硅谷杂志：原煤仓储水箱自动上水控制系统的应用 |
| 2012-10-30 11:30 作者：郭金良 崔莉莉 丁双根 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网10月30日讯】据《硅谷》杂志2012年第16期刊文称，通过对原煤仓储水箱自动上水控制的改造，解决原煤仓仓下供水泵不安全运行因素，达到原煤仓储水箱供水系统的自动控制，起到较好的节能减排效果。
1原煤仓现状与缺陷
城郊选煤厂原煤仓上储水箱为厂房内卫生打扫和煤场除尘降尘储水用，其岗位分属压滤车间，该岗位属于厂生产辅助岗位，由压滤车间浓缩池岗位人员手工操作。在厂正常生产时，岗位工无暇顾及原煤仓上储水箱供水泵的操作，严重影响原煤仓供水，导致厂房卫生打扫管路缺水。原煤仓储水箱原有两个水位计（低水位、高水位），且水位情况仅有岗位人员目测方能得志。当水位处于低水位和高水位是，无报警，当岗位人员疏忽大意或经验不足时，忽视了对水箱水位计的监视，容易导致水箱发生缺水或者溢水事故。另外，由于原煤仓水箱是两个水泵的就地操作控制，上水系统只有人工手动操作，在操作人员责任心不强时，容易引起水箱发生缺水和满箱溢水事故，因而造成现场设备的电气故障，这两个事故都是较大的安全事故。
人工手动操作时，为达到水箱正常供水，岗位人员将现场给水阀门控制在三分之一开度，再将水箱给水泵启动，一般连续工作3-4小时，使水箱水位保持一定的水位，以此减轻劳动轻度，这样既浪费了电能，又加大了设备的磨损消耗，又不能使设备进行经济、安全运行。在停止供水的时候，电机突然停机，高达40余米高的水管内产生水锤，对阀门产生严重危害，阀门的使用寿命非常短，经常用不到一个月就要更换。
为达到原煤仓水箱的自动上水目的，通过水位的自动监测完成水泵的自动给水，避免电能浪费，减少岗位的劳动强度，并节约材料费和维护成本，厂实行了原煤仓自动上水节能改造。
2方案的探讨及实施
2.1方案探讨
1）若在储水内仅设置一浮球限位开关，通过中间继电器及交流接触器控制电机。该方案较易实现，电气元件也比较简单。但是解决不了电机突然启停对阀门造成的损坏。
2）若采用PLC控制，在储水箱内设置一液位计，反馈4-20mA模拟信号，输入至PLC，PLC根据输入信号，输出4-20mA模拟信号，该模拟信号控制变频器的输出频率，即可控制电机的启停。该方案控制灵敏精确，但是投入较大，液位计、PLC相对较贵。
3）采用液位浮球控制开关，在水位高低时分别反馈一个开关信号，直接输入至变频器，通过设置变频器的参数，使变频器的输出比较平缓，达到平缓启动电机的目的。该方案是方案一的改进型及方案三的简化型，在选煤厂的原煤水仓上应用，比较合适。系统既稳定可靠，又不太复杂，易于实现，投资又小。方案自动调节系统图如图1：
本自动上水装置稳定可靠，两个回路，一用一备，当发生故障不能正常启动时，延缓几秒后另外一个回路自动启动，也可以选择手动操作。利用液位控制浮球，在高水位时反馈一个信号，在低水位时反馈一个信号，直接输入至变频器，变频器根据这两个输入信号决定主回路是否输出。通过给变频器设置合适的参数，使变频器启停非常平缓，对电机、水泵等机械部位冲击很小。在停机的时候，也不会产生水锤对逆止阀造成严重冲击。
2.2方案的实施
经过前期讨论论证，拟采用浮子信号给定变频器自动调节结合的原煤仓储水箱自动上水方案。控制原理图采用下图：
1）手动操作
先将万能转换开关转至“手动”位置，再按相应的泵的起停按钮即可分别起动和停止相应的泵，如：按下“1＃起动”按钮则1＃泵起动运行，再按下“1＃停止”按钮则1＃泵停止运行，其他泵依次类推。
2）自动操作
选择自动工作模式后，即可实现根据上水池水位全自动变频软起软停供水，无需人员值守。操作如下：
①将万能转换开关转至“1#主用2#备用”位置，则当上水池水位低于液位浮球所设定的低水位位置时，1#泵变频软启动，运行频率从0Hz慢慢升至50Hz或设定频率值；当水池水位到达液位浮球所设定的高水位位置时，则水泵的运行从最高频率慢慢降至0Hz停下。若1#水泵电机在运行过程中出现故障时，则2#泵经过控制柜内的时间继电器（kT）延时（一般设为60s）后，自动投入运行。
②将万能转换开关转至“2#主用1#备用”位置，则当储水箱水位低于液位浮球所设定的低水位位置时，2#泵变频软启动，运行频率从0Hz慢慢升至50Hz或设定频率值；当储水箱水位到达液位浮球所设定的高水位位置时，则水泵的运行从最高频率慢慢降至0Hz停下。若2#水泵电机在运行过程中出现故障时，则1#泵经过控制柜内的时间继电器（kT）延时（一般设为60s）后，自动投入运行。
3）故障指示
上水池水位偏低时，“储水箱低水位”指示灯亮，泵应在运行状态。
当水泵电机出现超载、缺相等造成过电流发热时，则其对应的“过载指示”灯会亮起，此时应及时详细的检查电机绕组及电源情况。
3改造后效果
3.1节约用电
原供水管理靠阀门控制，阀门开度仅有三分之一，改造后，水泵管路出料阀门处于“全开”状态，仅仅靠变频器调节水泵电机转速控制水泵的流量，控制灵活可靠，变频器调节频率工作目前平均工作在37Hz左右。上水泵进行了更换，由大扬程小流量改为小扬程大流量，电机功率由18.5kW变为15kW，上水时间由原来的减少了一半，且供水系统一备一用，避免两台设备同时开机。经计算，年累计节约用电为8.75万度，减少用电成本投入6万元。
3.2优化了供水系统性能
①该项目实施后，通过调节水泵电机工作频率从而调节水泵电机转速，使水泵流量调节灵活可靠。
②水泵电机经加装变频器技术改造后，设备故障率大大降低，电机发热情况彻底消除。由改造前改设备导致的供水系统的脆弱的现象也基本上得到了消除，提高了供水系统的安全运行的可靠性。
3.3降低了材料消耗，延长了设备、管路及阀门的使用寿命
①水泵主要配件更换周期相当于改造前的3倍，节约了大量的材料投入；
②因变频控制实时调节水泵电机转速，避免了原来电机恒转速造成的对水泵本身及其管路、阀门的冲击，减少了设备磨损，延长了设备使用寿命；
经统计，此项改造投入使用后，管路、阀门费用年节约15万元。
3.4减少了设备检修维护工作量
设备的维护量改造后材料投入大大降低，设备的使用寿命延长，检修工维护工作量减少。平均每天处理该设备的存在问题需要1.5小时；改造后检修工检修工作量大大降低，平均每周的检修量仅为2.5小时，大大降低了检修共的维护工作量。
3.5减轻了岗位劳动量
该改造实现了无人值守全天候自动供水，不需人工操作，减少一名人员定额，节约资金约3万元。
4总结语
通过原煤仓储水箱自动上水系统改造，提高了厂原煤仓储水箱供水系统的安全可靠性，杜绝了水箱长期溢流和给水泵连续运转造成的不必要的浪费，节约了能源，降低了运行和维护成本，经济效益得到了显著提高，同时，改善了劳动条件，降低了岗位工和检修工的劳动强度。目前，自动上水系统的运行，做到了安全、经济、文明运行。
作者简介：
郭金良（1981-），江苏邳州人，在读工程硕士，本科毕业于中国矿业大学，工学学位，矿山机电工程师，现从事能源管理工作。
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