一、 項(xiàng)目設(shè)計(jì)背景
因地制宜,、審時(shí)度勢(shì)地應(yīng)用引入,、試行推廣“四新”技術(shù)，是現(xiàn)代企業(yè)科技進(jìn)步和兩個(gè)效益不斷提高及穩(wěn)步發(fā)展的一項(xiàng)重要途徑和手段,。該項(xiàng)目的增壓泵站是為設(shè)計(jì)能力日產(chǎn)16萬(wàn)噸自來(lái)水廠輸送原水的配套新建工程,，泵站距上游水庫(kù)取水口1.2公里，距下游自來(lái)水生產(chǎn)廠22公里,，選用DN1200MM壓力輸送管,。根據(jù)輸水工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案,，利用地形自然高差和庫(kù)容常水位，自流輸送能力為10萬(wàn)噸/d,，當(dāng)輸送量超過(guò)10萬(wàn)噸/d時(shí),，需通過(guò)增壓泵輸送。該增壓泵站設(shè)計(jì)選用10KV/355KW機(jī)組,，提升揚(yáng)程為13米,，額定流量為7200噸/h，啟動(dòng)方式為液阻降壓?jiǎn)?dòng),，配機(jī)組兩套,，一備一用。
泵站自2002年6月投入試運(yùn)行,。但由于實(shí)際需求輸水總量為10-12萬(wàn)噸/d,，所以只能依靠調(diào)節(jié)出口閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)流量，以保證生產(chǎn)廠的處理平衡的需求,。這不但操作麻煩,、難以控制，而且能源浪費(fèi)大,。同時(shí),，根據(jù)預(yù)測(cè)，在近二,、三年內(nèi)還尚未能達(dá)到16萬(wàn)噸/d的需求量,。鑒此，為了資源的合理利用和能源的節(jié)約,，保證輸水管網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行,，擬考慮安裝變頻調(diào)速裝置，并經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)估,，認(rèn)為是可行的,，于2002年9月籌劃建設(shè)該技改項(xiàng)目。通過(guò)社會(huì)調(diào)查和篩選,，決定選用北京利德華福HARSVERT－A10/30變頻調(diào)速裝置,。
二、 系統(tǒng)方案
1,、 一次結(jié)線方案為一控二手動(dòng)預(yù)置及變頻/液阻啟動(dòng)運(yùn)行方式手動(dòng)預(yù)選模式,；
2、 系統(tǒng)監(jiān)控和操作為本機(jī)（現(xiàn)場(chǎng)）操作和上位計(jì)算機(jī)集控室操作兩種模式,；
3,、 運(yùn)行控制方式是近期為開(kāi)環(huán)控制，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能要求時(shí)，實(shí)行閉環(huán)控制,。
三,、 系統(tǒng)功能及說(shuō)明
通過(guò)變頻器主界面可以進(jìn)行變頻器的功能設(shè)定,、參數(shù)設(shè)定,、實(shí)時(shí)波形顯示、運(yùn)行記錄打印,、故障查詢,。
通過(guò)主界面可對(duì)變頻器直接進(jìn)行啟動(dòng)、設(shè)定運(yùn)行頻率,、停機(jī),、急停和復(fù)位等操作。
2,、 參數(shù)設(shè)置功能設(shè)定：設(shè)置允許和設(shè)置禁止
設(shè)置允許——是用于停機(jī)狀態(tài)下對(duì)變頻器和電機(jī)參數(shù)的設(shè)定,、修改和保存；
設(shè)置禁止——是用于不管變頻器當(dāng)前處于運(yùn)行或停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行設(shè)定參數(shù)查看,，但所作修改和新設(shè)定均無(wú)效,，系統(tǒng)不予保存。
3,、 運(yùn)行方式設(shè)定
用于選擇變頻器開(kāi)環(huán)或閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)方式和遠(yuǎn)控或本控方式的設(shè)定,。
4、 頻率設(shè)定選擇
由計(jì)算機(jī)設(shè)定和模擬設(shè)定兩種方式,，即可通過(guò)主界面或上位機(jī)和接受外部0-10V或4-20MA模擬設(shè)定信號(hào),。
5、 上位機(jī)參數(shù)修改
通過(guò)遠(yuǎn)控/本控開(kāi)關(guān)和配合使用“參數(shù)設(shè)置功能設(shè)定”,，實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)上進(jìn)行設(shè)定和修改參數(shù)有效與否,。
6、 上位機(jī)控制
通過(guò)遠(yuǎn)控/本控開(kāi)關(guān)和配合使用“參數(shù)設(shè)置功能設(shè)定”,，實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)上進(jìn)行啟動(dòng),、停車、急停,、復(fù)位,、設(shè)定運(yùn)行頻率等功能的有效與否。
7,、 遠(yuǎn)程撥號(hào)監(jiān)控
共他計(jì)算機(jī)通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)在遠(yuǎn)程對(duì)變頻器進(jìn)行控制及運(yùn)行情況監(jiān)視,。如果該功能“禁止”，則遠(yuǎn)程撥號(hào)失去對(duì)變頻器的控制權(quán),，僅有對(duì)變頻器運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視的功能,。
8、 模擬輸出
變頻器具備兩個(gè)模擬輸入通道，每個(gè)通道都可以選擇為電流源輸出和電壓輸出,。輸出物理量可分別設(shè)置成頻率,、電流、電壓,、功率,、功率因素、流量,、壓力等量,。
9、 PID調(diào)節(jié)器
用于輸入調(diào)節(jié)器的各項(xiàng)參數(shù),。PID調(diào)節(jié)器的比例系數(shù),、積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)在變頻器運(yùn)行時(shí)都可以實(shí)時(shí)修改,，同時(shí)按下“應(yīng)用”按鈕后,，新參數(shù)立即有效。
10,、 模擬輸入信號(hào)范圍設(shè)定
具有四個(gè)模擬輸入通道,。先從模擬輸入設(shè)置對(duì)話框選定模擬輸入，然后在界面上對(duì)該通道的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,；先設(shè)定通道輸入信號(hào)的信號(hào)源的性質(zhì),，然后設(shè)定傳感器輸出的最大和最小輸出信號(hào)值及其對(duì)應(yīng)的測(cè)量范圍。變頻器可以接收0-20MA或0-10V范圍內(nèi)的任何電流或電壓值模擬信號(hào),。
11,、 參數(shù)設(shè)定
參數(shù)設(shè)定窗口用于設(shè)定變頻器參數(shù)、電機(jī)參數(shù)以及管理參數(shù),，由主界面的參數(shù)設(shè)定按鈕進(jìn)入,。在運(yùn)行過(guò)程中，除了管理參數(shù)修改有效外,，其余參數(shù)僅在停機(jī)時(shí)才能修改,。
在參數(shù)設(shè)定窗口中，變頻器參數(shù),、電機(jī)參數(shù)可按各參數(shù)對(duì)應(yīng)的按鈕,，由彈出的軟件鍵盤(pán)進(jìn)行設(shè)定。參數(shù)修改后,，按“取消”鍵,，則所作修改無(wú)效；按“設(shè)定”鍵,，則保存修改后的參數(shù)值,，系統(tǒng)將按新設(shè)定的參數(shù)運(yùn)行。
12、 恢復(fù)出廠設(shè)定
系統(tǒng)將出廠設(shè)定參數(shù)文件拷貝到當(dāng)前參數(shù)文件,。“確定”后,，系統(tǒng)將按出廠設(shè)定運(yùn)行；“取消”則恢復(fù)原參數(shù)設(shè)置,。
13,、 參數(shù)設(shè)定備份
將當(dāng)前所設(shè)定的參數(shù)作為數(shù)據(jù)文件保存在硬盤(pán)中，以備需要時(shí)方便調(diào)用,。系統(tǒng)總共可保存從save0到save16共17個(gè)備份,。
14、 故障信息查詢
變頻器具有精確的故障定位及查詢功能,。任何情況下都可以通過(guò)故障查詢窗口及時(shí)獲知系統(tǒng)的當(dāng)前狀況及發(fā)生過(guò)的歷次故障信息，包括故障發(fā)生時(shí)間,、原因及位置,。
15、 故障查詢窗口
故障查詢窗口在系統(tǒng)出現(xiàn)重故障時(shí)自動(dòng)彈出,，當(dāng)前的故障處于閃爍狀態(tài),。故障信息包括功率單元、整流變壓器,、電機(jī),、控制器、功率柜冷卻風(fēng)機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)等各個(gè)部分的狀態(tài),。當(dāng)柜門(mén),、UPS、電機(jī),、變壓器,、風(fēng)機(jī)等出現(xiàn)不影響運(yùn)行的輕度故障時(shí)，將在主界面上實(shí)時(shí)顯示,，故障消除時(shí),，顯示也隨之消失。輕度故障不彈出本窗口,。
16,、 故障信息處理
故障查詢窗口對(duì)故障種類及發(fā)生位置作出精確定位后，可以返回后通過(guò)主界面的幫助菜單尋求解決方案,。
17,、 運(yùn)行波形顯示
變頻器利用波形顯示窗口可以實(shí)時(shí)顯示輸入或輸出的電流、電壓波形,，同時(shí)提供輸入輸出的功率和功率因數(shù)計(jì)算值顯示,，并具有通道選擇，波形縮放、波形實(shí)時(shí)顯示及保持功能,。
18,、 運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄
變頻器具有自動(dòng)記錄運(yùn)行參數(shù)的功能。變頻器發(fā)生的每一次操作以及對(duì)應(yīng)時(shí)刻也相應(yīng)記錄在案,。
19,、 運(yùn)行記錄設(shè)定
變頻器運(yùn)行時(shí)自動(dòng)記錄的參數(shù)包括給定頻率、輸出頻率,、輸入電流,、輸出電流、輸入電壓,、輸出電壓,、輸入功率、輸出功率,、輸入功率因數(shù),、輸出功率因數(shù)、實(shí)際壓力,、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間等,。以上所有運(yùn)行參數(shù)連同記錄的時(shí)刻一起同時(shí)被記錄，而與參數(shù)前的選項(xiàng)無(wú)關(guān),。所有記錄的運(yùn)行參數(shù)按文本文件格式存放于工控機(jī)硬盤(pán)之中,，每天作為一個(gè)文件，以日期作為文件名,。
20,、 記錄查看和報(bào)表打印
可根據(jù)需要選擇顯示參數(shù)，沒(méi)有選擇的參數(shù),，系統(tǒng)將不予顯示和打印,。本窗口提供打印的時(shí)間段選擇，顯示該時(shí)間段內(nèi)所記錄的運(yùn)行參數(shù)以便打印輸出,，并可將記錄參數(shù)復(fù)制到軟盤(pán)上,。
21、 遠(yuǎn)程/本機(jī)控制方式
變頻器具有本機(jī)和遠(yuǎn)程控制兩種方式,。當(dāng)選擇“遠(yuǎn)控”時(shí),，可通過(guò)DCS系統(tǒng)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，也可在現(xiàn)場(chǎng)或集中控制室的遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)變頻器進(jìn)行控制,。變頻器主界面相應(yīng)的軟件控制按鈕失效,；當(dāng)選擇“本控”時(shí)，變頻器主界面的軟件控制按鈕生效,，而遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)的控制功能同時(shí)失效,。
22,、 運(yùn)行模式
變頻器具有開(kāi)環(huán)運(yùn)行、閉環(huán)運(yùn)行,、軟啟動(dòng),、正常停機(jī)、急停等多種運(yùn)行模式,。
23,、 報(bào)警和復(fù)位
當(dāng)系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)，提供音響報(bào)警,?？捎?ldquo;報(bào)警解除”按鈕消除報(bào)警的音響。變頻器運(yùn)行時(shí),，“系統(tǒng)復(fù)位”按鈕無(wú)效,。其他情況下，“系統(tǒng)復(fù)位”按鈕可對(duì)工控機(jī)和控制器發(fā)出復(fù)位命令,。
24,、 上位機(jī)監(jiān)控界面
在“遠(yuǎn)控/本控”開(kāi)關(guān)處于“遠(yuǎn)控”位置時(shí)，變頻器不僅可通過(guò)遠(yuǎn)程操作開(kāi)關(guān)按鈕進(jìn)行控制,，還可通過(guò)上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。上位機(jī)可直接對(duì)其實(shí)現(xiàn)起?？刂?、頻率設(shè)定、功能設(shè)定,、電機(jī)參數(shù)設(shè)定,、變頻器參數(shù)設(shè)定、故障查詢,、DA設(shè)定等各種監(jiān)控功能,。上位計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控界面如下：
四、 安裝和試運(yùn)行
該技改項(xiàng)目于2002年10月上旬開(kāi)始安裝調(diào)試,，于10月下旬投入試運(yùn)行,。至今運(yùn)行時(shí)間并不長(zhǎng)，僅僅5個(gè)月左右,。自投入試運(yùn)行至今,，運(yùn)行平穩(wěn)，整個(gè)系統(tǒng)安全,、可靠,、監(jiān)控系統(tǒng)清晰、全面,，操作便捷,，控制自序靈活,。
五、 效益評(píng)估
作為一個(gè)高科技的產(chǎn)品或設(shè)備,，都應(yīng)具有一定的節(jié)能降耗這一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和必備的要素,。而對(duì)某一項(xiàng)技改項(xiàng)目的效益要進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)，應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)十分嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)問(wèn)題,，按貫例應(yīng)申報(bào)項(xiàng)目,，由政府專職權(quán)威部門(mén)經(jīng)過(guò)實(shí)地科學(xué)測(cè)試和各種試驗(yàn)、計(jì)算,、復(fù)核,、審查、確認(rèn)等環(huán)節(jié),。所以我們?cè)诖苏勑б?，講成果，只是對(duì)企業(yè)自身的切身利益而言的效益和評(píng)價(jià),。就此而言,，該系統(tǒng)在未安裝變頻調(diào)速裝置前，輸水量在10-13萬(wàn)噸/d,，按供電部門(mén)計(jì)費(fèi)計(jì)量表計(jì)為準(zhǔn),，其運(yùn)行平均電耗為500kw·h/萬(wàn)噸，而安裝試運(yùn)了變頻調(diào)速裝置后,，輸送水量也為10-13萬(wàn)噸/d,，其運(yùn)行平均電耗為300-320kw·h/萬(wàn)噸。根據(jù)輸水需求預(yù)測(cè),，近兩年內(nèi),，年、日平均輸水量為13萬(wàn)噸和15萬(wàn)噸,。按上述對(duì)比值和預(yù)測(cè)量,，經(jīng)推算，按每萬(wàn)噸180kw·h和120 kw·h計(jì)算,，兩年可節(jié)電量149萬(wàn)kw·h,；若按0.6元/kw·h計(jì)算為89.4萬(wàn)元。也就是說(shuō)兩年內(nèi)能全部收回投入資金,，可見(jiàn)其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯,。同時(shí)，由于該系統(tǒng)的投運(yùn),，提高了供水的可靠性和安全的保證性,。安全、正常,、不間斷的恒壓供水是社會(huì)民眾對(duì)供水行業(yè)服務(wù)質(zhì)量最基本的要求,。所以說(shuō),，該系統(tǒng)的投運(yùn)對(duì)企業(yè)兩個(gè)效益不斷提高可謂是錦上添花。