全变速节能优化控制技术在供水企业应用情况介绍.pdfVIP

2010年中国水务信息与自动化应用研讨会 全变速节能优化控制技术在供水企业应用 情况介绍 P张鲜梅，吴瑞岐，赵阳 (太原市自来水公司) 摘要：为实现水厂泵站节能降耗，确保供水安全、可靠、经济运行，建立了全变速智能节能 优化控制系统。该系统在满足用户要求流量和扬程的前提下，通过建模使水泵机组的总轴功率 最小或者考虑电费因素后以总运行费用最小为目标函数，以水泵高效工作区作为约束条件建立 相应的控制函数，其控制系统在运行过程中不断自动进行优化，达到最优控制。 关键词：全变速节能优化控制 我公司是自来水生产及供应的大型国有企业，担负着太原市建成区范围内的城市公共供水任务。 现拥有七座水厂、九座加压站，安装水泵机组100多台套，其中IOOKW以上的水泵机组四十多台套， 是太原市耗能大户之一。在过去的几年中，我公司相关部门围绕机泵、变压器等主要用电设备开展 了一系列的节能降耗工作，从能源计量、用能监测、加装软启动、加装变频器、更换机泵、更换变 压器等多个方面采取了部分措施，取得了一定的节能效果，但在如何利用管网压力的变化调节泵的 转速、管网和阀门的损耗治理、电耗的实时监控和调度、泵的运行状态监控和电能质量提升等方面 还存在着很大的节能降耗空间。 从2007年起，公司决定对所属的主要八座水厂泵站包括兰村水厂、枣沟水厂、五水厂、七水厂、 八水厂、十水厂、三加压站、西山加压站等实施机泵综合节能改造。按照总体规划、分布实施的原 则，实现泵站优化控制，为各个水厂泵站的单台机泵安装节能设备，采用全变频结合智能节能控制 器和节电器的节能优化控制系统方案。 1 系统方案 全变速智能节能优化控制系统是在各水厂泵站水泵机组采用全部变频，在满足用户要求流量和 扬程的前提下，达到能耗最小并使各机泵高效运行，即通过建模，使水泵机组的总轴功率最小或者 考虑电费因素后以总运行费用最小为目标函数，以水泵高效工作区作为约束条件建立相应的控制函 数，其控制系统在运行过程中不断自动进行优化，达到最优控制的一种节能技术。n1 泵站的节能主要体现在运行时间的电耗最小。在工况点流量已知的情况下，可根据泵站的年运 行总功率最小来进行泵站优化配置。 确定变速范围的问题涉及多种因素，必须综合考虑水泵特性、管网特性、用水量变化规律和变 速控制方式等。 全变速控制策略就是对不同季节、不同时段的工况进行分级处理，针对不同的泵型，利用不同 46 生产领域 的模型，调节变速泵达到最佳的节能效果。全变速控制策略通过最小切换次数控制的优化模型，控 制泵组以最小轴功率运行，在满足工况实际需求的情况下，保证了最小功率消耗。乜1 2系统组成 公司全变速节能优化系统由罗克佳华工业公司综合节能柜、智能节电器、优化控制系统等组成， 该系统针对机泵全变频运行工况进行优化，运用现代电力电子技术、电力拖动技术以及计算机控制 技术，集大功率电力电子元件、配电装置、自动控制、人机接口、硬件保护于一体，内嵌罗克佳华 专利控制魔方技术，以大规模数据为基础，采用理论模型、记忆模型、实际值，多模交叉比对、经 验值、记忆值等多重复合计算，可大大提高水泵机组的使用效率，并便于机泵设备的安全使用、管 理及维护。通过采集外界传感器参数(液位、压力、流量、……)，通过智能控制单元进行控制运算， 控制电机转速，最终实现系统节能。 综合节能柜用于优化和简化用户节能控制，取代传统的阀门调节挡板、叶片调节，或单机变频 运行方式，同时还可以达到改善运行环境、平滑加减速、延长电机使用寿命、减少对电网的冲击和 投资等目的。采用先进的功率单元技术，可消除绝大部分谐波电流，实现完美无谐波输出波形。能 使电网和周边用电设备免受谐波干扰。变频器输入功率因数在整个负荷变化范围内保持在0．96以 上。 智能节电控制器，用于采集现场重点参数，包含压力、流量、电能消耗等技术指标并进行计算， 确定局部能耗数据，为控制端接口。 优化控制系统针对整个系统的能耗进行优化计算，协调运算，相对于传统的节能设备具有明显 的优点，系统具有自学习和数据记录功能，控制稳定性更高，故障查询更方便，系统可以自动寻找 最佳控制点。 3 系统功能 (1)增加了电能优化模块，可以防止变