多台排污泵的工况管理及变频控制

摘要

当前污水泵站抽排系统主要采用人工值班方式运行，低水位高扬程耗能大，频繁启停泵机对设备老化磨损影响严重，且缺乏预判能力，尤其是进入汛期容易出现污水溢上路面的情况，造成环境污染，甚至引起安全事故等情况。 论文以城市污水泵站及水泵机组为研究对象，针对排污泵站系统排水存在的问题，以西安市污水B泵站为模型，提出了以节能、安全环保为控制目标的变频排污控制方法。分析了污水泵站中污水流量具有不确定性、非线性和滞后性。提出了以节能和安全环保为系统控制目标，以PLC为控制器，变频器为执行机构的智能控制方法。通过对多台泵和泵站的工况管理，采取了一系列减小泵站的耗能方法，主要有优化多台泵组运行，减少扬程，设置变频调速，重点研究了污水泵站中变频调速的节电机理。对泵站液位、流量、来水量等多个参数的协调控制，基本保证恒液位排放，使机组运行于高效率区。论文设计了硬件执行机构和软件运行系统，在污水B泵站进行了运行，获得了实践数据，并对数据进行了采样分析。 通过对改造前后运行对比，与改造前的理论分析相一致，结果表明将变频控制系统应用到采用了工况管理策略的多台泵中方案可行，避免了管网污水从集水井、溢流井外溢，同时比起工频运行估算得出可节电21.9％。将论文提出的泵组优化运行、工况管理策略、变频控制方法，对排污泵站改造管理具有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 当前污水泵站系统控制中存在的问题

1．3 研究多台排污泵的工况管理及变频控制的意义

1．4 国内外相关研究及技术现状

1．5 污水泵站系统控制决策依据

1．6 论文的主要研究内容

1．7 本章小结

第二章 排污水泵的工况分析及调节策略

2．1 排污水泵简介

2．1．1 离心泵的工作原理与构造

2．1．2 轴流泵的工作原理与构造

2．1．3 混流泵

2．2 排污水泵的工况确定

2．2．1 单泵工况点的确定

2．2．2 多台排污水泵并联运行工况确定

2．3 排污泵站运行工况分析

2．4 节能策略的研究

2．4．1 降低扬程，减少泵水耗能

2．4．2 使用变频泵提高排污效率

2．4．3 优化泵机组合

2．5 水泵工况点的调节策略

2．5．1 变速调节

2．5．2 变流调节

2．6 本章小结

第三章 多台排污泵变频控制系统硬件设计

3．1 变频器简介

3．1．1 变频器的工作原理

3．1．2 变频器的基本组成

3．1．3 U／f控制原理

3．1．4 三相异步电机调速后的机械特性

3．2 控制系统的选定

3．2．1 控制元件的工作原理

3．2．2 控制元件基本组成

3．3 变频器与PLC的联机应用

3．3．1 PLC控制变频调速系统的接口类型

3．3．2 PLC与变频器硬件连接时的注意事项

3．4 排污系统的结构设计方案

3．4．1 变频器控制结构流程设计

3．4．2 排污控制系统的组成及原理

3．4．3 变频器节电机理分析

3．5 电路设计

3．6 本章小结

第四章 多台排污泵变频控制系统软件设计及调试

4．1 泵站来水量信息采集

4．1．1 生活污水量和工业废水量采集

4．1．2 降雨量采集

4．2 系统软件设计

4．2．1 软件设计分析

4．3 程序设计

4．3．1 控制系统主程序设计

4．4 PID控制器参数整定

4．4．1 PID控制及其控制算法

4．4．2 变频恒液位排水系统的近似数学模型

4．4．3 PID参数整定

4．5 系统调试及优化

4．5．1 系统调试及优化

4．5．2 关键参数设定

4．6 本章小结

第五章 应用结果及分析

5．1 多台排污泵变频控制节能估算

5．2 系统的优势分析

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文