【市政行業(yè)的現(xiàn)狀】
　　【行業(yè)概述】
　　市政工程即市政公用工程，指城市基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)，包括城市交通工程、城市給水工程、城市排污工程、城市供電工程、城市燃?xì)夤こ?、城市供熱工程、城市通信工程、城市防?zāi)工程、城市環(huán)境衛(wèi)生工程等，是持續(xù)保障城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，是建設(shè)城市物質(zhì)文明和精神文明的重要保證。
　　【市政行業(yè)節(jié)能潛力分析】
　　節(jié)能減排是我國(guó)的基本國(guó)策之一，滲透于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面。作為永遠(yuǎn)的民生工程，市政公用事業(yè)歷久而彌新，節(jié)能減排也是市政公用事業(yè)需要進(jìn)一步深化的重大課題。市政工程中，使用變頻器的主要有城市給水工程、城市排污工程和城市供熱工程。使用變頻器后，平均節(jié)能率在10%～30%之間，由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益不可小視。
　　在城市給水工程中，自來(lái)水廠的取水和供水的變頻調(diào)速控制，不但可提高供水質(zhì)量，還有一定的節(jié)能。城市排污工程中，變頻調(diào)速可用在三個(gè)方面的環(huán)保類負(fù)載，一是工業(yè)污水處理，二是垃圾處理，三是工業(yè)排煙、排氣、除塵的控制。如污水處理廠，曝氣是污水好氧處理的一種工藝，改用籠型電機(jī)變頻調(diào)速后，提高工藝可靠性，節(jié)電40%以上。同時(shí)提高了活性污泥微生物群的壽命，因而也提高了污水處理的效果。某垃圾電廠為提高電能的利用率，在生產(chǎn)工藝中選用52臺(tái)變頻器，用于發(fā)電廠鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、冷凝泵、沖渣泵、傳送帶等，可見(jiàn)變頻調(diào)速已成為環(huán)境保護(hù)的主要設(shè)備之一。城市供熱工程在我國(guó)僅限于北方城市，變頻器用在換熱站或取暖鍋爐風(fēng)機(jī)的控制，主要的目的也是節(jié)能。

　　【森蘭市政行業(yè)應(yīng)用典型解決方案】
　　應(yīng)用解決方案一、森蘭變頻器在自來(lái)水廠的恒壓供水系統(tǒng)解決方案
　　一、前言
　　自來(lái)水廠的供水泵站中，供水系統(tǒng)一般由若干臺(tái)揚(yáng)程相近的水泵組成，調(diào)節(jié)水壓和流量的傳統(tǒng)方法是，按期望輸出的水壓和流量用人工控制水泵運(yùn)行的臺(tái)數(shù)。如供水能力4-6萬(wàn)噸/日的自來(lái)水廠，水泵的配置方案有多種，其中一種可行的方案是三臺(tái)160kW和一臺(tái)90kKW水泵組成。系統(tǒng)工作時(shí)，傳統(tǒng)的方法是，若供水量較大，顯然，流量和管網(wǎng)水壓已經(jīng)不能滿足要求，這時(shí)需人工投入水泵，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管網(wǎng)水壓情況由工人來(lái)決定投入160kW水泵還是90kW水泵；若供水量減小，管網(wǎng)水壓會(huì)升高，此時(shí)又需人工切除水泵。在深夜用水量較小時(shí)，為節(jié)能考慮用一臺(tái)90kW水泵供水。由于水泵的流量較大，為避免“水錘”效應(yīng)，人工投切時(shí)，投入泵時(shí)應(yīng)遵循“先開(kāi)機(jī)，后開(kāi)閥”、切除泵時(shí)應(yīng)遵循“先關(guān)閥，后停機(jī)”的操作程序。若是小功率的水泵，水泵的出水側(cè)都裝有普通止回閥，其本上能自動(dòng)保證以上的操作程序，只是停機(jī)時(shí)止回閥關(guān)閉前的瞬間還是有“水錘”效應(yīng)產(chǎn)生，如果安裝的是“微阻緩閉止回閥”，停機(jī)時(shí)基本上也不存在“水錘”效應(yīng)。
　　二.變頻恒壓供水的控制方案
　　由于城市自來(lái)水的用量隨季節(jié)的變化而變化，隨每日時(shí)段不同而變化。為使供水的水壓恒定，最常見(jiàn)的辦法是采用變頻恒壓供水系統(tǒng)，即壓力變送器裝在主管網(wǎng)上檢測(cè)管網(wǎng)壓力信號(hào)，再將此壓力信號(hào)送到變頻器（PLC）的模擬信號(hào)輸入端口，由此構(gòu)成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，管網(wǎng)壓力的恒定依賴變頻器的調(diào)節(jié)控制。對(duì)于多泵情況，可以兩種不同的控制系統(tǒng)方案，一種是“順序控制方案”，系統(tǒng)圖如圖一所示：

圖一　順序控制方案系統(tǒng)圖

　　圖中：BP1—變頻器；BU2～BU4--軟起動(dòng)器,PT—壓力變送器。由圖一可見(jiàn)，變頻器連接在第一臺(tái)水泵電機(jī)上，需要加泵或減泵時(shí)，由變頻器RO1～RO3端口輸出信號(hào)起動(dòng)或停止其他的水泵，這時(shí)水泵的起動(dòng)采用自耦降壓起動(dòng)裝置或軟起動(dòng)器。這種方案的特點(diǎn)是水泵電機(jī)不需要在變頻和工頻之間切換；第一臺(tái)水泵永遠(yuǎn)連接在變頻器上，沒(méi)有切換過(guò)程中的失壓現(xiàn)象；由于變頻泵以外的泵都有軟起動(dòng)器，所以不需要再做備用系統(tǒng)，當(dāng)變頻器故障時(shí)，可用軟起動(dòng)器手動(dòng)起動(dòng)M2～M4水泵，保證供水不致中斷；每臺(tái)電機(jī)都有起動(dòng)器，初始投資較大。另一種是“循環(huán)投切”方案，系統(tǒng)圖如圖二所示

圖二  變頻恒壓供水循環(huán)投切方案系統(tǒng)圖

　　圖中：BP1—變頻器，BU1—軟啟動(dòng)器，PT－壓力變送器，ZJ1、ZJ2－用于控制系統(tǒng)的起動(dòng)/停止和自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換。由圖二可見(jiàn)，變頻器連接在第一臺(tái)水泵電機(jī)上，需要加泵時(shí)，變頻器停止運(yùn)行，并由變頻器的輸出端口RO1～RO3輸出信號(hào)到PLC，由PLC控制切換過(guò)程。切換開(kāi)始時(shí)，變頻器停止輸出（變頻器設(shè)置為自由停車），利用水泵的慣性將第一臺(tái)水泵切換到工頻運(yùn)行，變頻器連接到第二臺(tái)水泵上起動(dòng)并運(yùn)行，照此，將第二臺(tái)水泵切換到工頻運(yùn)行，變頻器連接到第三臺(tái)水泵上起動(dòng)并運(yùn)行；需要減泵時(shí)，系統(tǒng)將第一臺(tái)水泵停止，第二臺(tái)水泵停止，這時(shí)，變頻器連接在第三臺(tái)水泵上。再需要加泵時(shí)，切換從第三臺(tái)水泵開(kāi)始循環(huán)。這種方式保證永遠(yuǎn)有一臺(tái)水泵在變頻運(yùn)行，四臺(tái)水泵中的任一臺(tái)都可能變頻運(yùn)行。這樣，才能做到不論用水量如何改變都可保持管網(wǎng)壓力基本恒定，且各臺(tái)水泵運(yùn)行的時(shí)間基本相同，給維護(hù)和檢修帶來(lái)方便，所以，大部分的供水廠家都鐘情于循環(huán)投切方案。但此方案也有不足之處，就是在只有一臺(tái)變頻器運(yùn)行并切換到工頻過(guò)程中會(huì)造成管網(wǎng)短時(shí)失壓，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分的引起重視。另外，必須設(shè)置一套備用系統(tǒng)，圖中的軟啟動(dòng)器就是作為備用。當(dāng)變頻器或PLC故障時(shí)，可用軟起動(dòng)器手動(dòng)輪流起動(dòng)各泵運(yùn)行供水。
　　三. 循環(huán)投切的工作過(guò)程
　　眾所周知，變頻器的輸出端不能連接電源，也不能運(yùn)行中帶載脫閘，切換過(guò)程應(yīng)按以下的程序進(jìn)行。循環(huán)投切恒壓供水系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，當(dāng)變頻器的輸出頻率已達(dá)到50Hz或52Hz時(shí)，能否將變頻器的上限頻率設(shè)為52Hz，取決于水泵電機(jī)運(yùn)行在52Hz時(shí)是否超載。在50Hz頻率下運(yùn)行60s管網(wǎng)水壓未達(dá)到給定值，此時(shí)，該臺(tái)水泵需切換到工頻運(yùn)行。切換過(guò)程是：先關(guān)該臺(tái)水泵電動(dòng)閥，然后變頻器停車(停車方式設(shè)定為自由停車)，水泵電機(jī)慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，考慮到電機(jī)中的殘余電壓，不能將電機(jī)立即切換到工頻，而是延時(shí)一段時(shí)間，到電機(jī)中的殘余電壓下降到較小值，這個(gè)值保證電源電壓與殘余電壓不同相時(shí)造成的切換電流沖擊較小，在某水廠160kW水泵電機(jī)的切換時(shí)間為600ms。連接在電機(jī)工頻回路中的空氣開(kāi)關(guān)容量為400A，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試切換過(guò)程的電流沖擊較小，每一次切換都百分之百的成功。關(guān)閥后停車，水泵電機(jī)基本上處于空載運(yùn)轉(zhuǎn)，到600ms時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降不是很多，使切換時(shí)電流沖擊較小。切換完成后，再打開(kāi)電動(dòng)閥；已停車的變頻器切換到另外的水泵上起動(dòng)并運(yùn)行，再開(kāi)電動(dòng)閥。切除工頻泵時(shí)，先關(guān)閥，后停車，這樣無(wú)“水錘”現(xiàn)象產(chǎn)生。這些操作都是由PLC控制自動(dòng)完成。
　　實(shí)際上，電機(jī)的傳統(tǒng)起動(dòng)方式也存在一定的電流沖擊。對(duì)電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流是額定電流的5～7倍，小功率的電機(jī)經(jīng)常采用直接起動(dòng)方式。電機(jī)功率較大時(shí)，常用星—三角或自耦降壓起動(dòng)器。自耦降壓起動(dòng)器起動(dòng)電機(jī)時(shí)，首先加60%的電壓，屬恒頻調(diào)壓調(diào)速，數(shù)秒鐘或數(shù)十秒鐘后(根據(jù)電機(jī)的容量而定)，電機(jī)加速到60%電壓時(shí)的速度，將60%的電壓切除后立即連接到100%(380V)電源上。切除60%電壓時(shí)，電機(jī)的速度較變頻器投到工頻時(shí)電機(jī)的速度要低，殘余電壓相對(duì)低一些，投切是在瞬間完成的，電流沖擊可能性較大，為保證切換成功，回路上的空氣開(kāi)關(guān)容量一般都選得比較大。循環(huán)投切時(shí)，電機(jī)從變頻往工頻切換，只要切換的延時(shí)足夠，電機(jī)由變頻切換到工頻時(shí)的電流沖擊不大。一般殘余電壓的衰減時(shí)間為1—2秒，切換延時(shí)也不是越長(zhǎng)越好，延時(shí)短，殘余電壓高，速度降落少；延時(shí)長(zhǎng)，殘余電壓低，但速度降落大。選擇延時(shí)需二者兼顧，以求得最小的沖擊電流。如果要使切換過(guò)程無(wú)電流沖擊，需采用同步切換方式，加入一些控制手段和控制元件就可實(shí)現(xiàn)，但考慮經(jīng)濟(jì)上是否合算。
       四. 循環(huán)投切對(duì)變頻器和電機(jī)的影響
　　將電機(jī)從變頻狀態(tài)切換到工頻狀態(tài)時(shí)，變頻器內(nèi)的功率器件立即關(guān)閉，電機(jī)的電流不能躍變，功率器件旁的并聯(lián)二極管提供了續(xù)流通路，殘余電壓經(jīng)二極管整流器和中間環(huán)節(jié)電容流通，轉(zhuǎn)子電阻消耗能量，電機(jī)的定子也能消耗部分能量，因此，殘余電壓的衰減比較快，雖然在切換時(shí)仍有一定的殘余電壓，但對(duì)變頻器影響已經(jīng)很小，對(duì)電機(jī)壽命也無(wú)多大的影響。自耦降壓起動(dòng)器切換時(shí)，電機(jī)內(nèi)定子的殘余電壓無(wú)通路流通，只有轉(zhuǎn)子回路是閉合回路，也只有轉(zhuǎn)子電阻消耗能量，殘余電壓的衰減比較慢。切換時(shí)，因殘余電壓存在而形成的沖擊電流較大，對(duì)電機(jī)有一定的影響，電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)已充分考慮了這些因素。
　　五. 應(yīng)用實(shí)例
　　四川遂寧市自來(lái)水二廠，供水能力6萬(wàn)噸/日，城市管網(wǎng)壓力0.4MPa，泵組為3臺(tái)160kW，1臺(tái)90kW水泵，要求恒壓供水并采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，變頻器或控制系統(tǒng)故障可由軟起動(dòng)器手動(dòng)起動(dòng)各泵。
　　（1）計(jì)算機(jī)監(jiān)控內(nèi)容
　　管網(wǎng)壓力，流量，泵的運(yùn)行狀態(tài)，閥啟閉狀態(tài)，電機(jī)溫度，各泵運(yùn)行的電流，電壓，功率和功率因素，并監(jiān)控水質(zhì)參數(shù)如余氯,濁度，含鐵量，PH值等。
　　（2）原理框圖

 圖三　計(jì)算機(jī)監(jiān)控原理圖

　　為保證系統(tǒng)的可靠性，上位機(jī)PC用于管理，用組態(tài)軟件做出若干工藝流程圖，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)，如需要可隨時(shí)打印報(bào)表；還用于故障的報(bào)警和處理。PC機(jī)為研華工業(yè)計(jì)算機(jī)，PLC為西門子S-7300,便于與總控室計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，采用帶有PROFIBUS接口的CPU315。CP5611是通信模塊，PDM-820AC電參數(shù)綜合分析儀用于檢測(cè)系統(tǒng)的用電量?？刂扑玫钠?停，切換，閥的啟/閉；電機(jī)電流，溫度的檢測(cè)，水泵使用時(shí)間的統(tǒng)計(jì)；壓力，流量，水質(zhì)參數(shù)的采集等，均由PLC完成。水壓的給定值由變頻器鍵盤設(shè)定。

圖四　變頻恒壓供水電氣原理圖

　　如圖四所示，與前述的循環(huán)投切方案基本相同，BP1為森蘭SB200系列160kW變頻器，DZ1—DZ6為L(zhǎng)G ABE403a 400A空氣開(kāi)關(guān)，F(xiàn)U1 500A，F(xiàn)U2 600A為快熔，KM1-KM10為L(zhǎng)G GMC-400交流接觸器，PT為森納斯壓力變送器，量程1Mpa。系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，水泵電機(jī)從變頻狀態(tài)切換到工頻狀態(tài)，延時(shí)從300ms起，到500ms時(shí)電流表顯示也無(wú)明顯的沖擊，最后定為600ms。軟起動(dòng)器設(shè)定為限流起動(dòng)方式，設(shè)定為2.5倍。軟起動(dòng)器起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流接近800A,但在30s內(nèi)下降到額定電流以下，查600A熔斷器曲線，通過(guò)1000A電流在60s熔斷，所以軟起動(dòng)器的熔斷器定為600A。該系統(tǒng)已經(jīng)投產(chǎn)兩年，每日供水4-5萬(wàn)噸，運(yùn)行良好。據(jù)廠家統(tǒng)計(jì)，電耗/噸減少20%.
　　六. 結(jié)論
　　多泵變頻恒壓供水系統(tǒng)常用的兩種構(gòu)成方案，兩種方案各有優(yōu)劣，采用循環(huán)投切方案的系統(tǒng)較多，在水泵電機(jī)從變頻狀態(tài)切換到工頻狀態(tài)時(shí)，只要嚴(yán)格遵循“先關(guān)閥，變頻器自由停車，延時(shí)后再切換；停車時(shí)，先開(kāi)機(jī)，后開(kāi)閥”。這樣，既可保證變頻器的安全運(yùn)行，又無(wú)“水錘”現(xiàn)象發(fā)生。

　　應(yīng)用解決方案二、森蘭變頻器在威遠(yuǎn)供水所恒流量控制中的應(yīng)用
　　1 改造前的狀況和要求
　　威遠(yuǎn)供水所在團(tuán)魚凼有一抽水站，75kW水泵二臺(tái)，揚(yáng)程數(shù)十米，一用一備，擔(dān)負(fù)著威遠(yuǎn)縣城幾萬(wàn)人的生活用水供應(yīng)。抽水站位于團(tuán)魚凼水庫(kù)的大壩下面，由壩底引出一水管到水泵入口，即水庫(kù)的水面比水泵位置高。由于季節(jié)和氣候的變化，水庫(kù)水面的高度在不斷地改變，在水泵恒速運(yùn)行時(shí)，出水量也隨著變化。每當(dāng)大雨過(guò)后，水庫(kù)水面猛漲，使水泵出水量相應(yīng)增加；反之，出水量減少。由于從水庫(kù)抽出來(lái)的水要經(jīng)過(guò)沉淀、曝化等處理，處理的能力有一定的限度，因此，不管水庫(kù)水面在任何高度，要求水泵的出水量都大體恒定，這樣才能避免因雨后水庫(kù)的泥沙含量過(guò)大，而水質(zhì)的處理能力有限致使水的濁度超標(biāo)，影響自來(lái)水的水質(zhì)。
　　2 改造方案與實(shí)施
　　為達(dá)到恒流量控制目的，只需在泵的輸出管道上加裝流量變送器，用變頻器驅(qū)動(dòng)水泵，將流量變送器的流量信號(hào)送入變頻器，組成流量閉環(huán)系統(tǒng)。超聲流量計(jì)的價(jià)格在5萬(wàn)元以上，電磁流量計(jì)的價(jià)格在4萬(wàn)元以上。能不能找到一種方法，既省錢，又能達(dá)到上述目的？回答是肯定的，就是把壓力變送器安裝到大壩下的泵的輸入水管上，壓力變送器的輸出信號(hào)反映了水庫(kù)水面的高低。如果這個(gè)信號(hào)的參考點(diǎn)與變頻器輸入口的參考點(diǎn)相同，就不能直接輸入變頻器。因?yàn)樗孑^高時(shí)，壓力變送器的輸出也較高，這就使變頻器升速，出水量不但不減少，反而在增加。因此將壓力變送器輸出信號(hào)反相后，再送入變頻器，這種方式最簡(jiǎn)便，而且系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)運(yùn)行。實(shí)踐證明此方法使用方便、運(yùn)行可靠。變頻器選用森蘭SB200系列75KW變頻器；壓力變送器CS3ll-26；低壓元件器按要求配用。
　　考慮到變頻器可能出故障，應(yīng)保留電機(jī)原有的起動(dòng)設(shè)備。這樣，當(dāng)變頻系統(tǒng)故障時(shí)供水不致中斷。
本系統(tǒng)由于開(kāi)環(huán)運(yùn)行，調(diào)試非常簡(jiǎn)單。變頻器的參數(shù)幾乎不需更改，只要將R調(diào)到合適的位置，適當(dāng)調(diào)節(jié)反相器的增益，保證水面在最高、最低及中間位置時(shí)，使水泵輸出流量基本恒定即可。
　　3 經(jīng)濟(jì)效益分析
　　本系統(tǒng)自5月份投運(yùn)以來(lái)，已經(jīng)運(yùn)行近半年，達(dá)到了預(yù)期的目的，即不論季節(jié)的變化或氣候的變化，引起水庫(kù)水面的漲落，使水泵的出水量大致恒定，保證了水的處理量在一定限度內(nèi)，用戶對(duì)此極為滿意。
　　另外，水泵使用變頻器后，變頻器的頻率在不斷地變化，大部分時(shí)間運(yùn)行在38Hz左右。10月份下雨多，水面上漲，運(yùn)行頻率在30Hz上下，據(jù)計(jì)算節(jié)能在50％以上，實(shí)測(cè)節(jié)能在58.3%，推算8個(gè)月可收回投資，給用戶帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
　　4 應(yīng)用的體會(huì)
　　本系統(tǒng)是森蘭變頻器的一個(gè)典型應(yīng)用，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，為節(jié)約費(fèi)用，沒(méi)有采用流量閉環(huán)控制，而采用了壓力開(kāi)環(huán)，也達(dá)到了同樣的效果，系統(tǒng)功能較完善地滿足了供水的需要。

　　應(yīng)用解決方案三、森蘭變頻器用于恒液位供水
　　一、現(xiàn)場(chǎng)情況
　　某工礦地處遠(yuǎn)離城市的山區(qū)中，不可能使用市政的自來(lái)水管網(wǎng)，那就自建一個(gè)小型的供水系統(tǒng)。一般的情況是，在靠近河邊建一個(gè)取水站，將河水抽到半山腰的水處理站，經(jīng)過(guò)沉淀、加氯消毒后，再由水泵送到山頂?shù)母呶凰?，利用山頂與用戶之間的高差實(shí)現(xiàn)自流供水。本例用戶的取水站建在山下的河邊上，離半山腰的水處理站直線距離在800米以上，取水站有3臺(tái)揚(yáng)程110米的30kW水泵，二用一備。取水站無(wú)人值守，水處理站有人值班，取水站的水泵的起、停控制也是由水處理站的值班人員擔(dān)任。值班人觀察水處理沉淀池的水位，如果沉淀池快要抽滿或抽水量不足時(shí)，值班人員就步行1公里多路程到取水站進(jìn)行相應(yīng)的操作。對(duì)于沉淀池快要抽滿的情況，有時(shí)處理不及時(shí)，沉淀池水滿后就流失了較多的水，這不僅浪費(fèi)電能，也造成水資源損失。水處理站將處理好的水送往高位水池，有2臺(tái)揚(yáng)程80米的45kW水泵一用一備，也同樣有高位水池水滿后造成水資源損失和電能的浪費(fèi)。
　　二 控制方案
　　因?yàn)榇嬖谝陨系膯?wèn)題，需要做改造，用戶的要求是：
　　1. 取水站無(wú)人值守；
　　2. 沉淀池、高位水池水位自動(dòng)控制；
　　3. 有一定限度的節(jié)能。
　　考慮到取水站無(wú)人值守，選擇啟動(dòng)設(shè)備時(shí)著重可靠性，就選用軟啟動(dòng)器，每臺(tái)水泵配1臺(tái)，共3臺(tái)。沉淀池內(nèi)設(shè)有“高”、“中”、“低”3個(gè)水位點(diǎn)，用PLC根據(jù)沉淀池水位的高低來(lái)決定1臺(tái)水泵運(yùn)行或2臺(tái)水泵運(yùn)行，還可通過(guò)編程控制使3臺(tái)水泵使用的時(shí)間盡量相同。水泵的運(yùn)行信號(hào)、故障信號(hào)通過(guò)電纜送到水處理站顯示。取水站的抽水水位比水泵安裝位置低2米，水泵初次起動(dòng)或停止后再起動(dòng)，都可能形成“真空”而吸不上水，原來(lái)的方式是靠人工注水。無(wú)人值守后必須自動(dòng)地完成注水排氣這個(gè)過(guò)程，其方法是采用間接檢測(cè)方式，即檢測(cè)水泵電機(jī)的運(yùn)行電流。如果管道有“真空”，則電機(jī)近似于空載運(yùn)行，電流較小；如果管道沒(méi)有“真空”，則電機(jī)接近滿載運(yùn)行，電流基本上為額定電流，二者的差值較大。用電流檢測(cè)來(lái)確定電機(jī)或抽水管道有無(wú)真空，如有問(wèn)題，PLC給出報(bào)警信號(hào)，通知值班人員處理。

圖4  取水站控制系統(tǒng)圖

　　為節(jié)能考慮，水處理站往高位水池送水的水泵用變頻器驅(qū)動(dòng)，選用森蘭SB200系列變頻器。高位水池的水位信號(hào)也通過(guò)電纜送到水處理站，與變頻器組成一個(gè)水位閉環(huán)控制系統(tǒng)，適當(dāng)調(diào)節(jié)水位閉環(huán)控制系統(tǒng)的給定，可有不錯(cuò)的節(jié)能效果。
　　三 節(jié)能效果

　　應(yīng)用解決方案四、森蘭變頻器在換熱站的應(yīng)用
　　一、 引言
　　為節(jié)省能源，減少城市污染，充分利用火力發(fā)電廠蒸汽輪機(jī)發(fā)電后的余熱，在冬季對(duì)北方城市集中供熱。從發(fā)電廠送出來(lái)的熱水，到城市中的換熱站時(shí)，一次供水熱水溫度有90多度，經(jīng)過(guò)熱交換器后，一次回水熱水的溫度下降到60多度，然后再流回發(fā)電廠。送到城市居民家中的熱水，進(jìn)入換熱站熱交換器的二次回水溫度有50多度，二次供水溫度60多度。陜西寶雞有許多這樣的換熱站，其中有一換熱站有四臺(tái)熱交換器，四臺(tái)37kW的管道泵組成的循環(huán)泵組，一臺(tái)3.7kW的補(bǔ)水泵。循環(huán)泵和補(bǔ)水泵采用人工開(kāi)、關(guān)閥門控制流量，使管路的阻尼增大而造成電能浪費(fèi)。
二. 換熱站的變頻調(diào)速控制
1. 補(bǔ)水泵變頻調(diào)速控制
為更進(jìn)一步的節(jié)能，對(duì)換熱站實(shí)施了自動(dòng)化改造，循環(huán)泵和補(bǔ)水泵用變頻調(diào)節(jié)，整個(gè)城市供熱系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了換熱站無(wú)人值守。通過(guò)循環(huán)泵使熱水在供熱系統(tǒng)中運(yùn)行，管道、閥門的泄漏引起循環(huán)水的水壓降低，如不及時(shí)補(bǔ)水，會(huì)造成供熱系統(tǒng)運(yùn)行不正常。補(bǔ)水泵的變頻泵補(bǔ)水方式比較簡(jiǎn)單，采用恒壓供水方式，設(shè)定壓力為4kg。本例選用一臺(tái)森蘭SB200系列3.7KW變頻器，選用森納斯DG130W-BZ-A 1MPa壓力變送器，變頻調(diào)速補(bǔ)水系統(tǒng)如圖7所示：

　　2. 循環(huán)泵的變頻調(diào)速控制
　　供熱系統(tǒng)的最終目標(biāo)是保持熱用戶的室內(nèi)溫度的穩(wěn)定，但由于熱用戶沒(méi)有室溫調(diào)節(jié)器，且對(duì)眾多的熱用戶的室溫不可能形成閉環(huán)控制。為做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行又保證供熱質(zhì)量，最有效的方法是根據(jù)控制換熱站的二次供水溫度。穩(wěn)態(tài)條件下系統(tǒng)的供熱量、散熱器的散熱量及用戶的耗熱量相等的規(guī)律，可得到穩(wěn)態(tài)條件下的二次供水溫度：

　　如果室外溫度改變，要使室內(nèi)的溫度基本恒定，一種控制策略是用二次進(jìn)水與回水的溫差來(lái)控制循環(huán)泵變頻器的轉(zhuǎn)速，設(shè)定二次進(jìn)水與回水的溫差為12 。當(dāng)二次進(jìn)水與回水的溫差大于12 時(shí)，循環(huán)泵變頻器加速；當(dāng)二次進(jìn)水與回水的溫差小于12 時(shí)，循環(huán)泵變頻器減速。循環(huán)泵變頻調(diào)速系統(tǒng)圖如圖8所示：
圖中，BP1—森蘭SB200-37KW變頻器，BU—軟啟動(dòng)器（自耦降壓起動(dòng)器），系統(tǒng)采用循環(huán)投切方式，溫差信號(hào)送入PLC，經(jīng)過(guò)PLC處理后，到變頻器作為調(diào)速控制信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行信息由PLC送到計(jì)算機(jī)上。

圖8  循環(huán)泵調(diào)速系統(tǒng)圖

　　三. 循環(huán)泵的節(jié)能
　　循環(huán)泵變頻調(diào)速后，所有的閥門開(kāi)度最大，系統(tǒng)的阻力最小，當(dāng)平均流量是設(shè)計(jì)流量的80%時(shí)，節(jié)電率可按GB12497《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施監(jiān)督指南中的計(jì)算公式計(jì)算：
 

 
　　節(jié)電率36%，可見(jiàn)節(jié)約電能的效益十分可觀。
　　四.結(jié)束語(yǔ)
　　我國(guó)是能源貧乏的國(guó)家之一，節(jié)能降耗是我們的國(guó)策。在全國(guó)各城市中集中取暖的換熱站成千上萬(wàn)，如果都進(jìn)行節(jié)能改造，節(jié)約的電量不可小視。而且，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。

　　應(yīng)用解決方案五、森蘭變頻器在中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)中的恒溫差節(jié)能控制
　　1．概述
　　大部份建筑物里的中央空調(diào)一年運(yùn)行中只有幾十天處于最大負(fù)荷，而中央空調(diào)冷負(fù)荷始終處于動(dòng)態(tài)變化之中，如每天早晚，每季交替，每年輪回，環(huán)境及人文，實(shí)時(shí)影響中央空調(diào)負(fù)荷。一般，冷負(fù)荷在5～60%范圍內(nèi)波動(dòng)，大多數(shù)建筑物里的中央空調(diào)每年至少70%是處于這種情況。而大多數(shù)中央空調(diào)，因系統(tǒng)設(shè)計(jì)多數(shù)以最大冷負(fù)荷為最大功率驅(qū)動(dòng)。這樣，造成實(shí)際需要冷負(fù)荷與最大功率輸出之間的矛盾，從而造成巨大能源浪費(fèi)，給公司造成巨額電費(fèi)支出，增加經(jīng)營(yíng)成本，降低企業(yè)利潤(rùn)。
　　2．節(jié)能原理分析
　　中央空調(diào)制冷系統(tǒng)冷負(fù)荷的裝機(jī)容量一般均按滿足夏季最高環(huán)境溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于季節(jié)、晝夜及用戶負(fù)荷的變化，空調(diào)的實(shí)際使用熱負(fù)載遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)載低，實(shí)際上出現(xiàn)最大設(shè)計(jì)冷負(fù)荷的時(shí)間，即滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間不多，更多時(shí)間是在低負(fù)荷下運(yùn)行。中央空調(diào)冷水系統(tǒng)一般采用定流量運(yùn)行方式，其結(jié)果是為滿足少量時(shí)間大冷負(fù)荷制冷要求，而使多數(shù)時(shí)間水量輸送運(yùn)行在過(guò)剩狀態(tài)，即水系統(tǒng)運(yùn)行在大流量小溫差狀態(tài)，造成非常大的電能浪費(fèi)。中央空調(diào)系統(tǒng)的外部熱交換兩個(gè)循環(huán)系統(tǒng)來(lái)完成。循環(huán)水系統(tǒng)的回水與進(jìn)（出）水溫度之差，反映了需要進(jìn)行熱交換的熱量。因此，根據(jù)回水與進(jìn)水（出）水溫度之差來(lái)控制循環(huán)水的流動(dòng)速度，從而控制了進(jìn)行熱交換的速度，是比較合理的控制方法。中央空調(diào)恒溫差控制系統(tǒng)改造方案，就是采用最先進(jìn)的模糊控制理論及變頻技術(shù)，根據(jù)空調(diào)末端負(fù)荷的變化，自動(dòng)對(duì)冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化控制，使得系統(tǒng)流體流量跟隨負(fù)荷的變化而同步變化，確保在中央空調(diào)舒適性的前提下大幅度降低能源消耗。

　　3．系統(tǒng)組成
　　根據(jù)以上分析（以冷卻泵進(jìn)行分析說(shuō)明）：由于冷卻塔的水溫是隨環(huán)境溫度而變的，其單側(cè)水溫度不能準(zhǔn)確地反映冷凍機(jī)組內(nèi)產(chǎn)生熱量的多少。所以，對(duì)于冷卻泵，以進(jìn)水和回水之間的溫差作為控制依據(jù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)水和回水的恒溫差控制。
　　●系統(tǒng)采用森蘭風(fēng)機(jī)水泵專用變頻器SB200系列，由于冷凍水泵功率為75kW，所以采用SB200-75KW進(jìn)行控制。另外，設(shè)計(jì)了工變頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，切換到工頻運(yùn)行。這樣保證了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
　　●溫度采樣用鉑電阻Pt1和Pt2：分別是用來(lái)測(cè)量進(jìn)水和回水溫度的探頭。
　　●恒溫差控制器，用于對(duì)Pt1和Pt2測(cè)得的溫度信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大、求差，再進(jìn)行PID恒溫差運(yùn)算處理后，得出0—10V模擬信號(hào)，輸出，作為變頻器的頻率給定信號(hào)。如下圖：

　　其工作過(guò)程為：先通過(guò)鉑電阻Pt1和Pt2探頭，檢測(cè)出冷卻泵的進(jìn)水和回水的溫度，再通過(guò)恒溫差控制器，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后，對(duì)兩者之間溫度差，作為控制依據(jù)，以設(shè)定的溫差，作為給定。最后將進(jìn)行PID恒溫差運(yùn)算處理，最后得到0—10V的模擬信號(hào)，從而去控制變頻器，進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，達(dá)到調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)恒溫差控制的目的。當(dāng)溫差大，表明冷凍機(jī)組產(chǎn)生熱量大，應(yīng)提高變頻器的頻率，加大水泵轉(zhuǎn)速，增大冷卻水循環(huán)速度；溫差小，說(shuō)明冷凍機(jī)組產(chǎn)生熱量小，降低變頻器的頻率，降低水泵轉(zhuǎn)速，減小冷卻水循環(huán)速度，從而節(jié)約能源。
　　冷凍水循環(huán)變頻系統(tǒng)控制
　　由于冷凍水的回水溫度是冷凍機(jī)組“冷凍”的結(jié)果，常常是比較穩(wěn)定的。因此，單是回水溫度的高低就足以反映房間內(nèi)的溫度。所以，冷凍泵的變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以簡(jiǎn)單地根據(jù)回水溫度進(jìn)行如下控制：回水溫度高，說(shuō)明房間溫度高，應(yīng)該提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度；反之，回水溫度低，說(shuō)明房間溫度低，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度，以節(jié)約能源。簡(jiǎn)言之，其改造方法與以冷卻泵基本相同，只是對(duì)于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，其控制是以回水的溫度為依據(jù)，即通過(guò)變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)水的恒溫度控制，從而保持水的溫度恒定。