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变频器在水厂中的应用
日期:2010-4-21 21:33:00 点击:
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变频器在水厂中的应用
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金华市自来水公司—徐政华
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摘要本文介绍了变频器在笔者所在的金沙湾现代化水厂制水工艺中的应用情况,分析了变频器在各制水工艺环节的应用方案,说明了变频器在供水节能、优化制水工艺等方面有着广泛地应用前景。
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关键词: 变频器 水泵 鼓风机 节能 加药 应用
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1.概述
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金沙湾水厂地处浙江省金华市西南面的山区,离城区约二十四公里,占地约120亩,2008年被评为浙江省现代化水厂,水厂设计供水能力为30万m3/d,其主要工艺单元有取水泵房、加药间、反应沉淀池、V型滤池、加氯间及清水池。由于厂区与市区海拔高差70多米,设计中取消了配水泵站,大幅节省了电耗,以下是变频器在本水厂各工艺单元中的应用和个人的一些见解。
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1.1变频器在取水泵房的应用
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取水泵房通过隧洞取金兰水库库水,内设四台取水泵,其中一台为上海凯泉生产的WL-4590-1059-800型变频调速泵,功率185KW,扬程12米,额定流量4200m3/h变频器采用Telemecanique Altivar38HC23N4X。三台为江苏亚太生产的600QGW3600-12-160型干式潜水泵(定速泵),功率160KW,扬程12米,额定流量3600m3/h。另设二条DN1200自流钢管,水位超过黄海标高115.30米时库水通过该管可直接进入反应沉淀池。水库常年平均水位在118米,因此,原水一年中大多时间能通过自流管进入反应沉淀池,可节省大量电耗。当水库水位较低时需要开启水泵提升原水进入反应沉淀池。由于水库水位在低水位时变化较大,而扬程也因水位的变化而变化,实际运行中水泵的扬程远远小于水泵的铭牌扬程,因此定速泵不可能保持在一个高效工作点运行,导致了水泵运行效率降低,能源浪费严重。为使水泵能够运行在其特性曲线的高效区,满足工艺要求和适应运行工况的改变,采用变频调速泵通过改变转速使水泵尽可能始终运行在高效区内,以达到节约电能的目的。(由流体机械理论,在相似工况下,水泵的流量、扬程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方成正比)变频调速泵在实际运行中,大大地扩展水泵高效区域的工作范围,具有优异的节能效果。因此如果把另三台定速泵加装变频器,利用水库水位作为前馈信号通过PLC控制变频器输出的频率来改变水泵机组的转速,当水位越高转速越低,水位越低转速越高,使水泵尽可能运行在高效区内以取得良好的节能效果。
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1.2变频器在加药间的应用
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药剂的投加,需要根据水质与水量的变化及时准确地进行调节。药剂投加计量泵利用变频器使得投加量的调整范围变宽,满足工艺要求,降低药耗。加药间设有加矾系统和加碱系统。加矾设备选用三台德国Sera 1500L/h变频计量泵(二用一备),变频器采用富士的FRN2.0G11S-4CX。药剂投加采用PLC控制,其中加矾以原水流量和浊度为前馈信号,沉淀水出水浊度为反馈信号,经过PLC计算得出所需要的频率来控制投加量,使得沉淀水出水浊度达到预设值。加碱设备选用四台德国Sera 500L/h变频计量泵(三用一备),变频器采用富士的FRN1.5G11S-4CX。原水加碱以原水流量和pH值为前馈信号,反应池pH值为反馈信号,经过PLC计算出所需要的频率来控制投加量,使得反应池pH值达到预设值。出厂水加碱以流量为前馈信号,出厂水pH值为反馈信号由PLC计算出所需要的频率来控制投加量,使得出厂水pH值达到预设值。实际运行证明用变频器来控制药剂的投加量取得了很好的效果,水质好,药耗省。
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1.3变频器在沉淀池排泥行车的应用
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沉淀池一共有四座,单池容积为7500立方米,采用平流式沉淀池,沉淀时间1.4小时,水平流速V=20mm/s,采用穿孔花墙进水,沉淀池出水采用三角堰指型槽出水。沉淀池排泥采用四台虹吸排泥机排泥。
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平流式沉淀池的排泥对沉淀的效能影响较大,及时排除积泥是保证沉淀池正常运行的必要条件,积泥过多将导致沉淀池有效深度和容积减小,水力停留时间缩短,降低沉淀效率,影响出水水质。采用机械虹吸排泥行车排泥可靠性较高。沉淀池积泥情况基本上是进水端较厚,出水端较薄,如下图所示:
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目前排泥行车采用往复式3个行程的排泥方法,即行车从进水端开始运行,行走到沉淀池三分之一处空车返回,停留一段时间后再次运行,行走到沉淀池三分之二处空车返回,停留一段时间后行车全程运行,空车返回,等待下一个排泥周期。这样控制较复杂,行车行走距离又长,机械磨损较大。采用变频调速改变行车行走速度,即行车前进时速度递增或行车返回时速度递减,这样一个行程就可以将泥排尽,能大大地提高行车的工作效率。
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1.4 变频器在V型滤池反冲洗的应用
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V型滤池用于沉淀水的过滤,反冲洗频繁,结构复杂,滤池由两组共16只滤池、鼓风机房及反冲洗泵房等组合而成。设计滤速为8m/h,气冲强度15L/s•㎡,混合反冲时水冲洗强度为2.0L/ s•㎡,漂洗时强度为4.0L/ s•㎡,表扫强度为2.3L/ s•㎡,石英砂滤料用于滤去水中悬浮固体颗粒,在反冲洗时洗出杂质并由反冲洗水流带出滤池,使滤料能循环工作。鼓风机房内设三台百事德BE250罗茨鼓风机,功率75KW,二用一备。反冲洗泵房共设三台上海连成SLW350-235卧式离心泵,功率37KW二用一备。
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滤池反冲洗是恢复和继续发挥滤池功能十分重要的手段,滤池的正常运行要依靠有效的清洗来实现。反冲洗强度不足会导致滤池清洗不彻底、堵塞较快、产生泥球等,影响过滤性能;反冲洗强度太大则会造成滤料层、承托层翻动,膨胀太高,出现跑砂等现象。滤池反冲洗采用一套公用反冲洗设备,每个滤池的反冲洗气水管路有所不同,得到的反冲洗强度也大不一样;另外随着水质的变化,反冲洗强度也随之应改变;理论设计与实际应用还存在着一定差别。目前金沙湾水厂反冲洗风机和水泵还没有采用变频器控制,冲洗强度不能调节,特别是风机在实际运行时电机电流只有额定电流的50%,效率很低,如果采用变频器驱动反冲洗的水泵、风机,通过调节频率来控制水泵、风机转速,使每个滤池能得到合适的反冲洗强度,既满足了工艺要求,又节约了能源、水量。
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1.5 结论
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采用变频器调速技术,不但能使水泵运行在高效区,大幅度降低能耗,具有优异的节能效果,而且还可以改善制水工艺,得到合适的反冲洗强度,精确投加药剂,降低药剂消耗,减少水质波动。随着国家对节能降耗的不断重视,在供水行业推广应用变频器对节能降耗和提高自动化程度有着重要的意义。以上是变频器在金沙湾水厂应用的初步探讨,因自己的水平有限,对变频器的了解还不够深入,还有待在日常工作中进一步地学习、摸索和总结,尽可能地发挥出变频器在供水节能和改善制水工艺方面的功效。
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                                                                                     2010年

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