節(jié),控制精度高,能保證生產(chǎn)工藝穩(wěn)定,提高了工作效率,節(jié)約了資源。

參考文獻(xiàn):

[1]李道霖《電氣控制與PLC原理及應(yīng)用》電子工業(yè)出版社 2005

[2]曾毅《變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與維護(hù)》山東科學(xué)技術(shù)出版社 2003

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