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變頻技術(shù)對(duì)污水循環(huán)利用的應(yīng)用

jf_izSRQyuK ? 來源:變頻器世界 ? 2023-03-01 11:35 ? 次閱讀

1、引言

近幾年來,在國家節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)政策指引下,如何充分利用資源,節(jié)約能源是現(xiàn)代企業(yè)要面對(duì)的一大難題。錦州國儲(chǔ)洞庫工程施工中需要用到大量的自來水,如何節(jié)約用水和污水的處理是項(xiàng)目上一直關(guān)心的問題。結(jié)合水幕洞注水和施工用水的特點(diǎn),項(xiàng)目上設(shè)計(jì)了一套污水循環(huán)利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了變頻技術(shù)控制水泵轉(zhuǎn)速,從而控制供水壓力。壓力控制變頻調(diào)速系統(tǒng),達(dá)到了不必人為調(diào)節(jié),壓力可自行設(shè)定,調(diào)節(jié)后壓力穩(wěn)定,節(jié)約用電的目的。此系統(tǒng)的應(yīng)用減少了自來水的使用,從而減少了污水的排放,達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的效果。

2、污水循環(huán)利用系統(tǒng)

2.1施工用水和污水排放

錦州地下水封洞庫設(shè)置有儲(chǔ)油洞室、水幕巷道、施工巷道,儲(chǔ)油洞室及水幕巷道為水平布置的地下隧道結(jié)構(gòu),如圖1所示。本工程因工程特殊設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行噴射混凝土支護(hù)后不進(jìn)行防排水及襯砌施工,造成滲水量較大,施工過程中產(chǎn)生大量廢水排放;水幕系統(tǒng)為了保證施工期地下洞庫水封安全、維持地下水系統(tǒng)平衡,需要在儲(chǔ)油洞室施工過程中對(duì)地下圍巖進(jìn)行供水。同時(shí),根據(jù)設(shè)計(jì)及環(huán)保要求,對(duì)水幕進(jìn)行地下補(bǔ)水的水質(zhì)要求較高,我部初始時(shí)均采用市政自來水,施工用水采用入口附近設(shè)置的高壓水池提供。施工過程中需要大量的清潔水作為施工用水及水幕供水,每日用水量達(dá)到數(shù)百立方米,現(xiàn)階段洞內(nèi)每日排放污水1000余立方米,經(jīng)初步沉淀處理后只能用于水質(zhì)要求不高的灑水、混凝土養(yǎng)護(hù)、車輛清洗上,每日使用量十余立方米,循環(huán)利用率很低,大量廢水排出根據(jù)專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)廢水的檢測(cè)結(jié)果,認(rèn)為污水對(duì)周邊環(huán)境造成了污染。因此提高污水的循環(huán)利用率是節(jié)約水資源、減少污水排放、降低工程周邊環(huán)境污染的重要措施。

2.2污水循環(huán)利用系統(tǒng)的組成

1)污水收集和處理。水幕巷道施工已完成,其排水主要為圍堰周邊滲水,水幕滲水量較大,據(jù)統(tǒng)計(jì)平均大約為492m3/d。這部分水質(zhì)較好。在水幕巷道兩側(cè)邊墻部位施工水溝,將滲水進(jìn)行匯集,如圖1a)所示;然后在水幕巷道2與水幕巷道6交叉處,使用混凝土澆筑圍堰,并預(yù)留導(dǎo)水槽出口,如圖1b)所示;在水幕巷道口使用鋼板現(xiàn)場(chǎng)制作沉淀箱,將圍堰內(nèi)集水通過槽鋼導(dǎo)水槽將水引入水幕巷道與施工巷道交岔口處沉淀集水箱內(nèi),由于收集的水質(zhì)較好,經(jīng)簡(jiǎn)單沉淀處理就可重復(fù)利用。

2)水泵增壓供水。將收集并沉淀處理后的水通過增壓泵分別增壓后導(dǎo)入水幕供水管和主洞室供水管。在管道上裝有止回閥,并通過遠(yuǎn)傳壓力表,流量計(jì)等獲取用水?dāng)?shù)據(jù),同時(shí)根據(jù)遠(yuǎn)傳壓力表采集的壓力信號(hào)經(jīng)過控制器與設(shè)定壓力比較后,將控制信號(hào)傳送給變頻器,從而調(diào)節(jié)增壓泵轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)水壓到設(shè)定值。3)污水循環(huán)利用系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。污水循環(huán)利用系統(tǒng)通過水幕巷道設(shè)置集水措施,將水幕巷道內(nèi)滲水匯集后在沉淀池內(nèi)經(jīng)多次沉淀,再采用可控制增壓泵進(jìn)行分別增壓后接入水幕供水管和主洞室供水管,以達(dá)到工作水壓要求;多余水量排入水幕巷道口的污水池內(nèi)抽出洞外,如圖2所示。

3、變頻控制系統(tǒng)

3.1CHF100A變頻器

2.1.1變頻器的工作原理我們知道,交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式為:其中,n為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速;f為異步電動(dòng)機(jī)的頻率;s為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率;p為電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。由式(1)可知,轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比,只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,當(dāng)頻率f在0Hz~50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的,是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。

3.1.2英威騰CHF100A變頻器技術(shù)特性

1)輸入輸出特性。a.輸入電壓范圍:380V/220V±15%;b.輸入頻率范圍:47Hz~63Hz;c.輸出電壓范圍:0~額定輸入電壓;d.輸出頻率范圍:0Hz~400Hz。2)外圍接口特性。a.可編程數(shù)字輸入:7路開關(guān)量輸入,1路高速脈沖輸入;b.可編程模擬量輸入0V~10V輸入,AI2:0V~10V或0mA~20mA輸入;c.開路集電極輸出:1路輸出;d.繼電器輸出:2路輸出;e.模擬量輸出:2路輸出,分別可選0/4mA~20mA或0V~10V。3)技術(shù)性能特性。a.控制方式:開環(huán)矢量控制(SVC)、V/F控制;b.過載能力:150%額定電流60s;180%額定電流10s;c.調(diào)速比:1∶100;d.載波頻率:0.5kHz~15.0kHz。

3.1.3英威騰CHF100A變頻器結(jié)構(gòu)

英威騰變頻器外部有操作鍵盤面板,控制板端子,主回路端子,主回路電纜入口,控制電纜入口,安裝孔等。

3.1.4英威騰變頻器參數(shù)設(shè)置與接線端子

1)參數(shù)設(shè)置。在變頻器的操作鍵盤面板中設(shè)置變頻器參數(shù),本系統(tǒng)中需要改變的參數(shù)有:a.設(shè)置P0.00=0,把數(shù)度控制方式設(shè)為V/F控制;b.設(shè)置P0.01=1,把運(yùn)行控制方式設(shè)為接線端子控制(S1和GND);c.設(shè)置P0.03=50Hz,把最大頻率輸出設(shè)置為50Hz;d.設(shè)置P1.06=1,把停機(jī)方式設(shè)置為自由停車;e.設(shè)置P5.01=1,把S1端子功能設(shè)置為正轉(zhuǎn)運(yùn)行;f.設(shè)置P5.12=0.00V,把AI1下限值設(shè)置為0V;g.設(shè)置P5.14=10.00V,把AI1下限值設(shè)置為10V;h.其他參數(shù)保持默認(rèn)或由系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)設(shè)置。2)變頻器接線端子。變頻器接線主回路有三相電源輸入和變頻輸出,控制端子接線有運(yùn)行控制S1,COM和頻率模擬控制信號(hào)AI1,GND,此型號(hào)(18.5kW以下)制動(dòng)電阻內(nèi)置無需外接。

3.2HD4000控制器

3.2.1技術(shù)特性

1)可編程設(shè)定多種泵工作方式,最多可拖4臺(tái)泵循環(huán)啟動(dòng);

2)液晶漢字顯示,參數(shù)調(diào)整和設(shè)定具有密碼鎖定及保護(hù)功能,系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)漢字提示,運(yùn)行狀況一目了然;

3)采用人工智能模糊控制算法,設(shè)定參數(shù)少,控制精度高,雙看門狗電路,采用數(shù)字濾波及多項(xiàng)抗干擾措施,防止軟件跑飛;

4)可接無源遠(yuǎn)傳壓力表、有源電壓及電流型壓力變送器,具有壓力傳感器零點(diǎn)和滿度補(bǔ)償功能;

5)具有缺水自動(dòng)檢測(cè)保護(hù)功能和外部輸入停機(jī)保護(hù)功能;

6)具有手動(dòng)操作功能,可手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓來控制變頻器的頻率;

7)D/A輸出控制頻率電壓為DC:0V~10V,也可設(shè)定為DC:0V~5V;

8)控制器接線端子輸出容量:3A/AC:220V;

9)額定工作電壓220V±10%;

10)控制器額定功耗:不大于AC5W。2.2.2控制器結(jié)構(gòu)HD4000控制器正面是控制面板,控制器背部是接線端子。

3.2.3參數(shù)設(shè)置與接線端子

1)參數(shù)設(shè)置。在控制面板中設(shè)置控制器參數(shù),本系統(tǒng)中需要改變的參數(shù)有:a.設(shè)置P00=0.60,系統(tǒng)所需壓力設(shè)置為0.60MPa;b.設(shè)置P03=1,把水泵工作方式設(shè)置為一臺(tái)泵工作;c.設(shè)置P07=1,把模擬量輸出電壓設(shè)置為0V~10V;d.設(shè)置P08=1,把傳感器信號(hào)電壓設(shè)置為0V~5V;e.設(shè)置P09=1.0,把傳感器量程設(shè)置為1.0MPa;f.設(shè)置P15=50,把手動(dòng)輸出頻率設(shè)置為50Hz;g.其他參數(shù)保持出廠默認(rèn)值即可。

2)控制器接線端子。控制器接線有電源端子L和N,遠(yuǎn)傳壓力表端子V+,IN和GND,停機(jī)信號(hào)端子DI2和CM2,模擬控制輸出端子D/A和CM2以及電機(jī)運(yùn)行控制信號(hào)端子B1。

3.3YTZ-150遠(yuǎn)傳壓力表

本系統(tǒng)中選用YTZ-150型電位器式遠(yuǎn)傳壓力表。儀表機(jī)械部分與一般彈簧壓力表相同,電位器在齒輪傳動(dòng)機(jī)上,當(dāng)扇形齒輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí),固定在扇形齒輪軸上的電刷也滑動(dòng),從而被測(cè)壓力的變化轉(zhuǎn)變成電阻值的變化,輸出相應(yīng)的壓力值。在壓力表盤的右邊接線盒內(nèi)有紅、黃、綠三個(gè)接線端子,分別對(duì)應(yīng)電源正、壓力信號(hào)輸出、電源負(fù)極。

3.4增壓水泵

本系統(tǒng)選用了兩臺(tái)ISG65-250A型立式離心泵作為增壓泵。電機(jī)功率11kW,額定轉(zhuǎn)速2930r/min。水泵流量6.5L/s,揚(yáng)程70m。

3.5控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理

1)控制柜。控制系統(tǒng)中還有斷路器,交流接觸器,熔斷器,指示燈,旋轉(zhuǎn)開關(guān)和接線座等電氣元件。

2)控制系統(tǒng)工作原理。如圖3所示,當(dāng)系統(tǒng)Q1,Q2閉合,變頻器得電,停止指示燈L2通電。打開旋轉(zhuǎn)開關(guān)SB1,控制器得電,系統(tǒng)自動(dòng)工作,交流接觸器KM1線圈得電,接觸器主觸點(diǎn)閉合,增壓泵電機(jī)與變頻器接通;接觸器常閉輔助觸點(diǎn)斷開,停止指示燈L2斷電;接觸器常開輔助觸點(diǎn)閉合,運(yùn)行指示燈L1得電,變頻器S1與GND接通,變頻器開始運(yùn)行。通過遠(yuǎn)傳壓力表采集管道水壓,控制器采集的壓力值與設(shè)定值比較輸出0V~10V的模擬控制信號(hào)給變頻器,變頻器控制增壓泵轉(zhuǎn)速,從而調(diào)節(jié)管道壓力。當(dāng)Q3閉合時(shí),控制器輸出斷開,系統(tǒng)暫停工作。當(dāng)SB1斷開時(shí),控制器斷電,系統(tǒng)停止工作。

4、結(jié)語

污水循環(huán)利用系統(tǒng)的應(yīng)用為項(xiàng)目節(jié)能環(huán)保做出了很大的貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),平均每天循環(huán)用水量為314m3/d,對(duì)外排水量794m3/d,工程循環(huán)用水率達(dá)到28.3%(314/1108),節(jié)約自來水301m3/d,減少污水排放314m3/d(1108-794),經(jīng)測(cè)算平均每月節(jié)約用水9030m3,數(shù)據(jù)表明了污水循環(huán)利用系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。同時(shí)變頻調(diào)速技術(shù)為污水循環(huán)利用系統(tǒng)提供了技術(shù)支持,利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)水泵轉(zhuǎn)速由變頻器控制,調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)壓力控制的技術(shù)方案科學(xué)合理、技術(shù)先進(jìn)、功能完善、控制簡(jiǎn)單、操作方便、手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)切換容易、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、有較好的應(yīng)用前景,同時(shí)對(duì)相關(guān)領(lǐng)域自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有很好的借鑒和幫助意義。

審核編輯 :李倩

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原文標(biāo)題:應(yīng)用案例 | 變頻技術(shù)對(duì)污水循環(huán)利用的應(yīng)用

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    行業(yè)背景 隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快,污水處理廠作為環(huán)?;A(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,其運(yùn)營效率和管理水平直接關(guān)系到水資源的循環(huán)利用和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。然而,污水泵站作為重要的一環(huán),卻受限于人工監(jiān)控
    的頭像 發(fā)表于 09-05 15:34 ?317次閱讀
    <b class='flag-5'>污水</b>處理廠泵站數(shù)據(jù)采集監(jiān)控管理系統(tǒng)解決方案

    為什么要進(jìn)行污水管網(wǎng)流量監(jiān)測(cè)

    污水管網(wǎng)流量監(jiān)測(cè)作為城市水環(huán)境管理的重要一環(huán),其作用和意義不可小覷。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污水流量,我們可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決污水排放中的異常問題,保障城市環(huán)境的健康與穩(wěn)定。隨著科技的進(jìn)步和監(jiān)測(cè)技術(shù)
    的頭像 發(fā)表于 09-04 10:37 ?298次閱讀

    污水提升泵站智能監(jiān)控方案

    、故障率高及能耗大等問題。因此,引入智能監(jiān)控方案成為提升泵站運(yùn)行效率、保障城市排水安全的重要手段。 一、方案概述 污水提升泵站智能監(jiān)控方案,專門為污水處理而設(shè)計(jì),旨在通過集成現(xiàn)代信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)
    的頭像 發(fā)表于 08-02 16:36 ?333次閱讀

    污水泵站PLC控制程序遠(yuǎn)程上下載如何實(shí)現(xiàn)?

    在一個(gè)污水泵站,采用可編程邏輯控制器PLC進(jìn)行自動(dòng)化控制。其中有一個(gè)污水池由兩臺(tái)污水泵實(shí)現(xiàn)對(duì)其污水的排放處理。兩臺(tái)排污泵定時(shí)循環(huán)工作,當(dāng)某一
    的頭像 發(fā)表于 07-11 15:33 ?338次閱讀
    <b class='flag-5'>污水</b>泵站PLC控制程序遠(yuǎn)程上下載如何實(shí)現(xiàn)?

    智慧污水井物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控案例

    智慧污水井物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控案例 在當(dāng)今數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮中,智慧水務(wù)已成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。其中,基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧污水井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以其高效、精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的特性,在提升污水
    的頭像 發(fā)表于 04-12 15:37 ?611次閱讀
    智慧<b class='flag-5'>污水</b>井物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控案例

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