行業(yè)資訊
供水泵站電氣控制系統的設計與研究
隨著(zhù)社會(huì )科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,供水泵站的電氣控制系統逐漸得到新技術(shù)的改進(jìn),使自動(dòng)化技術(shù)控制的愿望得以實(shí)現?,F如今,自動(dòng)化的電氣控制技術(shù)已經(jīng)無(wú)處不在,尤其是在供水的自動(dòng)化控制領(lǐng)域,近些年來(lái)發(fā)展十分迅猛。在國家大力推行節水減排的今天,水資源浪費現象仍時(shí)有發(fā)生,推行自動(dòng)化的供水控制系統工作已經(jīng)迫在眉睫。
一、電氣控制系統概述 根據供水泵站的工藝流程進(jìn)行總體的平面設計,設置電動(dòng)機控制中心柜和調配供電范圍,依據就近采集和單元控制進(jìn)行區域劃分的原則,對區域內的對象、設備進(jìn)行控制。供水泵站電氣控制系統設置中央控制室,由可編程控制器、現場(chǎng)控制站對泵站的各個(gè)流程施行分散控制;再由監控計算機和通訊系統構成控制室,對泵站施行集中管理。分控站與中心控制室之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接進(jìn)行交流。監控層配備電腦作為員工操作站點(diǎn),并由在線(xiàn)式不間斷電源來(lái)保證系統處于時(shí)刻運行狀態(tài),此外還可以配備激光打印機,以滿(mǎn)足更好的工作需要。[1]
二、供水泵站電氣控制系統設計方案
(一)電源確定
1.電源數量確定 在設計電氣系統的電源數量時(shí),應該嚴格參照負荷等級分類(lèi)表,并合理參考相關(guān)電力設計要求進(jìn)行合理設計,將負荷進(jìn)行三級分類(lèi)。例如:在北方干旱區域,供水泵站的重要性愈顯突出,對于中小型供水泵站可以采用二級負荷考慮,使用雙電源進(jìn)行供電,并使每一回路都可以承擔整個(gè)線(xiàn)路的電量供應。對于偏僻地區的電源設置,可以采用柴油發(fā)電機作為備用電源,以保證設備正常運行。
2.確定電壓等級
電線(xiàn)路中的電壓等級受所選用設備的影響,并對整個(gè)系統的節能運行水準直接產(chǎn)生影響。在確定電壓等級時(shí),應該考量周?chē)碾娫措妷旱燃?并結合站內系統所需,確定合適的匹配電壓。例如:水泵功率較大時(shí),可以采用6kV或10kV電源,而在電源容量較大時(shí),可以選用最佳的10kV直供電源。
(二)電氣接線(xiàn)設計
隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展,電路設備的可靠性逐步提升,相應的電氣接線(xiàn)系統也發(fā)生了改變,可以適當參考供水泵站的電氣主接線(xiàn)進(jìn)行更加合理化的設計。
在中小型供水泵站電氣接線(xiàn)時(shí),因其處于電網(wǎng)末端,綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟,對于負荷容量小的泵站可以選用線(xiàn)路-變壓器接線(xiàn)法,在負荷較大泵站,選用單母線(xiàn)接線(xiàn)或單母線(xiàn)分段接線(xiàn)的方法可能會(huì )取得更佳的效果。
(三)電氣設備選擇
1.變壓器選擇
在變壓器的選擇工作中,應該依據實(shí)際情況合理考量變壓器型式和容量。目前的變壓器型式主要有低損耗油浸式和干式配電變壓器。變壓器類(lèi)型的選擇直接關(guān)乎配電方式和總工程造價(jià),在選擇確立時(shí),應該從安全運行、環(huán)境影響、維護成本等多方面進(jìn)行考慮。前者一般置于戶(hù)外,離低壓進(jìn)線(xiàn)柜較遠,由低壓電線(xiàn)或銅母線(xiàn)實(shí)現連接,后期維護工作較為繁重;后者多置于配電室內,距低壓進(jìn)線(xiàn)柜較近,可直接由母線(xiàn)連接。對變壓器的容量進(jìn)行選擇時(shí),為使選擇合理、成本最低,應該經(jīng)由公式進(jìn)行科學(xué)的計算,本文受篇幅所限,在此不做贅述。
2.電機選擇
在電機選擇時(shí),應該全面參考電機類(lèi)型、容量、電壓及啟動(dòng)方式。例如:鼠籠式電機和繞線(xiàn)式電機相比,其具有結構簡(jiǎn)單、價(jià)格低、易維護、堅固、耐用等特點(diǎn),然而,繞線(xiàn)式電機可以連接頻敏變阻器使啟動(dòng)更為平穩、提高啟動(dòng)力矩。所以,在中小型水泵站多采用繞線(xiàn)式電機以提高啟動(dòng)性能。隨著(zhù)啟動(dòng)、變頻技術(shù)的不斷應用,將鼠籠式電機與軟啟動(dòng)或變頻技術(shù)相結合,可以有效改善電機的啟動(dòng)性能,并節約能耗。
電機的啟動(dòng)方式分為直接啟動(dòng)、軟啟動(dòng)、變頻啟動(dòng)三種,變頻啟動(dòng)較軟啟動(dòng)來(lái)講成本較高。直接啟動(dòng)速度快、設備簡(jiǎn)單,但對電網(wǎng)沖擊較大,易使電路電流增大,造成電機發(fā)熱、能耗增加,尤其是在頻繁的啟動(dòng)時(shí)。軟啟動(dòng)可以進(jìn)行一定程度的調節,使啟動(dòng)較為平穩,無(wú)明顯沖擊電流,并可自由地調整啟動(dòng)電流消除啟動(dòng)時(shí)的水錘效應,適合負載電機的啟動(dòng)。變頻啟動(dòng)可以實(shí)現降壓?jiǎn)?dòng),在軟啟動(dòng)的基礎上,還可以對電機實(shí)現調速運行。
3.配電裝置類(lèi)型選擇
供水泵站的高壓配電裝置主要分為戶(hù)內、戶(hù)外兩種類(lèi)型。對于配電裝置規模較小的一般泵站應優(yōu)先考慮戶(hù)外配電裝置,以最大程度地減少成本投入。戶(hù)內的配電裝置一般選用成套的開(kāi)關(guān)柜,此外對于工程投資較少的還可以選用低壓成套配電柜,其具有操作方便、占地面積小、穩定性高、出線(xiàn)回路多、互換性強等特點(diǎn),可以有效滿(mǎn)足電路配電工作。
三、結語(yǔ) 在供水泵站的電氣系統控制設計時(shí),從節省投資、節約能源的角度,對電路系統進(jìn)行不間斷的優(yōu)化是一項持續性的工作。這需要設計人員積極開(kāi)展對于電氣控制的研究,并結合當今先進(jìn)的電氣控制技術(shù),對舊有的電氣系統設計理念不斷改進(jìn),以達到降低能耗、減少成本的最終目的,便于供水泵站的長(cháng)久發(fā)展。
參考文獻 [1]谷明.城市雨水泵電氣自動(dòng)化系統設計研究[J].科技經(jīng)濟導刊,2018,26(16):82.
[2]趙金盈.關(guān)于城市排水泵站中應用電氣自動(dòng)化控制簡(jiǎn)述[J].城市建設理論研究(電子版),2017(04):280-281.
一、電氣控制系統概述 根據供水泵站的工藝流程進(jìn)行總體的平面設計,設置電動(dòng)機控制中心柜和調配供電范圍,依據就近采集和單元控制進(jìn)行區域劃分的原則,對區域內的對象、設備進(jìn)行控制。供水泵站電氣控制系統設置中央控制室,由可編程控制器、現場(chǎng)控制站對泵站的各個(gè)流程施行分散控制;再由監控計算機和通訊系統構成控制室,對泵站施行集中管理。分控站與中心控制室之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接進(jìn)行交流。監控層配備電腦作為員工操作站點(diǎn),并由在線(xiàn)式不間斷電源來(lái)保證系統處于時(shí)刻運行狀態(tài),此外還可以配備激光打印機,以滿(mǎn)足更好的工作需要。[1]
二、供水泵站電氣控制系統設計方案
(一)電源確定
1.電源數量確定 在設計電氣系統的電源數量時(shí),應該嚴格參照負荷等級分類(lèi)表,并合理參考相關(guān)電力設計要求進(jìn)行合理設計,將負荷進(jìn)行三級分類(lèi)。例如:在北方干旱區域,供水泵站的重要性愈顯突出,對于中小型供水泵站可以采用二級負荷考慮,使用雙電源進(jìn)行供電,并使每一回路都可以承擔整個(gè)線(xiàn)路的電量供應。對于偏僻地區的電源設置,可以采用柴油發(fā)電機作為備用電源,以保證設備正常運行。
2.確定電壓等級
電線(xiàn)路中的電壓等級受所選用設備的影響,并對整個(gè)系統的節能運行水準直接產(chǎn)生影響。在確定電壓等級時(shí),應該考量周?chē)碾娫措妷旱燃?并結合站內系統所需,確定合適的匹配電壓。例如:水泵功率較大時(shí),可以采用6kV或10kV電源,而在電源容量較大時(shí),可以選用最佳的10kV直供電源。
(二)電氣接線(xiàn)設計
隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展,電路設備的可靠性逐步提升,相應的電氣接線(xiàn)系統也發(fā)生了改變,可以適當參考供水泵站的電氣主接線(xiàn)進(jìn)行更加合理化的設計。
在中小型供水泵站電氣接線(xiàn)時(shí),因其處于電網(wǎng)末端,綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟,對于負荷容量小的泵站可以選用線(xiàn)路-變壓器接線(xiàn)法,在負荷較大泵站,選用單母線(xiàn)接線(xiàn)或單母線(xiàn)分段接線(xiàn)的方法可能會(huì )取得更佳的效果。
(三)電氣設備選擇
1.變壓器選擇
在變壓器的選擇工作中,應該依據實(shí)際情況合理考量變壓器型式和容量。目前的變壓器型式主要有低損耗油浸式和干式配電變壓器。變壓器類(lèi)型的選擇直接關(guān)乎配電方式和總工程造價(jià),在選擇確立時(shí),應該從安全運行、環(huán)境影響、維護成本等多方面進(jìn)行考慮。前者一般置于戶(hù)外,離低壓進(jìn)線(xiàn)柜較遠,由低壓電線(xiàn)或銅母線(xiàn)實(shí)現連接,后期維護工作較為繁重;后者多置于配電室內,距低壓進(jìn)線(xiàn)柜較近,可直接由母線(xiàn)連接。對變壓器的容量進(jìn)行選擇時(shí),為使選擇合理、成本最低,應該經(jīng)由公式進(jìn)行科學(xué)的計算,本文受篇幅所限,在此不做贅述。
2.電機選擇
在電機選擇時(shí),應該全面參考電機類(lèi)型、容量、電壓及啟動(dòng)方式。例如:鼠籠式電機和繞線(xiàn)式電機相比,其具有結構簡(jiǎn)單、價(jià)格低、易維護、堅固、耐用等特點(diǎn),然而,繞線(xiàn)式電機可以連接頻敏變阻器使啟動(dòng)更為平穩、提高啟動(dòng)力矩。所以,在中小型水泵站多采用繞線(xiàn)式電機以提高啟動(dòng)性能。隨著(zhù)啟動(dòng)、變頻技術(shù)的不斷應用,將鼠籠式電機與軟啟動(dòng)或變頻技術(shù)相結合,可以有效改善電機的啟動(dòng)性能,并節約能耗。
電機的啟動(dòng)方式分為直接啟動(dòng)、軟啟動(dòng)、變頻啟動(dòng)三種,變頻啟動(dòng)較軟啟動(dòng)來(lái)講成本較高。直接啟動(dòng)速度快、設備簡(jiǎn)單,但對電網(wǎng)沖擊較大,易使電路電流增大,造成電機發(fā)熱、能耗增加,尤其是在頻繁的啟動(dòng)時(shí)。軟啟動(dòng)可以進(jìn)行一定程度的調節,使啟動(dòng)較為平穩,無(wú)明顯沖擊電流,并可自由地調整啟動(dòng)電流消除啟動(dòng)時(shí)的水錘效應,適合負載電機的啟動(dòng)。變頻啟動(dòng)可以實(shí)現降壓?jiǎn)?dòng),在軟啟動(dòng)的基礎上,還可以對電機實(shí)現調速運行。
3.配電裝置類(lèi)型選擇
供水泵站的高壓配電裝置主要分為戶(hù)內、戶(hù)外兩種類(lèi)型。對于配電裝置規模較小的一般泵站應優(yōu)先考慮戶(hù)外配電裝置,以最大程度地減少成本投入。戶(hù)內的配電裝置一般選用成套的開(kāi)關(guān)柜,此外對于工程投資較少的還可以選用低壓成套配電柜,其具有操作方便、占地面積小、穩定性高、出線(xiàn)回路多、互換性強等特點(diǎn),可以有效滿(mǎn)足電路配電工作。
三、結語(yǔ) 在供水泵站的電氣系統控制設計時(shí),從節省投資、節約能源的角度,對電路系統進(jìn)行不間斷的優(yōu)化是一項持續性的工作。這需要設計人員積極開(kāi)展對于電氣控制的研究,并結合當今先進(jìn)的電氣控制技術(shù),對舊有的電氣系統設計理念不斷改進(jìn),以達到降低能耗、減少成本的最終目的,便于供水泵站的長(cháng)久發(fā)展。
參考文獻 [1]谷明.城市雨水泵電氣自動(dòng)化系統設計研究[J].科技經(jīng)濟導刊,2018,26(16):82.
[2]趙金盈.關(guān)于城市排水泵站中應用電氣自動(dòng)化控制簡(jiǎn)述[J].城市建設理論研究(電子版),2017(04):280-281.
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