恒压供水技师论文

1、技师专业论文职业：维修电工技师变频器在离心水泵恒压供水系统中的应用供水系统节能技术改造目 录摘要.1关键词.1引言.1第一章 我公司设备现状.2一、供水设备现状.2二、改造方案. .2第二章 变频恒压供水方案介绍.3一、背景介绍. . .4二、变频恒压供水系统的组成.9三、控制原理.10第三章 改造效果.11一、恒压供水.12二、变频节能. 12三、设备损耗.12结论. . . 12参考文献. .14变频器在离心水泵恒压供水系统中的应用供水系统节能技术改造摘要：我公司发酵工序使用离心水泵供应生产所需冷却水。由于采用的是传统的增减水泵运行数量的控制方式，造成供水水压波动较大，电能浪费严重。引入变

2、频器恒压供水系统后，可根据用水量的变化自动调节补水泵的转速，从而达到平稳调节供水压力，同时提高了离心水泵电机的运行效率，大大节约了电能。关键词： 变频器 恒压供水 平稳调节 节能引言： 在柠檬酸生产工艺中，发酵是最重要的一个环节。在发酵过程中，对发酵罐内的温度、压力、溶解氧等参数要求较高，必须严格控制在允许值以内，否则将会影响到发酵质量。轻则影响产品质量，重则导致质量事故。发酵罐内温度的控制采用的是电动阀控制冷却水进水量，对发酵罐进行降温处理，使温度保持在设定值范围内。电动阀的开度经PLC由发酵罐温度进行自动控制，控制方案较好。但此方案要求冷却水的供应压力能稳定在0.140.17MPa，才能起

3、到良好的控制效果。而由于我公司公用工程冷却水供应压力不稳定，造成冷却水进水量不稳定，从而导致此温度控制方案未能达到预计的控制效果。第一章 我公司设备现状一、供水设备现状我公司公用工程发酵供水系统原采用传统的人工手动控制方式，共有六台离心式双吸水泵，从循环水池中取水供应到发酵罐冷却盘管中。水泵电机为Y-315M1-4 132KW三相异步电动机，额定电流为237A。在正常生产过程中，一般开启3-4台水泵，其余2台作为备用设备。发酵供水水压随用水量的变化由操作工人增减水泵运行数量控制，常发生因操作工人失误或经验不足，造成水压控制不稳定；另外由于冷却循环水用量不断的变化，在负荷较低的情况下，运行3台水

4、泵时供水压力偏低，不能满足工艺要求，运行4台水泵则电机处于轻载状态，使用效率降低，浪费了电能。这种传统的控制方案存在着如下缺点：操作方式落后，人为因素很大；管网水压波动大，影响产品质量；管理方式落后，设备运行不合理，能耗高，生产成本高。二、改造方案为了能够较好的解决供水压力恒定，同时达到提高电机效率，降低电能损耗的目的，根据多年工作经验，以及对相关知识、文献资料的学习，我提出了变频恒压供水的技术改造方案。采用变频器、PID控制器、压力变送器形成闭环控制系统。如图：压力设定值 PID控制器 变频器 水泵电机 循环水压 压力检测变送装置第二章 变频恒压供水方案介绍一、背景介绍水资源及能源紧缺是制约

5、我国经济发展的重要因素，节水节能是我国社会经济持续发展的基本国策。节能降耗、降本增效也是我公司目前的工作重点。而我公司原供水方案不合理，水泵一旦开始工作，电机便以额定转速运行，并以额定出水量供水，当用水低谷时，管网压力过高，造成输水管道、设备损坏，使水白白流掉，造成水资源浪费；而用水高峰期，必须开启4台水泵，而每台泵出力又不能达到额定负荷，造成电能浪费。用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。用水与供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力高。因此，保持供水压力的恒定，可使供水与用水之间保持平衡，确保系统安全、稳定、长周期运

6、行。 如今，随着电子技术的发展，变频器功能日趋完善，性能大大提高。交流电机变频调速技术已是一项广泛应用的节能技术。它可以实现控制电动机软启软停，起动平稳，起动电流可以限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；不仅可以降低设备故障率，还可以大幅减小电能损耗。由于泵的平均转速降低了，延长了泵和阀门等设备的使用寿命；消除了水泵起动和停止时的水锤效应。确保系统安全、稳定运行。其稳定安全的运行性能，简单方便的操作方式，及齐全周到的功能，使供水实现节水、节电、节省人力的目标，最终达到高效率的运行目的。因此，采用变频恒压供水技术，可以大大改善供水性能，稳定供水压力，提高产品质量，节约电能，降低成本，

7、提高效益。变频恒压供水技术改造方案势在必行。二、变频恒压供水系统的组成此次改造，根据我公司实际情况，变频恒压供水系统由以下几部分组成：水源、离心泵、压力传感器、PID调节器、变频器。工作流程是：利用设置在管网上的压力传感器将管网系统内因用水量的变化引起的水压的变化，及时将信号（DC420mA）反馈到PID调节器，PID调节器显示出管网水压并与设定控制压力相对比，进行运算后输出相应的控制信号（DC420mA）至变频器，变频器根据控制信号输出相应频率，改变水泵电机的运行转速，调节出水压力，使得管网压力与控制压力一致。相关设备有：1电动机：型号：Y-315M1-4；功率：132KW；额定电流：237

8、A ；额定转速：1486r/min2离心式双吸泵：扬程：43m；流量：684m3/h；轴功率：100KW；额定转速：1450r/min3变频器：ABB ACS600 132KW4PID调节器：SWP-N9050212HL DC24V 420mA5压力变送器：PT421 00.25MPa DC24V 420mA三、控制原理 1变频调速的原理：根据异步电动机的转速表达式： 其中：n1为电机转速；f为交流电频率；s为转差率；p为磁极对数。可知：改变异步电动机的供电频率f，可以改变异步电动机的同步转速n；从而改变其转子转速n1。而水泵转速(n)、扬程(H)、流量(Q)、轴功率(P)之间存在如下关系：水

9、泵出口流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，消耗的轴功率与转速的三次方成正比。因此，对水泵进行调速运行，不仅对供水流量与压力调节，而且有着非常明显的节能效果。2压力控制采用PT421 00.25MPa压力变送器检测管网供水压力，在PID调节器上显示出压力值，供操作人员监视。同时由PID调节器自动根据压力变化情况输出DC420mA电流信号调节变频器输出频率，以达到稳定管网压力的目的。3电气控制综合改造投资成本、改造目标等各项因素考虑，最终决定采用一台变频器控制一台132KW水泵变频调速运行。当水压差距过大时，由操作人员加开或停泵粗调，加装变频器的水泵根据水压变化情况自动调节，进行微调。且此变

10、频器可在1#、2#水泵上公用，用旋钮开关可以控制1#水泵变频运行、2#水泵工频运行，或2#水泵变频运行、1#水泵工频运行。这样，可在1#或2#水泵故障时，得以有备用泵变频调节系统水压。一次原理图如图1，二次原理图如图2：图1：发酵变频恒压供水一次线路图图2：发酵变频恒压供水二次线路图4变频恒压供水系统的参数选取(1)合理选取压力控制参数，实现系统低能耗恒压供水。这个目的的实现关键就在于压力控制参数的选取，通常管网压力控制点的选择有两个：一个是管网最不利点压力恒压控制；一个就是泵出口压力恒压控制。而选择管网最不利点的最小水头为压力控制参数，形成闭环压力自动控制系统，使得用水点水压与PID调节器设

11、定压力相匹配，可以达到最大节能效果，也同时达到了恒压供水的目的。(2)变频器在投入运行后的调试是保证系统达到最佳运行状态的必要手段。变频器根据负载的转动惯量的大小，在启动和停止电机时所需的时间不相同，设定时间过短会导致变频器在加速时过电流、在减速时过电压保护；设定时间过长会导致变频器在调速运行时使系统变得调节缓慢，反应迟滞，应变能力差，系统易处在短期不稳定状态中。(3)PID参数的选取PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据如下：温度T: P=2060%,T=180600s,D=3-180s 压力P: P=3070%,T=24180s液位L: P=2080%,T=603

12、00s流量Q: P=40100%,T=660s。由于供水系统管道长、管径大、管网的充压比较慢，故系统属于一个大滞后系统，根据如上压力整定经验数据效果并不理想。需加入微分调节，并适当延长微分调节时间。根据我公司设备情况，在经过一周的调试后，最终将PID设定值设为P=42%、T=465s、D=136s。在此情况下，压力控制较为理想，能够基本达到将压力控制在0.140.17Mpa左右。在以后的工作中，随着设备状态的变化，将会逐步微调PID设定值，以使控制器能够更好的控制压力的稳定。第三章 改造效果一、恒压供水经过此次对我公司发酵供水系统的改造，采用恒压变频技术，使我公司发酵用水水压较改造前的0.10

13、0.23Mpa稳定在工艺要求的0.140.17Mpa。消除了因水压不稳，造成降温效果不理想，延长发酵周期、降低发酵质量。使发酵工艺不再受供水过量或供水不足的影响，大大的提高了产品质量。二、变频节能通过对供水水泵的变频改造，使我公司发酵工序电能能耗得以大大降低。变频调速自身的能量损耗极低，在各种转速下变频器输入功率几乎等于电机轴功率。经过理论计算，在水泵流量调节至水泵额定流量的60%时，采用变频调速调节出水流量的方式比采用出口阀调节出水流量的方式节电约71.6%。流量从50%至100%时节电率如下：流量%1009080706050节电率%022.541.861.571.682.1由此理论计算结果可以看出变频调节离心水泵流量节电效果非常显著。与我公司实际运行测算数据也基本相符。三、设备损耗由于采用了恒压变频供水技术，使水泵的平均转速有所降低，从而也延长了泵、阀门、管道等设备的使用寿命。降低了维护、维修费用，节约了维修资金，使生产成本有所下降。结论变频恒压供水技术是一项值得推广的技术。我公司根据设备现有条件进行了适当的技术改造后，采用变频恒压供水，不仅仅提高了供水水压的稳定性，同时还起到