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變頻控制柜,反沖洗系統(tǒng)
1．現(xiàn)狀及存在問題
在污水處理站中，正常過濾時(shí)，濾料在濾罐內(nèi)
被壓實(shí)；當(dāng)過濾過程完成后，先導(dǎo)通流程，啟動(dòng)反
沖洗泵，濾料被沖起。反沖洗過程中需要控制反沖
洗強(qiáng)度，強(qiáng)度低，達(dá)不到反沖洗效果；強(qiáng)度大，會(huì)
破壞濾層的分布。因此，在反沖洗泵出口匯管設(shè)有
流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥，工藝要求一次濾罐每隔12h要進(jìn)
行一次自動(dòng)反沖洗，二次濾罐每隔24h要進(jìn)行一次
自動(dòng)反沖洗。
反沖洗過程存在以下問題：
(1)工頻啟動(dòng)時(shí)，管道內(nèi)流體經(jīng)歷一個(gè)突然
啟動(dòng)的過程，當(dāng)濾料板結(jié)程度較深時(shí)，容易整體被
頂起，導(dǎo)致濾罐內(nèi)部篩筐、篩板、配水管等部位損
壞，進(jìn)而造成濾料流失。不但出水水質(zhì)較差，而且
要經(jīng)常補(bǔ)充濾料，造成資金浪費(fèi)。
(2)污水處理站內(nèi)的二次濾罐都要進(jìn)行反沖
洗，每個(gè)濾罐在反沖洗過程所表現(xiàn)的流通阻力特性
不盡相同，而過程僅有十多分鐘，反沖洗強(qiáng)度隨時(shí)
間變化的曲線很難把握得當(dāng)。對(duì)于不同的濾罐，工
人僅憑經(jīng)驗(yàn)控制閥門的開度以控制水量及強(qiáng)度，想
達(dá)到良好的反沖洗效果幾乎是不可能的。
2．設(shè)計(jì)控制方案
(1)主電路設(shè)計(jì)。由變頻器、低壓斷路器、
熔斷開關(guān)、接觸器、電抗器等組成主電路。按照工
藝和設(shè)備互備的要求，設(shè)計(jì)的主電路具有工頻／變
頻與工頻／工頻組合方式，滿足了安全和連續(xù)生產(chǎn)
的要求。同時(shí)，使用電抗器可以抑制變頻器產(chǎn)生的
高次諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，防止對(duì)現(xiàn)場(chǎng)敏感電子設(shè)備
的干擾，符合EMC規(guī)范。
(2)控制電路設(shè)計(jì)。由西門子s7—226、PLC
可編程控制器、文本編輯器TD200、繼電器、流量
計(jì)信號(hào)等組成閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制部分�？梢�
實(shí)現(xiàn)本地／遠(yuǎn)程啟�？刂�、工頻／變頻運(yùn)行模式選
擇、自動(dòng)故障檢測(cè)及自動(dòng)／手動(dòng)控制的任務(wù)。當(dāng)工
況改變時(shí)，工人可通過安裝在變頻柜盤面的文本編
輯器TD200更改反沖洗強(qiáng)度、反沖洗運(yùn)行時(shí)間和
上升時(shí)間。變頻運(yùn)行時(shí)PLC通過PID運(yùn)算處理流
量信號(hào)，輸出4～20mA的變頻器頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，
調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變泵的排量和揚(yáng)程，使反沖洗泵滿足工藝上壓力與流量的要求，控制流量與壓力。
PLC在線檢測(cè)交流接觸器的觸點(diǎn)，確保變頻器
在電機(jī)過熱或電機(jī)失速時(shí)可自動(dòng)停止運(yùn)行；在線檢
測(cè)低壓斷路器的觸點(diǎn)，防止變頻器在電源瞬間掉電
的沖擊下而導(dǎo)致變頻器損壞。接觸器互鎖、繼電器
互鎖、PLC內(nèi)部編程互鎖的三級(jí)互鎖保護(hù)確保系統(tǒng)
安全可靠的運(yùn)行；在運(yùn)行期間隨時(shí)監(jiān)測(cè)變頻器、
PLC、低壓電器的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障立即處理并報(bào)
警，緊急情況可以自動(dòng)停運(yùn)，保護(hù)關(guān)鍵設(shè)備的安
全。提供各種信號(hào)及狀態(tài)指示，可直觀地觀察系統(tǒng)
運(yùn)行情況。
3．控制策略及編程思想
(1)安全可靠：由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為惡劣，電
磁干擾嚴(yán)重，而且變頻器及控制柜自身也產(chǎn)生較強(qiáng)
的電磁干擾和高次諧波，因此抗干擾性能和糾錯(cuò)能
力是控制電路的首要指標(biāo)。通過硬件三級(jí)互鎖和
PLC軟件編程相聯(lián)合，有效地提高了系統(tǒng)的安全可
靠性。
(2)冗余設(shè)計(jì)：低壓電器及其它主令開關(guān)等
元器件的電氣與機(jī)械性能畢竟不是絕對(duì)的，因此采
用少量備用電器來完成冗余設(shè)計(jì)。即在主要設(shè)備正
常時(shí)可用幾個(gè)同級(jí)電路完成同級(jí)的控制任務(wù)。設(shè)計(jì)
了變頻器的啟停冗余、變頻器控制冗余、啟動(dòng)機(jī)泵
運(yùn)行冗余。三處冗余電路可確保變頻器非正常時(shí)系
統(tǒng)仍可連續(xù)運(yùn)行，提高系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)率。
(3)故障監(jiān)測(cè)：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)在線檢測(cè)運(yùn)行狀
態(tài)，實(shí)時(shí)處理并報(bào)警。提高了系統(tǒng)的安全可靠性，
并且在系統(tǒng)正常維護(hù)保養(yǎng)時(shí)提供必要的技術(shù)數(shù)據(jù)，
便于故障定位，減輕維護(hù)強(qiáng)度。
4．結(jié)語
目前杏四聯(lián)合站、杏五一聯(lián)合站、杏五二聯(lián)合
站都已使用了該系統(tǒng)。以常用的泵洗核桃殼濾罐為
例，通過應(yīng)用反沖洗變頻調(diào)速控制，不僅能沖洗掉
濾層表面上的油污及雜質(zhì)，而且使濾料內(nèi)層的油污
及雜質(zhì)翻移到濾層表面而隨水沖出，濾料清洗更徹
底，提高了注入水質(zhì)合格率。
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