泵控系统解决污水泵站堵塞问题

　　在安装Retroflo公司的污水控制系统之前，欧洲一家污水泵站虽然采用了最新的泵和变频器(VSD)，但其运行成本一直较高。泵的频繁堵塞经常导致停机。我们发现有一种新方法能够消除堵塞，并可大大降低运行成本。

　　Skinningrove污水泵站位于英国风光秀丽的东北海岸。泵的堵塞引起了诺森伯兰郡水务公司的重视。通过引进Retroflo的泵控系统，泵站不仅减少了堵塞，而且大大降低了泵站的能源成本。

　　泵控系统将泵站作为整体进行控制，而不是把泵站内部的各个组成部分分离开来。通过对泵的特征参数进行连续的动态监控，该系统可以使用从Skinningrove泵站获取的全部泵送参数来优化泵站的性能。

　　该系统是市场上第一个集堵塞预警检测、安全性、智能冲洗循环、周期性效率监测和资产数据存储等多种功能于一体的系统。

　　当废物碎片在泵的叶片上逐渐聚集，污水泵送就会发生堵塞。这会让泵的运行效率降低，最终引发故障，从而导致时间的浪费和代价高昂的停机。

　　泵控系统在Skinningrove泵站安装后的头12个月，一共成功执行了1000多次常规的堵塞预检。所有回馈的数据都用以优化泵的性能，无需操作人员/维修人员手动去除堵塞物。在初始阶段，还对泵进行了定期的检查，并发现叶片的清洁程度的得到了巨大的改善。

　　状况的改善

　　泵站安装好变频器后又安装了泵控系统，主要是为了缓解堵塞问题。通过启动泵的反运转程序来检测局部堵塞，使泵回到最佳运行状态，可以将泵正常运行状态下的能耗降低12%。

　　这一措施每12.2秒可为Skinningrove泵站节约0.45英镑。这一能源上的节约——加上无需停机所节约的——可以使系统的安装成本在5年之内快速收回。

　　Retroflo的智能冲洗循环功能还大大改善了湿井的状态，使湿井更加干净，因此缓解了固体的沉积和腐蚀问题。因此，降低了泵的堵塞风险，也减少了常规的清洗程序。

　　改进工作

　　Skinningrove泵站所进行的改进包括更换现有基础设施内的RPC_2000控制器。这种专利系统的堵塞预警检测功能可以对泵的运行参数进行动态监测。

　　如果系统检测到泵的运行参数处于非正常状态，那就表示泵可能会发生堵塞，此时就可以采取补救行动了。但是，最多经过三次不成功的反转后，有问题的泵就会停机，停止低效率的运转，以便节约运行成本。有问题的泵停机后，备用泵会继续工作。

　　废弃物在泵的叶轮上逐渐积聚导致污水泵送的中断，这会造成泵送效率的低下，最终引起停机

　　如果工作泵发生故障，原来停机的泵就会重新启动并运行，确保泵站可以继续进行泵送操作，虽然效率不高，但保证了泵送的连续性。同时，区域遥感系统会收到一个警报，通知操作者该采取一定的行动了。

　　智能冲洗循环可以根据体积或时间进行选择，确保沉积的固体得到充分稀释，从而使固体通过。同时为了防止井内沉积大块的固体，还要定期提高自清洗速率。这一操作可以在电费较低时进行。

　　当流量仪表出现故障后，工厂还对现有控制系统进行了优化。流量计安装在处理设备上，产生的流量信号通过通信网络被传送到泵站的PLC上。

　　过去，当传送到泵站PLC上的流量信号丢失时，泵就会停转，防止设备在未知流速下运转。此时操作人员需要立即行动防止发生溢流。在目前的改进模式下，当流量计出现故障时，泵可以继续运转。工作泵会对常规工作泵的启动和停机水位设定点作出反应，从而在某个选定的固定转速下运转，不会对设备造成损害。新的运行模式加上预警信号，工厂节省了许多维护成本。

　　运行原理

　　泵站采用工作/备用模式运行。任何一台泵开始运转时，都会全速运转30秒使整个系统达到所需速度。

　　然后，将泵控制在特定的转速下，以维持湿井内预先设定好的水位——目前是1.6米。这种控制方法将泵的理论流速和入水流速很好地匹配起来，使泵达到了最高效率。当入水流速增加时，湿井内的水位也会上升。因此，泵的转速提高时，输送流速也会提高。

　　Retroflo的堵塞预检系统彻底消除了堵塞，保证了泵的高效运转。如图所示，这台泵非常干净

　　同样道理，入水流速减小时，湿井内的水位也会下降。泵的转速减慢，输送流速也会降低。工作泵的转速将最小输送流速控制在60l/s。当流速降低到该设定值时，湿井内的水位最终将下降到导致泵停机的水位。然后，工作泵将在全速状态下运转10秒，防止固体沉积和碎片结成球。然后工作泵就开始旋转。

　　在正常条件下——工作泵处于运转状态，监测到的湿井水位低于高水位——如果堵塞预检设备检测到泵在非正常运行参数下运转，就要采取相应的补救措施：

　　◆工作泵停机。系统在停机之前不会进行增压，以防止堵塞问题的加重。在这种情况下，堵塞预检监测功能不起作用。

　　◆工作泵反转(60%的转速)30秒，试着消除堵塞。此后，工作泵以全速正常运转30秒。正常运行恢复后，堵塞预检功能重新发挥作用。

　　◆如果堵塞还很明显，反转循环将进行最多3次尝试，然后有问题的泵就会被系统发现并停机。警报信号被传送到区域遥感系统上。

　　◆备用泵接替工作泵继续运转。如果控制系统检测到泵在非正常运行参数下运转，那么要进行最多三次的反转，然后泵继续运转，有效的警报将被传送到区域遥感系统上。这表明，尽管输送水流不会中断，但效率会有下降。这就需要采取一定的措施来解决此问题。

　　◆无论何时，如果某台泵被系统停机，运行中的泵又由于其他原因出现了故障，那么这台停机的泵会被系统重新启动并运转，而不会考虑效率和成本，以防止破坏水流的连续性。

　　通过控制工作泵的转速，将最大流速限定在82l/s。当流速大于此值时，湿井水位将提高到“高水位”设定点。此时高水位警报信号就会被传送到区域遥感系统中。堵塞预检功能失效，而连续警报监测功能生效。系统在高水位状态下的流速维持在82l/s。这是为了确保人们更加重视暴雨期间的处理速度，而不是担心在局部发生堵塞时，效率会下降以及运行成本会增加。在暴雨条件下，反复进行反转是不明智的，因为这会提高溢流的危险。

　　预检系统的优势

　　泵体中小的堵塞可能会导致更多的碎片通过，这会加重最初的堵塞问题。预改进只有在泵不能连续输送或泵的保护措施失效时才会进行。这会导致停机，需要通过拆除泵来去除堵塞物。移除较小的碎片可以防止形成大块的沉积物。

　　一年之内，该控制系统进行了1000多次堵塞预检和泵的反转。并不是所有潜在的堵塞都需要停机维护，但是每一次反转都会使泵自动回到高效的运行状态。消除早期的堵塞，还可以避免相关的安全问题。

　　在高水位状态下，泵的输送速度被维持在82l/s。每台泵都在最佳状态下运转，96%的转速维持着82l/s的输送速度，且变化很小。

　　时间一长，沉积会加重，泵上会不断积聚碎片。通常(不包括高水位状态)，堵塞预检系统会检测到局部的堵塞，并执行反转循环；但是，如果水流是连续的，反转循环操作就不必执行了，因为这会增加溢流的危险。因此，碎片会继续降低泵的性能，控制系统则会提高性能不佳的泵的转速，以达到所需的82l/s的流速。此时泵是在全速(不是96%)状态下运转。

　　理论上来说，从100%的泵速减到96%的泵速，所减少的能耗是可以计算出来的。

　　计算结果表明，速度上减少4%，能耗实际上减少了12%。如果没有堵塞预检系统检测出局部的堵塞，局部堵塞的泵最终将在最大转速下运转。这种状态只有在重大堵塞和停机情况下才会被发现。堵塞预检保证泵可以时刻高效运转，同时减少了停机的风险。