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來源：http://www.xamz.com.cn/發(fā)布時間：2019年11月27日
本文針對污水處理泵類設(shè)備存在著工頻運(yùn)行閥門控制流量的運(yùn)行方式造成電能、設(shè)備與材料浪費(fèi)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，采取科學(xué)的方式進(jìn)行技術(shù)改造。應(yīng)用變頻控制設(shè)備、軟啟動控制器與可編程序控制器和組態(tài)王軟件有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)智能化自動控制功能，替代現(xiàn)有的繼電控制，提高電能利用率以及降低操作人員的勞動強(qiáng)度。
1現(xiàn)狀分析研究
污水處理設(shè)備設(shè)施自投入運(yùn)行以來，負(fù)荷大都在22千瓦以上，設(shè)備共計27臺，其中有20臺未使用變頻器，系統(tǒng)采用工頻定速全電壓運(yùn)行。根據(jù)水處理工藝要求，水泵流量需要不斷調(diào)整，可現(xiàn)有繼電控制方式緊靠調(diào)節(jié)閥門開度來控制流量。閥門開度小時會導(dǎo)致：節(jié)流間隙小，流速大，沖刷嚴(yán)重，閥的壽命降低。流速、壓力變化過激時，會導(dǎo)致閥門穩(wěn)定性差，甚至沖產(chǎn)生震蕩。開度過小時，有損閥芯密封。管路和閥門的密封性能差或遭到破壞，會出現(xiàn)泄漏，維護(hù)量增加，經(jīng)濟(jì)性降低。同時有些閥不適合小開度工作，開度小時，會發(fā)生跳開現(xiàn)象，無法準(zhǔn)備控制流量。由于水泵平時均是全電壓運(yùn)行，電能浪費(fèi)尤為嚴(yán)重，每年僅電費(fèi)消耗就65萬元。2012年以來我們進(jìn)行了大量的泵類變頻改造。通過調(diào)整電動機(jī)電源頻率，調(diào)整電機(jī)即水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)給水流量和水泵揚(yáng)程的目的。取代因環(huán)境所造成的較高故障率的閥門控制方式。節(jié)能20%～60%，降低設(shè)備磨損，減少備品備件的投資，提高控制精度，延長設(shè)備使用壽命。
2控制分析
2.1通用變頻器的基本工作原理
變頻器是把電壓、頻率固定的交流電變換成電壓、頻率可調(diào)的交流電的變換器。
工頻電網(wǎng)的對稱三相正弦交流電接入變頻器的輸入端，經(jīng)過不可控整流或可控整流環(huán)節(jié)變換為直流電。通過控制電路來控制逆變器的輸出，從而改變了變頻器的輸出電壓與頻率達(dá)到調(diào)整電機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速的目的。
2.2異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理
異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n、電源頻率f、電機(jī)轉(zhuǎn)差率s、電機(jī)磁極對數(shù)p，參數(shù)關(guān)系：n=60f（1-s）/p。對于成品電機(jī)，其極對數(shù)p已確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，改變輸入電源的頻率可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到異步電動機(jī)調(diào)速的目的。變頻器是通過改變電源的頻率f來改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速的，從而實現(xiàn)電動機(jī)節(jié)能降耗。
2.3水泵變頻控制特點(diǎn)
水泵流量Q與轉(zhuǎn)速n關(guān)系：Q1/Q2=n1/n2；電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率關(guān)系：n=60f（1-s）/p；揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速n關(guān)系：H1/H2=（n1/n2）2；功率P與轉(zhuǎn)速關(guān)系：P1/P2=（n1/n2）3；由此以上關(guān)系可看出流量與頻率成正比，揚(yáng)程與頻率的二次方成正比。因此改變電動機(jī)電源頻率，可改變電機(jī)即水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)給水流量和水泵揚(yáng)程的目的。
2.4水泵調(diào)速的節(jié)電原理
采用交流變頻技術(shù)控制水泵的運(yùn)行，是目前節(jié)能改造的有效途徑之一。從水泵調(diào)速揚(yáng)程特性曲線可以看出：用閥門控制時，當(dāng)流量要求從Q減小Q1時，必須關(guān)小閥門，這時閥門的摩擦阻力變大，則阻力曲線從R移到R1，揚(yáng)程從H0上升到H1，運(yùn)行工況點(diǎn)從A移到B點(diǎn)。用調(diào)速控制時，當(dāng)流量要求從Q減小Q1時，由于阻力曲線R不變，泵的特性取決于轉(zhuǎn)速。如果把轉(zhuǎn)速從N100降至N80，運(yùn)行工況從A移到C點(diǎn)，揚(yáng)程從H0降至H2。特性曲線公式：P=QHr/102η，ΔP=Q1（H1-H2）r/102η，用閥門控制流量時，有ΔP功率被損耗浪費(fèi)掉了，且隨閥門不斷關(guān)小，這個損耗還要增加。而用轉(zhuǎn)速控制時，根據(jù)流量、揚(yáng)程、功率、轉(zhuǎn)速的關(guān)系，功率與轉(zhuǎn)速成3次方的關(guān)系下降。如果不用關(guān)小閥門的方式，而是把電機(jī)轉(zhuǎn)速降下來，那么在同樣流量的情況下，原來消耗在閥門的功率就可以全避免。用變頻器調(diào)速的方法來減少水泵流量進(jìn)行節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。
2.5污泥回流泵繼電控制
污泥回流泵改造前采用工頻定速全壓運(yùn)行，流量緊靠調(diào)節(jié)閥門開度來控制，閥門開度小時會導(dǎo)致：節(jié)流間隙小，流速大，沖刷嚴(yán)重，閥的壽命降低。流速、壓力變化過激時，會導(dǎo)致閥門穩(wěn)定性差，甚至沖產(chǎn)生震蕩。開度過小時，有損閥芯密封。管路和閥門的密封性能差或遭到破壞，會出現(xiàn)泄漏，維護(hù)量增加，經(jīng)濟(jì)性降低。同時有些閥不適合小開度工作，開度小時，會發(fā)生跳開現(xiàn)象，無法準(zhǔn)備控制流量。由于水泵平時均是全電壓運(yùn)行，電能浪費(fèi)尤為嚴(yán)重。2012年以來我們進(jìn)行了大量的泵類變頻改造。通過調(diào)整電動機(jī)電源頻率，調(diào)整電機(jī)即水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)給水流量和水泵揚(yáng)程的目的。取代因環(huán)境所造成的較高故障率的閥門控制方式。節(jié)能20%～60%，降低設(shè)備磨損，減少備品備件的投資，提高控制精度，延長設(shè)備使用壽命。
污泥回流泵采用PLC可編程控制器集中繼電控制與手動控制和遠(yuǎn)方控制相結(jié)合，全壓運(yùn)行，由閥門控制流量。
2.6軟起動器（晶閘管）的工作原理及主要特點(diǎn)
軟起動器的工作原理是在主回路的每一相串接一個雙向大功率晶閘管或兩個反并聯(lián)單向大功率晶閘管作為電子開關(guān)調(diào)壓元件，通過軟起動器的中中央控制器（單片機(jī)），控制其觸發(fā)延遲角（α）來改變晶閘管的導(dǎo)通時刻，實現(xiàn)輸出電壓的平穩(wěn)升降和主回路的無觸點(diǎn)通斷，從而改變了加到定子繞組的三相平均電壓的大小。整個起動和停止過程是在數(shù)字化程序軟件控制下自動進(jìn)行，實現(xiàn)了電動機(jī)的無級平滑啟動。因此，軟起動器具備了很強(qiáng)的功能和靈活性，可根據(jù)負(fù)載的需要選擇不同的參數(shù)設(shè)定。
3技術(shù)改造方案
污水處理有許多泵類設(shè)備，節(jié)能潛力大，泵類設(shè)備在礦井水處理系統(tǒng)中起到關(guān)鍵的作用。根據(jù)現(xiàn)在的繼電控制系統(tǒng)選擇合適的變頻改造方案，下面針對具體設(shè)備案例簡單介紹改造過程。
3.1污泥回流泵變頻控制 為節(jié)能降耗的需要，隨對其進(jìn)行了變頻改造。選用ABB系列變頻器ACS510-01-157A-4一臺，塑料外殼式斷路器DZ20Y-100/330040A一個，歐姆龍小型繼電器AC220V一個。
為了節(jié)約資金和降低操作人員的工作量，提高可操作性，同時又保證控制系統(tǒng)的完整性，保留了原有的各種控制功能。由于污泥回流流量在處理工藝中相對比較固定，采取通過人為的從人機(jī)界面中設(shè)定所需頻率。
變頻控制改造后，由于頻率、轉(zhuǎn)速、流量存在一定的關(guān)系，可通過調(diào)頻率來改變轉(zhuǎn)速，從而改變流量，保證了系統(tǒng)以穩(wěn)定的流量平穩(wěn)運(yùn)行。閥門基本可處于全開狀態(tài)，杜絕了堵塞現(xiàn)象。系統(tǒng)正常運(yùn)行以來，運(yùn)行穩(wěn)定，大大降低了維修量。
3.2反沖洗泵軟起動控制
根據(jù)具體設(shè)備的運(yùn)行工藝要求，對于不適宜變頻調(diào)速的反沖洗水泵采用了軟啟動控制器。它具有體積小、重量輕、控制方便且精度高，是一種集電動機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的電動機(jī)控制裝置。軟啟動器的應(yīng)用降低了電能的消耗與維修操作人員的勞動強(qiáng)度。
污水處理站有2臺55kw反沖洗水泵，1臺工作1臺備用。在電機(jī)運(yùn)行負(fù)載功率在80%以上時，選用軟啟動器是最好、最實用、最省錢的。由于該負(fù)荷為水泵類且在水處理工藝中運(yùn)行次數(shù)及時間較少，所以采用性價比較優(yōu)的ABBPSS85/147-500L型軟啟動器。塑料外殼式斷路器DZ20Y-100/3300100A。正常運(yùn)行以來，基本免于維護(hù)。
使用軟啟動器啟動電機(jī)時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機(jī)逐漸加速，直至晶閘管全導(dǎo)通，電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機(jī)到達(dá)額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代完成任務(wù)的晶閘管，為電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供正常額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時提供停車功能，軟停車和軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。
根據(jù)負(fù)載特性、電源容量及原理圖的控制要求設(shè)定技術(shù)參數(shù)，啟動時電壓提升時間為6S；選擇初始電壓為40%；因為我們采用的是電動機(jī)外接的方式，所以將連接選擇開關(guān)S1置于外接位置上。然后進(jìn)行設(shè)備啟動試驗，當(dāng)按下啟動按鈕后電動機(jī)開始啟動運(yùn)行，經(jīng)過6S的電壓提升時間，旁路接觸器閉合電動機(jī)全壓運(yùn)行。檢查發(fā)現(xiàn)軟起動器故障信息指示燈點(diǎn)亮，按下停止按鈕后電動機(jī)正常停車。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)軟起動器停止時電壓下降的速度設(shè)定在5S，根據(jù)原理圖分析在軟起動器全壓切換時旁路接觸器給軟起動器停止信號后直接切斷了軟起動器的負(fù)荷，軟起動器則認(rèn)為電動機(jī)故障。將此參數(shù)設(shè)定為0S后故障排除，設(shè)備正常啟動運(yùn)行。由此可見在軟起動器使用過程中應(yīng)仔細(xì)分析控制環(huán)境因素，做到參數(shù)設(shè)定準(zhǔn)確方可正常使用。
由于電機(jī)啟動特性，電機(jī)直接連接供電系統(tǒng)啟動（硬啟動），將會產(chǎn)生高達(dá)電機(jī)額定電流5-7倍的浪涌（沖擊）電流，使得供電系統(tǒng)和串聯(lián)的開關(guān)設(shè)備過載。直接啟動也會產(chǎn)生較高的峰值轉(zhuǎn)矩。沖擊電流不但會對驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)生沖擊，也會使機(jī)械裝置受損，還會影響接在同一電網(wǎng)的其他電氣設(shè)備正常工作。
軟啟動器在電機(jī)啟動時通過改變加在電機(jī)上的電源電壓，以減少啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)電動機(jī)的軟起。軟啟動的限流特性可有效限值沖擊電流，避免不必要的沖擊力矩以及對配電電網(wǎng)的電流沖擊，有效地減少線路刀閘和接觸器的誤觸發(fā)動作；對頻繁啟停的電動機(jī)，可有效控制電動機(jī)的溫升，大大延長電動機(jī)的壽命。因此軟啟動器既能改變電動機(jī)的啟動特性保護(hù)拖動系統(tǒng)，更能保護(hù)電動機(jī)可靠啟動，又能降低啟動沖擊。
3.3提高系統(tǒng)穩(wěn)定性
為了進(jìn)一步提高自動化程度以及系統(tǒng)穩(wěn)定性，重新做了信號傳輸線的抗干擾處理，更換了部分抗干擾能力差的液位變送器，并對原有PLC程序進(jìn)行了修改、完善、寫入、調(diào)試。
4結(jié)語
污水處理設(shè)備大都是高能耗設(shè)備設(shè)施，高能耗設(shè)備設(shè)施造成了污水處理成本高，因此，采用變頻、軟啟動控制技術(shù)對污水處理設(shè)備設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造是必然趨勢。
變頻器與軟起動器的應(yīng)用減小了對設(shè)備的沖擊，維護(hù)和維修量也跟隨降低，運(yùn)行成本大大降低，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。該項目的實施順應(yīng)了節(jié)能降耗的企業(yè)之本，對全礦的推廣有著十分重要的意義。
經(jīng)濟(jì)效益和社會效益：水處理成本包括設(shè)備折舊、材料消耗、人工工資、藥品消耗、電能消耗，其中電能消耗所占比例最大，所以機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行工況尤為重要。項目實施后，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。
經(jīng)濟(jì)效益：該項目自2014年10月底實施至2016年3月底結(jié)束。從日常運(yùn)行記錄表上可以看出，同期電耗每月節(jié)約近1.6萬kW.h電量，全年節(jié)約近19萬kW.h電量，按0.6元/kW.h，全年將節(jié)約電費(fèi)19×0.6=11.4萬元。同時，機(jī)電設(shè)備運(yùn)行工況的改善降低了維修維護(hù)量和材料的消耗，產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益也是十分可觀的。
社會效益：節(jié)約了電能資源，改變了水處理行業(yè)的高耗能形象。促進(jìn)了礦井節(jié)能減排的奮斗目標(biāo)，為我礦噸煤成本的進(jìn)一步降低做出了貢獻(xiàn)；降低了震動和噪聲，降低了職工勞動強(qiáng)度，改善了職工工作環(huán)境，進(jìn)一步體現(xiàn)了以人為本的企業(yè)理念。
1現(xiàn)狀分析研究
污水處理設(shè)備設(shè)施自投入運(yùn)行以來，負(fù)荷大都在22千瓦以上，設(shè)備共計27臺，其中有20臺未使用變頻器，系統(tǒng)采用工頻定速全電壓運(yùn)行。根據(jù)水處理工藝要求，水泵流量需要不斷調(diào)整，可現(xiàn)有繼電控制方式緊靠調(diào)節(jié)閥門開度來控制流量。閥門開度小時會導(dǎo)致：節(jié)流間隙小，流速大，沖刷嚴(yán)重，閥的壽命降低。流速、壓力變化過激時，會導(dǎo)致閥門穩(wěn)定性差，甚至沖產(chǎn)生震蕩。開度過小時，有損閥芯密封。管路和閥門的密封性能差或遭到破壞，會出現(xiàn)泄漏，維護(hù)量增加，經(jīng)濟(jì)性降低。同時有些閥不適合小開度工作，開度小時，會發(fā)生跳開現(xiàn)象，無法準(zhǔn)備控制流量。由于水泵平時均是全電壓運(yùn)行，電能浪費(fèi)尤為嚴(yán)重，每年僅電費(fèi)消耗就65萬元。2012年以來我們進(jìn)行了大量的泵類變頻改造。通過調(diào)整電動機(jī)電源頻率，調(diào)整電機(jī)即水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)給水流量和水泵揚(yáng)程的目的。取代因環(huán)境所造成的較高故障率的閥門控制方式。節(jié)能20%～60%，降低設(shè)備磨損，減少備品備件的投資，提高控制精度，延長設(shè)備使用壽命。
2控制分析
2.1通用變頻器的基本工作原理
變頻器是把電壓、頻率固定的交流電變換成電壓、頻率可調(diào)的交流電的變換器。
工頻電網(wǎng)的對稱三相正弦交流電接入變頻器的輸入端，經(jīng)過不可控整流或可控整流環(huán)節(jié)變換為直流電。通過控制電路來控制逆變器的輸出，從而改變了變頻器的輸出電壓與頻率達(dá)到調(diào)整電機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速的目的。
2.2異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理
異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n、電源頻率f、電機(jī)轉(zhuǎn)差率s、電機(jī)磁極對數(shù)p，參數(shù)關(guān)系：n=60f（1-s）/p。對于成品電機(jī)，其極對數(shù)p已確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，改變輸入電源的頻率可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到異步電動機(jī)調(diào)速的目的。變頻器是通過改變電源的頻率f來改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速的，從而實現(xiàn)電動機(jī)節(jié)能降耗。
2.3水泵變頻控制特點(diǎn)
水泵流量Q與轉(zhuǎn)速n關(guān)系：Q1/Q2=n1/n2；電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率關(guān)系：n=60f（1-s）/p；揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速n關(guān)系：H1/H2=（n1/n2）2；功率P與轉(zhuǎn)速關(guān)系：P1/P2=（n1/n2）3；由此以上關(guān)系可看出流量與頻率成正比，揚(yáng)程與頻率的二次方成正比。因此改變電動機(jī)電源頻率，可改變電機(jī)即水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)給水流量和水泵揚(yáng)程的目的。
2.4水泵調(diào)速的節(jié)電原理
采用交流變頻技術(shù)控制水泵的運(yùn)行，是目前節(jié)能改造的有效途徑之一。從水泵調(diào)速揚(yáng)程特性曲線可以看出：用閥門控制時，當(dāng)流量要求從Q減小Q1時，必須關(guān)小閥門，這時閥門的摩擦阻力變大，則阻力曲線從R移到R1，揚(yáng)程從H0上升到H1，運(yùn)行工況點(diǎn)從A移到B點(diǎn)。用調(diào)速控制時，當(dāng)流量要求從Q減小Q1時，由于阻力曲線R不變，泵的特性取決于轉(zhuǎn)速。如果把轉(zhuǎn)速從N100降至N80，運(yùn)行工況從A移到C點(diǎn)，揚(yáng)程從H0降至H2。特性曲線公式：P=QHr/102η，ΔP=Q1（H1-H2）r/102η，用閥門控制流量時，有ΔP功率被損耗浪費(fèi)掉了，且隨閥門不斷關(guān)小，這個損耗還要增加。而用轉(zhuǎn)速控制時，根據(jù)流量、揚(yáng)程、功率、轉(zhuǎn)速的關(guān)系，功率與轉(zhuǎn)速成3次方的關(guān)系下降。如果不用關(guān)小閥門的方式，而是把電機(jī)轉(zhuǎn)速降下來，那么在同樣流量的情況下，原來消耗在閥門的功率就可以全避免。用變頻器調(diào)速的方法來減少水泵流量進(jìn)行節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。
2.5污泥回流泵繼電控制
污泥回流泵改造前采用工頻定速全壓運(yùn)行，流量緊靠調(diào)節(jié)閥門開度來控制，閥門開度小時會導(dǎo)致：節(jié)流間隙小，流速大，沖刷嚴(yán)重，閥的壽命降低。流速、壓力變化過激時，會導(dǎo)致閥門穩(wěn)定性差，甚至沖產(chǎn)生震蕩。開度過小時，有損閥芯密封。管路和閥門的密封性能差或遭到破壞，會出現(xiàn)泄漏，維護(hù)量增加，經(jīng)濟(jì)性降低。同時有些閥不適合小開度工作，開度小時，會發(fā)生跳開現(xiàn)象，無法準(zhǔn)備控制流量。由于水泵平時均是全電壓運(yùn)行，電能浪費(fèi)尤為嚴(yán)重。2012年以來我們進(jìn)行了大量的泵類變頻改造。通過調(diào)整電動機(jī)電源頻率，調(diào)整電機(jī)即水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)給水流量和水泵揚(yáng)程的目的。取代因環(huán)境所造成的較高故障率的閥門控制方式。節(jié)能20%～60%，降低設(shè)備磨損，減少備品備件的投資，提高控制精度，延長設(shè)備使用壽命。
污泥回流泵采用PLC可編程控制器集中繼電控制與手動控制和遠(yuǎn)方控制相結(jié)合，全壓運(yùn)行，由閥門控制流量。
2.6軟起動器（晶閘管）的工作原理及主要特點(diǎn)
軟起動器的工作原理是在主回路的每一相串接一個雙向大功率晶閘管或兩個反并聯(lián)單向大功率晶閘管作為電子開關(guān)調(diào)壓元件，通過軟起動器的中中央控制器（單片機(jī)），控制其觸發(fā)延遲角（α）來改變晶閘管的導(dǎo)通時刻，實現(xiàn)輸出電壓的平穩(wěn)升降和主回路的無觸點(diǎn)通斷，從而改變了加到定子繞組的三相平均電壓的大小。整個起動和停止過程是在數(shù)字化程序軟件控制下自動進(jìn)行，實現(xiàn)了電動機(jī)的無級平滑啟動。因此，軟起動器具備了很強(qiáng)的功能和靈活性，可根據(jù)負(fù)載的需要選擇不同的參數(shù)設(shè)定。
3技術(shù)改造方案
污水處理有許多泵類設(shè)備，節(jié)能潛力大，泵類設(shè)備在礦井水處理系統(tǒng)中起到關(guān)鍵的作用。根據(jù)現(xiàn)在的繼電控制系統(tǒng)選擇合適的變頻改造方案，下面針對具體設(shè)備案例簡單介紹改造過程。
3.1污泥回流泵變頻控制 為節(jié)能降耗的需要，隨對其進(jìn)行了變頻改造。選用ABB系列變頻器ACS510-01-157A-4一臺，塑料外殼式斷路器DZ20Y-100/330040A一個，歐姆龍小型繼電器AC220V一個。
為了節(jié)約資金和降低操作人員的工作量，提高可操作性，同時又保證控制系統(tǒng)的完整性，保留了原有的各種控制功能。由于污泥回流流量在處理工藝中相對比較固定，采取通過人為的從人機(jī)界面中設(shè)定所需頻率。
變頻控制改造后，由于頻率、轉(zhuǎn)速、流量存在一定的關(guān)系，可通過調(diào)頻率來改變轉(zhuǎn)速，從而改變流量，保證了系統(tǒng)以穩(wěn)定的流量平穩(wěn)運(yùn)行。閥門基本可處于全開狀態(tài)，杜絕了堵塞現(xiàn)象。系統(tǒng)正常運(yùn)行以來，運(yùn)行穩(wěn)定，大大降低了維修量。
3.2反沖洗泵軟起動控制
根據(jù)具體設(shè)備的運(yùn)行工藝要求，對于不適宜變頻調(diào)速的反沖洗水泵采用了軟啟動控制器。它具有體積小、重量輕、控制方便且精度高，是一種集電動機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的電動機(jī)控制裝置。軟啟動器的應(yīng)用降低了電能的消耗與維修操作人員的勞動強(qiáng)度。
污水處理站有2臺55kw反沖洗水泵，1臺工作1臺備用。在電機(jī)運(yùn)行負(fù)載功率在80%以上時，選用軟啟動器是最好、最實用、最省錢的。由于該負(fù)荷為水泵類且在水處理工藝中運(yùn)行次數(shù)及時間較少，所以采用性價比較優(yōu)的ABBPSS85/147-500L型軟啟動器。塑料外殼式斷路器DZ20Y-100/3300100A。正常運(yùn)行以來，基本免于維護(hù)。
使用軟啟動器啟動電機(jī)時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機(jī)逐漸加速，直至晶閘管全導(dǎo)通，電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機(jī)到達(dá)額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代完成任務(wù)的晶閘管，為電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供正常額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時提供停車功能，軟停車和軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。
根據(jù)負(fù)載特性、電源容量及原理圖的控制要求設(shè)定技術(shù)參數(shù)，啟動時電壓提升時間為6S；選擇初始電壓為40%；因為我們采用的是電動機(jī)外接的方式，所以將連接選擇開關(guān)S1置于外接位置上。然后進(jìn)行設(shè)備啟動試驗，當(dāng)按下啟動按鈕后電動機(jī)開始啟動運(yùn)行，經(jīng)過6S的電壓提升時間，旁路接觸器閉合電動機(jī)全壓運(yùn)行。檢查發(fā)現(xiàn)軟起動器故障信息指示燈點(diǎn)亮，按下停止按鈕后電動機(jī)正常停車。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)軟起動器停止時電壓下降的速度設(shè)定在5S，根據(jù)原理圖分析在軟起動器全壓切換時旁路接觸器給軟起動器停止信號后直接切斷了軟起動器的負(fù)荷，軟起動器則認(rèn)為電動機(jī)故障。將此參數(shù)設(shè)定為0S后故障排除，設(shè)備正常啟動運(yùn)行。由此可見在軟起動器使用過程中應(yīng)仔細(xì)分析控制環(huán)境因素，做到參數(shù)設(shè)定準(zhǔn)確方可正常使用。
由于電機(jī)啟動特性，電機(jī)直接連接供電系統(tǒng)啟動（硬啟動），將會產(chǎn)生高達(dá)電機(jī)額定電流5-7倍的浪涌（沖擊）電流，使得供電系統(tǒng)和串聯(lián)的開關(guān)設(shè)備過載。直接啟動也會產(chǎn)生較高的峰值轉(zhuǎn)矩。沖擊電流不但會對驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)生沖擊，也會使機(jī)械裝置受損，還會影響接在同一電網(wǎng)的其他電氣設(shè)備正常工作。
軟啟動器在電機(jī)啟動時通過改變加在電機(jī)上的電源電壓，以減少啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)電動機(jī)的軟起。軟啟動的限流特性可有效限值沖擊電流，避免不必要的沖擊力矩以及對配電電網(wǎng)的電流沖擊，有效地減少線路刀閘和接觸器的誤觸發(fā)動作；對頻繁啟停的電動機(jī)，可有效控制電動機(jī)的溫升，大大延長電動機(jī)的壽命。因此軟啟動器既能改變電動機(jī)的啟動特性保護(hù)拖動系統(tǒng)，更能保護(hù)電動機(jī)可靠啟動，又能降低啟動沖擊。
3.3提高系統(tǒng)穩(wěn)定性
為了進(jìn)一步提高自動化程度以及系統(tǒng)穩(wěn)定性，重新做了信號傳輸線的抗干擾處理，更換了部分抗干擾能力差的液位變送器，并對原有PLC程序進(jìn)行了修改、完善、寫入、調(diào)試。
4結(jié)語
污水處理設(shè)備大都是高能耗設(shè)備設(shè)施，高能耗設(shè)備設(shè)施造成了污水處理成本高，因此，采用變頻、軟啟動控制技術(shù)對污水處理設(shè)備設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造是必然趨勢。
變頻器與軟起動器的應(yīng)用減小了對設(shè)備的沖擊，維護(hù)和維修量也跟隨降低，運(yùn)行成本大大降低，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。該項目的實施順應(yīng)了節(jié)能降耗的企業(yè)之本，對全礦的推廣有著十分重要的意義。
經(jīng)濟(jì)效益和社會效益：水處理成本包括設(shè)備折舊、材料消耗、人工工資、藥品消耗、電能消耗，其中電能消耗所占比例最大，所以機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行工況尤為重要。項目實施后，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。
經(jīng)濟(jì)效益：該項目自2014年10月底實施至2016年3月底結(jié)束。從日常運(yùn)行記錄表上可以看出，同期電耗每月節(jié)約近1.6萬kW.h電量，全年節(jié)約近19萬kW.h電量，按0.6元/kW.h，全年將節(jié)約電費(fèi)19×0.6=11.4萬元。同時，機(jī)電設(shè)備運(yùn)行工況的改善降低了維修維護(hù)量和材料的消耗，產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益也是十分可觀的。
社會效益：節(jié)約了電能資源，改變了水處理行業(yè)的高耗能形象。促進(jìn)了礦井節(jié)能減排的奮斗目標(biāo)，為我礦噸煤成本的進(jìn)一步降低做出了貢獻(xiàn)；降低了震動和噪聲，降低了職工勞動強(qiáng)度，改善了職工工作環(huán)境，進(jìn)一步體現(xiàn)了以人為本的企業(yè)理念。
