自来水供水厂水泵智能控制探讨

自来水供水厂水泵智能控制探讨

李洽

广西玉林市玉州区岭塘供水站 广西玉林市 537000

摘要：当今社会的快速发展，在很大程度上促进了我国通讯技术、电子技术、信息技术以及计算机控制技术的进步。也因此，自动化监控系统技术在我国逐渐成熟。水泵自动化监控系统，在确保水资源合理应用中，发挥着不可替代的作用。

关键词：自来水供水厂；水泵；PLC

前言

自来水行业是城市及乡镇发展中不可或缺的保障性行业，也是城镇建设体系中的能耗大户。由于自来水行业发展的局限性及时限性，导致传统水厂的诸多设备在设计时并未将节能放在首位，整体趋于保守的设计使得水厂有很大的节能潜力。如何行之有效地通过运营管理和技术改造来降低能耗是本文探讨的主要关注点。

1水厂能耗设备的数据分析

目前我国城市供水处理技术仍以由混凝、沉淀、过滤和消毒4个单元处理过程组成的常规供水处理工艺为主。在传统制水工艺中，主要的能耗设备集中在取水泵房、送水泵房、加药加氯间等。各水厂的规模、处理工艺不尽相同，但能耗占比总体呈规律性变化：各水厂的送水泵房均占据能耗比统计的首位。送水泵房是全厂净化水供给系统，其主体工艺设备为多台大功率水泵机组及相应的出口阀门，总管出水直接面对用户，而送水泵房内主要的用电能耗设备为水泵机组，约占整个水厂能耗的一半以上，乃至更高比例。因此，研究水泵机组的节能降耗措施则是水厂能耗分析的重点。

2水泵机组的节能降耗措施

2.1应用变频调速机组

在变频器尚未普及的年代，水厂设计通常会采取大小泵或者大中小泵搭配的设计方案，用水高峰期通过大泵供水，夜间则开启1台小泵，维持清水池正常水位，以满足夜间小流量的供水需求。而在实际运行过程中，送水泵房内的水泵机组1天内的压力变化范围较宽，定频机组很难运行在最佳工况点上，因此很容易偏离高效区，从而增加用电损耗，这也是造成水泵机组能耗浪费最大原因。

2.2优化水泵参数选型

送水泵房常见的运行模式为多台机组并联运行，而水厂建设在设计之初，为了满足最不利点的供水压力，会根据最高日、最高时的供水需求进行水泵选型，普遍存在工况点偏移，与实际运行情况相差过大的情况。实际上，当水泵机组通过变频器控制实现了流量变化的目的，按照工艺要求只需要达到设定的压力即可，富余扬程的压力就是浪费能耗。为了使水泵机组运行在高效区内，以最节能的工况满足供水需求，需合理确定水泵扬程，必要时可改造叶轮尺寸形状，对实际工况不在高效区的机组进行叶轮切割，减小叶轮外径，减轻带负载能力，降低电流值，使水泵特性曲线发生偏移，得到理想的高效区，进而实现节能的需求。

2.3选用节能型设备

水泵机组作为水厂内最主要的能耗设备，其自身性能直接影响着整个水厂的能耗管理，选择效率高且高效区宽的水泵机组，能有效地降低用电损耗。通常意义而言，更优质的叶轮材质及做工水平，意味着机组效率的提高、能耗的降低。从电气的角度来探究，参与电能交换的变压器亦可采用节能型变压器，其空载、负载损耗均比常规变压器平均下降约10%左右，通过降低变压器的空载损耗和负载损耗，可以提高变压器自身效率，提高功率因素，从而实现节能降耗的目标。

2.4优化设备运行方式

针对水泵机组的运行方式，如果单泵实现节能，可采取的方法是在用水低峰期时，调节出口阀门，减少出水流量，降低输出负载来实现节能；如果多台机组运行，可根据机组各自的性能进行组合调配，将效率低的机组作为辅助水量和压力的调节，将效率高且高效区宽的机组作为主供水机组，将效率高但高效区窄的机组作为日间高峰期供水机组。不同机组的性能组合调度，能有效地提高效率，从而在理想环境下尽可能地降低机组的能耗。

2.5应用自动化控制

(1)明确工作流程

第一，加强对水位的实时监测工作。通过对水位情况的实时监测，结合水位变化情况，工作人员可以发出正确的指令。这一指令是水泵自动化监控系统中的重要参数，为后续工作的展开产生重要影响。同时，参数的真实性与准确性，会对系统的稳定性造成影响。在对水位的实时监测过程中，利用水位传感器将数值变化情况，直接传输到PLC中，辅助显示屏将相应的参数信息显示出来。第二，在水泵系统中，电机是其中的关键组成要素，存在着容量大特点与耗电量高的缺点。电机对于系统的稳定性能与安全性能有着较高的要求，针对长期没有使用的电机或者存在故障的电机，要及时做好检查工作。在确保电机没有故障问题或者故障问题得到解决后，并能够安全稳定运行，才可以将其投入使用中。如果电机存在故障或者出现问题，要禁止被使用在水泵自动化监控系统中。第三，在水位检测工作的开展中，排水量参数、水位参数以及水泵压力参数等，都会被传输到PLC中。显示屏上可以将相应的参数信息及时显示出来，接着加强对网络、计算机终端的应用，从而对其中的资源情况进行明确。第四，加强对故障预防工作的展开，在水泵正常工作后，工作人员对于其中的电压情况、水流情况以及水位情况等进行监控与管理。确保彼此之间的相互中制约，制定相应的故障预防系统。对于水泵自动化监控系统中存在的故障问题，进行有效预测，将故障问题控制在合理范围内。

(2)明确PLC故障保护功能

第一，真空开关柜不能分闸保护项、真空开关柜跳闸保护项、真空开关柜过流保护项等；第二，电动阀开过转矩保护项、电动阀关过转矩保护项、电动阀过载保护项等；第三，电机电流过小保护项、电机振动剧烈保护项；第四，水泵轴承温度较高保护项、水泵振动剧烈保护项等。对于此类保护项，在发生故障或者异常问题时，PLC将会自动发出报警。工作人员针对报警情况，对故障问题与异常情况进行排查，从而给出相应的解决措施。

(3)强抽真空、自动注水工作

水泵腔内无水的情况下，展开起动工作，会因为密度空气比水密度小的原因，尽管水泵运行过程中满转速，也无法将水吸入泵腔中。在无水状态下，填函中的密封填料与泵轴之间会形成干摩擦，从而出现热咬合问题。基于此，为在最大程度上避免此类问题产生，在水泵起动之前，要展开抽真空工作或者自动注水工作。

(4)加强对PLC的重视程度

将PLC应用在水泵自动化监控系统中，为达到良好应用效果，需要相关工作人员能够加强对PLC的重视程度，对于PLC优势与特点能够有正确的认识。在这一过程中，工作人员在其中发挥着不可替代的作用。因此，为增强工作人员的意识，可以采取定期做好教育培训的方式，促使工作人员明确PLC结构、使用特点以及使用注意事项等。与此同时，确保工作人员能对水泵自动化监控系统有正确认识，掌握系统优势，这样才能促使工作人员将PLC应用在相应的工作环节中，将水泵自动化监控系统优势充分发挥。第二，在工作单位中做好宣传工作，在工作单位中形成良好的工作氛围，促使工作人员在潜移默化中受到影响，意识到PLC的重要作用。

结束语

综上所述，PLC在确保水泵自动化监控系统安全稳定运行中发挥着重要作用。因此，相关水利企业在发展过程中，对PLC要有正确认识，同时，明确水泵自动化监控系统实际运行情况。将PLC优势充分发挥，这样才能促使水泵自动化监控系统安全稳定地运行。及时发现在水泵系统运行中存在的问题，针对问题给出相应解决措施，从而为我国水利工程的发展打下良好的基础。

参考文献：

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[2]芮雪.矿井空压机冷却水泵远程监控及故障诊断系统研究[J].山东工业技术,2019(10):81.