CN210194856U - 一体化预制泵站节能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种节能控制系统，尤指一种一体化预制泵站节能控制系统，包括泵站筒体，泵站筒体包括泵站侧壁、泵站底座和泵站顶盖，节能控制系统包括水泵机组、管路、控制单元和浮球液位计，控制单元包括智能控制柜和变电设备，智能控制柜内设有变频器、可编程逻辑控制模块、模拟量检测模块和PLC控制电路模块，PLC控制电路模块的信号接收端连接浮球液位计，变频器用于调整水泵机组的运行频率，以匹配最佳运行工况点，可编程逻辑控制模块用于程序的编写，模拟量检测模块用于检测泵站筒体出水端的压力变化，出水端设有压力传感器，该水泵机组通过变频器调速来改变泵站筒体的特性曲线，从而对泵站筒体的运行工况点进行调节，使泵站筒体在高效区运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种节能控制系统，尤指一种一体化预制泵站节能控制系统。
背景技术
随着工业化和城市化的发展，水环境污染、水资源紧缺日益严重，污水处理对加快城市化进程有着重要的意义，传统泵站由于采用混凝土材质，大多数都在现场浇铸，其内部空间的利用率不高，加上设备供应商和土建承包商相互独立，生产过程中使用的配件往往来源于不同厂家或者品牌，不同规格型号或者不同质量标准的零部件容易造成设备的相互匹配度不高，泵站装配后整体稳定性较差，一体化预制泵站是目前应用广泛的污水处理系统，与传统混凝土泵站相比，一体化预制泵站占地面积少，集成度高，安装维修省时省力，传统一体化预制泵站是排出污水的设备，一般有设置有液位计，当到达启泵液位时候，开启水泵，到达停泵液位时候，关闭水泵，在水泵的运行过程中，水泵都是满载荷的开启，不考虑现有工况点下水泵是不是处于最佳的效率，只考虑了排水的性能，这样导致水泵不是在最优的工况点，需要增加排水的能源，导致不能节能运行，并且在一般的设备设计中，设计人员选型都会往大的方向选择，如需要20米扬程，一般会选取到22米扬程，而选择水泵时候，会根据22米的扬程去选择，但是在实际的运行中，只是需要20米的扬程，这样就导致了水泵并不是在最佳的工况点上运行，水泵运行效率较低，无形中增加了水泵的能耗。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型旨在公开一种节能控制系统，尤指一种一体化预制泵站节能控制系统。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一体化预制泵站节能控制系统，所述节能控制系统包括电性连接的泵站装置和控制单元；所述泵站装置包括泵站筒体、检修平台、水泵机组、管路，所述泵站筒体成型为安装检修平台、水泵机组、管路的空腔结构；所述泵站筒体内部中部一体成型有一圈与泵站筒体同轴的环形凸台，其中检修平台固定安装在环形图台上以通过环形凸台支撑固定，所述管路包括汇聚管、压力管路、出水总管和进水总管，其中出水总管、进水总管分别安装在泵站筒体外侧壁的中下方、中上方处，且泵站筒体开设有对应出水总管、进水总管的出水总管出口、进水总管入口；所述出水总管内设置有压力传感器与智能控制柜相连，所述水泵机组设置在泵站筒体底部且连接压力管路，所述压力管路的始端从泵站筒体底部连通至水泵机组上方，其终端于泵站筒体顶部连通至汇聚管；所述控制单元包括电性连接的智能控制柜、变电设备、浮球液位计、液位浮球开关，其中智能控制柜、变电设备安装在泵站筒体外部并通过导线连接至泵站筒体内部，所述浮球液位计外部通过保护管轴套安装后连接在检修平台下方，所述液位浮球开关通过导线吊装式安装在检修平台下方；所述智能控制柜内设有用于调整水泵机组运行频率的变频器、用于程序编写的可编程逻辑控制模块、用于检测泵站筒体出水端压力变化的模拟量检测模块和PLC控制电路模块。
优选地，所述水泵机组包括水泵装置、动力机和传动设备，所述动力机与水泵装置电性连接；所述传动设备为水泵导轨，水泵导轨始端连接检修平台，水泵导轨终端连接水泵装置。
优选地，所述汇聚管与出水总管连通。
优选地，所述压力管路上端部设置有止回阀和调节阀门。
优选地，所述变电设备包括高压配电柜、低压配电柜和变压器。
优选地，所述PLC控制电路模块的信号接收端连接浮球液位计，PLC控制电路模块的控制端连接止回阀和调节阀门。
优选地，泵站筒体由泵站侧壁、泵站底座、泵站顶盖组成，其中泵站底座与泵站侧壁底端焊接连接，泵站顶盖与泵站侧壁顶端焊接连接。
优选地，所述泵站顶盖设有通风管道与外部环境连通。
优选地，所述泵站顶盖设有检修口和安全格栅，所述检修口通过气动弹簧连接有可翻转的盖板，所述检修口下方设有爬梯，所述爬梯下端延伸至泵站筒体底部。
本实用新型的有益效果体现在：本实用新型设计了一体化预制泵站节能控制系统，该水泵机组选用高压变频调节，采用变频调节时，通过变频器对动力机转速进行调整，使水泵装置的流量、扬程等参数发生变化，该节能控制系统能够通过调节水泵扬程和流量参数，提高泵站筒体的运行安全系数和设备的完好率，达到提高泵站设备效率和降低能耗的目的，通过变频调速来改变泵站筒体的特性曲线，从而对泵站筒体的运行工况点进行调节，使泵站筒体在高效区运行，使其更符合节能减排的目标。
附图说明
图1是本实用新型的正面示意图。
图2是本实用新型的俯视剖视图。
图3是本实用新型的水泵装置的单泵特性曲线。
附图标注说明：
1-泵站筒体，2-检修平台，3-泵站侧壁，4-泵站底座，5-泵站顶盖，6-浮球液位计，7-智能控制柜，8-变电设备，9-汇聚管，10-压力管路，11-出水总管，12-进水总管，13-止回阀，14-调节阀门，15-压力传感器，16-水泵装置，17-动力机，18-水泵导轨，19-液位浮球开关。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式：一体化预制泵站节能控制系统，节能控制系统包括电性连接的泵站装置和控制单元；泵站装置包括泵站筒体1、检修平台2、水泵机组、管路，泵站筒体1成型为安装检修平台2、水泵机组、管路的空腔结构；泵站筒体1内部中部一体成型有一圈与泵站筒体1同轴的环形凸台，其中检修平台2固定安装在环形凸台上以通过环形凸台支撑固定，管路包括汇聚管9、压力管路10、出水总管11和进水总管12，其中出水总管11、进水总管12分别安装在泵站筒体1外侧壁的中下方、中上方处，且泵站筒体1开设有对应出水总管11、进水总管12的出水总管出口、进水总管入口；出水总管11内设置有压力传感器15与智能控制柜7相连，水泵机组设置在泵站筒体1底部且连接压力管路10，压力管路10的始端从泵站筒体1底部连通至水泵机组上方，其终端于泵站筒体1顶部连通至汇聚管9，汇聚管9与出水总管11连通；进一步地，压力管路10管段上端部设置有止回阀13和调节阀门14；
控制单元包括电性连接的智能控制柜7、变电设备8、浮球液位计6、液位浮球开关19，其中智能控制柜7、变电设备8安装在泵站筒体1外部并通过导线连接至泵站筒体1内部，浮球液位计6外部通过保护管轴套安装后连接在检修平台2下方，液位浮球开关19通过导线吊装式安装在检修平台2下方，优选地，浮球液位计6可通过法兰安装在检修平台2下方，浮球液位计6的下端延伸至泵站筒体1下部；本实施例中，变电设备8包括高压配电柜、低压配电柜和变压器；智能控制柜7内设有变频器、可编程逻辑控制模块、模拟量检测模块和PLC控制电路模块，PLC控制电路模块的信号接收端连接浮球液位计6，PLC控制电路模块的控制端连接止回阀13和调节阀门14，变频器用于调整水泵机组的运行频率，以匹配泵站装置的最佳运行工况点，可编程逻辑控制模块用于程序的编写，模拟量检测模块用于检测泵站装置出水端的压力变化，浮球液位计6可以监测泵站筒体1的内部水位情况，水位达到一定高度后，液位浮球开关19被触动，同时智能控制柜7控制水泵装置16运行，及时排出污水，使得泵站筒体1底部不易形成污泥淤积，也防止水体积聚导致水位上升而影响泵站筒体1内部的正常运作；
本实施例中，水泵机组包括水泵装置16、动力机17和传动设备，动力机17与水泵装置16电性连接；传动设备为水泵导轨18，水泵导轨18始端连接检修平台2，水泵导轨18终端连接水泵装置16；
进一步地，泵站筒体1由泵站侧壁3、泵站底座4、泵站顶盖5组成，其中泵站底座4与泵站侧壁3底端焊接连接，泵站顶盖5与泵站侧壁3顶端焊接连接，泵站顶盖5设有通风管道与外部环境连通，通过通风管道内的轴流风机将泵站筒体1内部空气与外界新鲜空气进行交换，使泵站筒体1内部具有较好的通风效果，泵站顶盖5设有检修口和安全格栅，检修口通过气动弹簧连接有可翻转的盖板，检修口下方设有爬梯，爬梯下端延伸至泵站筒体1底部，检修人员可通过爬梯到达泵站筒体1内部下部位置进行相应的维修处理工作；
泵站装置在某种工作条件下运行时，除了满足服务对象对水量的要求外,还应选择最适合的运行方式，一般情况下是指最经济的运行方式，工作条件主要是指在未来一定时段内泵站装置的进水位和出水位状态，服务对象的要求则反映在一定时段内所需的提水量，运行方式的经济特性可以用全泵站的效率η表示：
η＝ηp.ηd.ηc.ηb.ηg (1)
式中η、ηp、ηd分别是泵站装置效率、水泵装置16效率以及原动机效率，ηc和ηb分别是传动设备效率和变电设备8效率，ηg是管路和进、出水端的输水效率，泵站装置在实际运行中能够调控的主要是ηd、ηp和ηb，而在本实施例中主要调控是ηp，即水泵装置16效率；
通常情况下，当要求的提水量不超过泵站装置提水能力时，应该选择单位提水量成本最低的工作方式，一定时间内的运行成本应包括能源消耗费、折旧维修费及行政管理扩等,可用下式表示：
式中，F为泵站装置的运行费(元)；P为电能单价(元/KW*h)；γ为水的容重(kg/m3)；Q为t时间内的平均流量(m3/s)；Hj为泵站净扬程(m)；t为运行时间(h)，K为除能耗以外的运行费用(元/小时)；
单位水量的运行费用为F/(3600*Q*t)，用C(元/h)表示，如下式：
C＝0.002723*P*Hj/η+K/(3600*Q) (3)
由式(3)可知，降低运行成本的主要措施是选择最小的Hj/η值，在净扬程Hj变动的情况下，即不能单纯追求在Hj最小的时候工作，也不能单纯使泵站装置的总效率η最大，因为，η除了受设备影响之外，还受Hj的影响，即η还是Hj的函数，对于只限定一定时间内的抽水总量，抽水时间内流量可以变动的抽水站，既要考虑在低扬程时多抽水，高扬程时少抽水，同时也要使设备尽可能的高效率工作，即，使η值尽可能提高；
泵站装置的实际运行工况点由泵站装置本身的特性曲线和管路系统的特性曲线共同决定，两特性曲线的交点便是泵站装置的实际运行工况点，为了使泵站装置运行成本最优化，即单位提水成本最下化，需要对泵站装置的运行工况点进行调节，使泵站装置在高效区运行；由决定泵站装置的实际运行工况点的两个因素可知，要调节运行工况点，可以通过改变泵站装置本身特性曲线或者改变管路特性曲线的方式；
上述提到的通过在管路上安装调节阀门14，通过控制单元改变调节阀门14开度以达到改变管路特性曲线从而调节实际工况点的方法，在一定程度上能调节泵站装置的运行工况点，使泵站装置在较高效区运行，使其符合节能减排的目的，但实际上是通过增加管路水力损失的方法，这种方法简单方便，但是会增加管路损失；本实用新型设计了一体化预制泵站节能控制系统，该水泵机组选用高压变频调节，采用变频调节时，通过模拟量检测模块检测泵站装置出水端的压力变化，使用可编程逻辑控制模块用于程序的编写，通过变频器调整动力机17转速，从而调整水泵机组的运行频率，使水泵装置16的流量、扬程等参数发生变化，以匹配泵站装置的最佳运行工况点，该节能控制系统能够通过调节水泵扬程和流量参数，提高泵站装置的运行安全系数和设备的完好率，达到提高泵站设备效率和降低能耗的目的，通过变频调速来改变泵站装置的特性曲线，从而对泵站装置的运行工况点进行调节，使泵站装置在高效区运行，使其更符合节能减排的目标。
以上，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本实用新型的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一体化预制泵站节能控制系统，其特征在于，所述节能控制系统包括电性连接的泵站装置和控制单元；所述泵站装置包括泵站筒体、检修平台、水泵机组、管路，所述泵站筒体成型为安装检修平台、水泵机组、管路的空腔结构；所述泵站筒体内部中部一体成型有一圈与泵站筒体同轴的环形凸台，其中检修平台固定安装在环形凸台上以通过环形凸台支撑固定，所述管路包括汇聚管、压力管路、出水总管和进水总管，其中出水总管、进水总管分别安装在泵站筒体外侧壁的中下方、中上方处，且泵站筒体开设有对应出水总管、进水总管的出水总管出口、进水总管入口；所述出水总管内设置有压力传感器与智能控制柜相连，所述水泵机组设置在泵站筒体底部且连接压力管路，所述压力管路的始端从泵站筒体底部连通至水泵机组上方，其终端于泵站筒体顶部连通至汇聚管；所述控制单元包括电性连接的智能控制柜、变电设备、浮球液位计、液位浮球开关，其中智能控制柜、变电设备安装在泵站筒体外部并通过导线连接至泵站筒体内部，所述浮球液位计外部通过保护管轴套安装后连接在检修平台下方，所述液位浮球开关通过导线吊装式安装在检修平台下方；所述智能控制柜内设有用于调整水泵机组运行频率的变频器、用于程序编写的可编程逻辑控制模块、用于检测泵站筒体出水端压力变化的模拟量检测模块和PLC控制电路模块。
2.根据权利要求1所述的一体化预制泵站节能控制系统，其特征在于，所述水泵机组包括水泵装置、动力机和传动设备，所述动力机与水泵装置电性连接；所述传动设备为水泵导轨，水泵导轨始端连接检修平台，水泵导轨终端连接水泵装置。
3.根据权利要求1所述的一体化预制泵站节能控制系统，其特征在于，所述汇聚管与出水总管连通。
4.根据权利要求1所述的一体化预制泵站节能控制系统，其特征在于，所述压力管路上端部设置有止回阀和调节阀门。
5.根据权利要求1所述的一体化预制泵站节能控制系统，其特征在于，所述变电设备包括高压配电柜、低压配电柜和变压器。
6.根据权利要求1或4所述的一体化预制泵站节能控制系统，其特征在于，所述PLC控制电路模块的信号接收端连接浮球液位计，PLC控制电路模块的控制端连接止回阀和调节阀门。
7.根据权利要求1所述的一体化预制泵站节能控制系统，其特征在于，泵站筒体由泵站侧壁、泵站底座、泵站顶盖组成，其中泵站底座与泵站侧壁底端焊接连接，泵站顶盖与泵站侧壁顶端焊接连接。
8.根据权利要求7所述的一体化预制泵站节能控制系统，其特征在于，所述泵站顶盖设有通风管道与外部环境连通。
9.根据权利要求7所述的一体化预制泵站节能控制系统，其特征在于，所述泵站顶盖设有检修口和安全格栅，所述检修口通过气动弹簧连接有可翻转的盖板，所述检修口下方设有爬梯，所述爬梯下端延伸至泵站筒体底部。
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