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变频器在污水处理厂电气改造中应用 　　摘要：文章论述了盐仓污水处理厂中控系统和调节池水泵的运行控制方式，运用中控系统可编程控制器和变频器对原有Y-△水泵控制方式的改造，改变了盐仓污水处理厂调节池原先对进水水量不易调节，生产工艺受冲击的局限性，同时有效地延长了设备的使用寿命，并节约了电能。 　　关键词：中控系统；相对“恒液位”控制方式；变频器；污水处理；电气改造；调节池水泵 　　中图分类号：X505 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0134-02 　　 　　盐仓污水处理厂原有水泵控制系统采用Y-△控制，现场控制柜手动/远程/自动切换。当暴雨天水量很大的时候，调节池水位上升很快，只有将备用水泵投入运行才能平衡液位，但是三台水泵同时长时间运行将会使高位井溢水，通过关小出水蝶阀开启角度的方式调节水量的方法虽然可行，但有大量的电能浪费在水泵阀门阻力的损失上，增加操作人员的劳动强度，缩短了水泵的使用寿命。针对目前存在的这一问题，决定对原有水泵控制系统进行变频 　　改造。 　　一、盐仓污水处理厂中控系统简介 　　盐仓污水处理厂中控系统采用SIEMENS PCS7过程控制系统。监视系统采用SIMATIC Wincc组态软件，操作系统采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系统。数据库采用Microsoft QSL Server 2000中文版软件。工业自动化系统(AS)的中央处理器采用S7-400系列工业控制器中S-414-3 CPU，PCS7采用SIMATIC NET工业通讯网络结构，拥有丰富灵活的网络层级，现场总线采用PROFIBUS双光纤冗余环网的网络结构，系统级采用高速工业以太网系统总线。分布式I/O采用冗余设计或PN接口的ET200分布式I/O。工程组态系统完成系统内的硬件和现场设备组态、通讯网路组态、顺序控制过程控制组态和操作监 　　控组态，运用SIMATIC程序管理器组态工具进行管理、处理、归档。 　　二、变频器采用相对“恒液位”控制方式控制水泵启停 　　1．相对“恒液位”概念是指当进水泵房提升至调节池的水量增大时，水泵出水流量相应增大。当调节池水位逐渐下降时，水泵出水流量相应降低。这样一来进水和出水水量保持一致，调节池的水位就会保持在理想的稳定不??状态。但实际运行中由于进水泵房水量波动较大，调节池的液位还是会在一定的区间范围波动，但是波动相对平稳。 　　2．相对“恒液位”控制方式。首先设定基准液位（2米）作为3#水泵变频启动液位，根据现场液位计采集的液位信号不断上升时，变频器频率逐渐增大至50Hz，在中控系统上位机界面设置系数偏移对话框，即（实际液位-2m）*系数=变频自动控制设定值，当变频控制设定值与变频控制实际值差值大于5%时工频启动1#或者2#水泵运行。1#、2#水泵的启动顺序以累积运行时间较短的先启动。3#变频泵运行频率逐渐下降，当实际控制值与设定控制值十分接近时，3#变频泵运行频率保持稳定。当水位继续上升，3#水泵变频器频率继续增大至50Hz，当设定值与实际值偏差再次大于5%时再工频启动剩余的一台水泵，此时三台水泵全部投入运行，3#变频泵运行频率逐渐下降至稳定频率运行，水位继续上升，3#水泵变频器频率逐渐增大至50Hz，此时提升流量为最大值。 　　调节池水位下降时的水泵运行状态正好与水位上升时相反。 　　通过下面一个智能的控制界面，进行变频控制和工频控制的随意切换，在变频控制时可以通过系数的设定达到智能控制目的。 　　 　　三、水泵变频控制设计 　　原先调节池三台水泵只用两套控制柜，一套控制柜采用软启动器控制一台水泵，其他一套控制柜采用Y-△方式控制两台水泵。现在原来的基础上再增加一套变频控制柜控制一台水泵，实现三套电控柜分别控制三台水泵。其中1#水泵Y-△启动方式，2#水泵软启动方式，3#水泵变频启动控制方式。新增变频控制柜采用ABB ACS510变频器控制潜水排污泵，变频器调用手动/自动应用宏，参数设置9902值为5。当状态为手动时，变频器可通过现场控制柜面板上的电位器进行手动调频。当状态为自动（远程）时，变频器通过中控系统PLC内设置PID比例调节进行相对“恒液位”自动调频，也可以设定任意固定频率进行水泵的流量控制。变频器输出信号有电流和频率检测型号以及运行和故障信号，并由上位机进行信号的采集监视和控制。 　　四、水泵变频控制节能原理和节能效果 　　由流体力学可知，P(功率)=Q(流量)×H(压力)，流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电