多台排污泵的工况管理及变频管控

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1、多台排污泵的工况管理及变频管控第一章绪论1.1课题的研究背景城市污水排放系统是由广地域的收水井，地下支、干管网和污水泵站组成的复杂系统，担负着城市的调水、污水排放、防洪排涝的重任。为了加快管道内雨、污水的流速，通过泵站提升加压的方法，提升污水排放到下级排放系统或污水处理厂。因此，一般城镇都有一定数量的污水泵站和排污泵机[1]。图1-1所示为城市污水管网的基本组成。污水泵站的主要任务是：收集并提升区域管网流入的污水，排放到下级污水排放系统或污水处理厂。由于受系统流量、人群因素和天然降水等因素的影响，管网流量波动性、不确定因素大，致使扬程多变。泵站管理控制是要确定泵站中投入运

2、行的机泵数量和水泵转速，使之在污水没有外溢的前提下，达到系统提升污水重力耗能最少[2]。图1-2泵站基本工艺流程框图。由于系统流量与扬程多变，泵站机组的控制目标是确保污水不从溢流井和集水井溢出的条件下，系统提升污水效率最高。同时为排除集水，泵机运行状态必须实现有效控制。当前，城市污水泵站排放系统采用传统的控制方法不能满足工况要求，往往存在液流不稳定，机泵主联轴节嵌条磨损快，寿命短等缺点。随着城市的扩大，旧排水系统扩容的制约因素众多，因此改善污水泵站的输送效率，在不从溢流井和集水井溢出的条件下实现提升污水重力耗能最小具有非常重要的现实意义。以西安市污水B泵站为例，该泵站位于

3、城北环城公园内，承担着收集和输送区域内各类用户生活污水和部分天然降水的任务。1998年设计建成并投入使用，2008年对其高低压配电柜进行改造，目前泵站使用1200HQB-50型7台工频泵运行（六用一备），全部采用软启动开关控制。泵站为半地下式两层结构，底层设有进水井、格栅间、集水池、出水井，上层设有配电室和值班室。其中主要设备有：XHG-2000固液分离机4台、启闭机2台、排污泵7台等。.1.2当前污水泵站系统控制中存在的问题由于污水管网流量来自各类用户排放的废水及部分天然降水，其污水流量受人群行为、降雨，及管路渗漏等不可测因素影响，其波动性、不确定因素严重；特别是遇到暴

4、雨天气时，进入污水管网的水量陡增；此外，管网中的污水流量还受闸、格栅、泵等设备影响，滞后性、非线性严重[3]。长期以来，排污泵站由人工根据集水池液位经验操作运行，缺乏科学合理的调度控制方法，随意性大，因此系统运行不仅具有不确定性、滞后特性和非线性特点，而且能源的消耗浪费非常严重。当前城市污水泵站管网系统存在很多缺陷，污水泵站控制存在的主要问题有：1、国内的污水输送泵站大都采用传统的液位控制，由现场操作人员根据观测到的水池液位对泵机进行启停调度，这与值班人员的责任心和个人素质有很大关系。2、大多数污水泵站泵机依旧采用工频恒速排水，做不到输出流量等于输入流量的最佳工况排水。3

5、、频繁的启动泵机，能源消耗大，设备维护和检修费用较高。..第二章排污水泵的工况分析及调节策略2.1排污水泵简介泵是能量转换的机械，它把动力机的机械能转换（传递）给被抽送的液体，使液体的能量增加，从而达到提升或输送液体的目的。泵是一种通用机械，广泛用于国民经济的各个行业，在国民经济中占有重要地位。泵的主要用途是抽水，故习惯上称为水泵。水泵的类型较多，结构各异，按其工作原理可分为叶片式泵、容积式泵、其他类型的泵。而城市排污水泵站主要使用的是叶片式泵，它是靠泵内高速旋转的叶轮将动力机的机械能转换给被抽送的液体。叶片泵又可分为离心泵、轴流泵、混流泵等[12、13]。离心泵按叶轮的

6、吸入方式可分为单吸式离心泵和双吸式离心泵，按叶轮级数分为单级泵和多级泵。单级单吸式离心泵构造是由泵体、叶轮、泵轴等零部件组成。叶轮的中心正对出水口，进、出水管路分别与水泵进、出口连接。离心泵在启动前泵体和进水管路应充满水。当动力机通过泵轴带动叶轮高速旋转时，叶轮中的水由于受到惯性离心力的作用，由叶轮中心甩向叶轮外缘，并汇集到泵体内，获得动能的水体在泵体内被导向出水口，然后通过出水管路输送至出水池。与此同时，叶轮进口处产生真空，而作用于进水池水面的压强为大气压强，进水池的水便在此压强差的作用下，通过进水管路吸入叶轮。叶轮不停地旋转，水就源源不断的被甩出和吸入。离心泵的部件根

7、据其在工作中的状态，大致可分为三大类型：转动部件、固定部件和交接部件。其中，转动部件主要包括叶轮、泵轴和键，固定部件包括泵体、泵盖、轴承体，交接部件包括轴承、轴承装置、密封环、联轴器和轴向力平衡装置，离心泵主要由叶轮、泵轴、轴承、泵壳、减漏环、轴封等零部件构成。.2.2排污水泵的工况确定水泵运行时的工况除了自身性能外，还取决于抽水装置的管路系统和进出池的水位差，这三个因素中任何发生一个变化，水泵运行的工作状况均随之发生改变。举个简单的例子来说，比如一个功率很大的泵安装在管路很细的管路系统中，其工作能力是很难发挥出来的。由此可见