森兰变频器在恒液位供水中的应用

1 现场情况

某工矿地处远离城市的山区中，故不可能使用市政的自来水管网，解决用水问题就需要自建一个小型的供水系统。一般是在靠近河边建一个取水站，将河水抽到半山腰的水处理站，经过沉淀、加氯消毒后，再由水泵送到山顶的高位水池，利用山顶与用户之间的高差实现自流供水。这种情况比较普遍，如铁路沿线的车站，大都远离城市，而且相当多的车站建在山区中，其自建的供水系统与此类似。本例用户的取水站建在山下的河边上，离半山腰的水处理站直线距离在800 m以上，取水站有3 台扬程110 m的30 kW水泵，两用一备。取水站无人值守，水处理站有人值班，但取水站的水泵的起、停控制由水处理站的值班人员担任。实际是由值班人员观察水处理沉淀池的水位，如果看到沉淀池快要抽满或抽水量不足时，值班人员就步行1 km多路程到取水站进行相应的操作。这样在沉淀池快要抽满的情况下，有时会处理不及时，使沉淀池水满溢出，这不仅浪费电能，也造成水资源损失。另外，水处理站将处理好的水送往高位水池，有2 台扬程80 m的45 kW水泵一用一备，也同样有高位水池水满后造成水资源损失和电能的浪费的问题。

2 控制方案

因为存在以上的问题，所以需要对供水系统做技术改造，用户的要求是：

1)实现真正的取水站无人值守;

2)实现沉淀池和高位水池水位的自动控制;

3)系统改造后有一定限度的节能。

要实现取水站的无人值守，在选择启动设备时着重考虑其可靠性，故选用了软启动器。每台水泵配1 台软启动器，共3 台。水处理站的沉淀池内设有“高”“中”“低”3 个水位点，采用PLC 根据沉淀池水位的高低来决定是1 台水泵运行还是2 台水泵运行，还可通过编程控制使3 台水泵使用的时间尽量相同。水泵的运行信号、故障信号通过电缆送到水处理站显示。

因为取水站的抽水水位比水泵安装位置低2 m，所以水泵初次起动或停止后再起动，都可能形成“真空”而吸不上水，原来的方式是靠人工注水，注水过程中打开排气阀将管道和水泵中的空气排除后再起动。无人值守后必须自动地完成注水排气这个过程，否则抽不上水的水泵长期运行会损坏。为满足自动注水排气，须检测管道内有无“真空”，方法一是直接用真空表检测管道内的“真空”;另一种方法采用间接检测方式，即检测水泵电机的运行电流。如果管道内有“真空”，则电机近似于空载运行，电流较小;如果管道内没有“真空”，则电机接近满载运行，电流基本上为额定电流，显然，二者的差值较大。

本例中，水泵电机30 kW，满载电流56.4 A，管道内有“真空”时电机电流为25 A。水泵起动时，用电流检测模块测量电机的电流，并将此值送往PLC，电流数值限定在35 A。当电机电流值高于

35 A，表示管道内没有“真空”，起动成功继续运行;当电机电流值低于35 A时，电机停止运转，PLC 输出信号，打开注水和排气电磁阀，注水和排气同时进行，排出管道内的空气，3耀5 min 后，重新再起动一次。如果电机电流值仍低于35 A，重复上述电机停车，再次注水和排气，3耀5 min 后，再次进行起动。这样的起动过程可进行3 次，如果3次都不能起动水泵，则表示水泵，电机或抽水管道有问题(如底阀处有异物)，PLC 给出报警信号，通知值班人员处理。

本例采用的是间接检测真空的方式，因此需要在管道上加装注水和排气电磁阀。整个设备装在控制柜中，控制柜安装在取水站。取水站控制系统如图1 所示。

4 结语

现实中液位控制的事例比比皆是，用得较普遍的就是高位水池的自流供水，本例中采用软起动器和变频器组成液位控制系统。两种系统各有优势，变频器构成的系统可以是恒液位控制系统，并且，还有一定的节能效果。节能的多少与水泵富余扬程和用户用水量的大小有关。水泵富余扬程越大，用户用水量越大(在水泵能够提供的最大流量范围内)，节能越显著。