鐵路臨時(shí)工地用水方安案的研究

1、鐵路臨時(shí)工地用水方安案的研究 摘要 目前鐵路建筑市場處于持續(xù)穩(wěn)定增長的形勢，如何控制產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約成本、環(huán)保等方面是企業(yè)今后一段時(shí)間競爭的焦點(diǎn)，做為鐵路建筑市場制梁的企業(yè)來講，其特點(diǎn)是工廠化的模式，大部分梁場選址都處于既有線附近或城郊、荒漠，施工用水是制梁場施工首要考慮的問題，如何節(jié)約、有效地設(shè)計(jì)供水方案是企業(yè)今后正常生產(chǎn)的前提。 一、系統(tǒng)概述 1、氣象資料調(diào)查：首先調(diào)研當(dāng)?shù)氐叵滤Y料數(shù)據(jù)、季節(jié)雨量情況、月平均氣溫等數(shù)據(jù)，下面以中鐵一局物資工貿(mào)公司南充制梁場工地供水系統(tǒng)為例進(jìn)行論述，當(dāng)?shù)厮奶卣?，地下水：水位埋深較淺，地下水類型主要為第四系孔隙潛水、基巖裂隙水及巖溶裂隙水，據(jù)民用井調(diào)查，其單井

2、流量為510m3/d，基巖裂隙水：沿線巖體受區(qū)域構(gòu)造影響嚴(yán)重，基巖裂隙水普遍發(fā)育，地下水多受節(jié)理裂隙發(fā)育程度與大氣降水控制，以補(bǔ)給溝水及下降泉形式排泄，水質(zhì)對圬工基本無侵蝕性。 結(jié)論：地下水水質(zhì)鶴愀咝閱芑炷土技術(shù)條件 2、系統(tǒng)參數(shù)選定： 設(shè)計(jì)任務(wù)：系統(tǒng)應(yīng)褐辛撼產(chǎn)、生活需要，系統(tǒng)要求管網(wǎng)最大延伸距離1公里，壓力0.4mpa，供水量為2-5方/h，系統(tǒng)應(yīng)全自動(dòng)化控制，要求系統(tǒng)需根據(jù)用水量的大小調(diào)節(jié)泵的出口壓力，使得管網(wǎng)的壓力保持恒定。 設(shè)備配置：1、控制系統(tǒng)一套，2、蓄水池（容積為200方）3、管道泵兩臺（2臺5.5kw水泵組成，水泵揚(yáng)程為35m，提供生產(chǎn)和生活用水，運(yùn)行方式為一用一備。），4、水

3、井三個(gè)5高、低水位、水泵智能保護(hù)控制器等主要元件。 二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 1、設(shè)計(jì)原則 該系統(tǒng)應(yīng)具有通過變頻調(diào)速使供水系統(tǒng)恒壓保證正常使用水壓，其次是系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)出口壓力、蓄水池水位、水井控制的反饋信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，系統(tǒng)從功能方面分為手動(dòng)、自動(dòng)。要求各元器件性能、性能穩(wěn)定可靠、可操作性強(qiáng)、施工簡便易行、搬遷簡易，投資成本費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。 2、設(shè)計(jì)規(guī)范 2.1 gb10408 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 2.2 jb4013.1 控制電路電器和開關(guān)元件 3、技術(shù)要求 3.1 系統(tǒng)可工頻，變頻、手動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)行。 3.2 系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓力控制，控制精度0.01mp. 3.3 實(shí)現(xiàn)工頻軟啟動(dòng)切換。 4、控制系統(tǒng)構(gòu)成

4、系統(tǒng)主要由lg-igxi5.5ih變頻器、可編程序控制器、傳感器、以及接觸器等相關(guān)低壓電器及保護(hù)電路構(gòu)成。（詳見電氣原理圖）。 4.1、變頻器 通過檢測到的水壓與給定壓力進(jìn)行比較，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電源頻率控制電機(jī)轉(zhuǎn)速從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力節(jié)約能源的作用。 4.2、可編程控制器 可編程控制器（plc）根據(jù)收集到的信號對系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制并通過485通信口控制變頻器。 4.3、傳感器 壓力傳感器檢測系統(tǒng)輸出壓力，并反饋給變頻器和plc，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。壓力傳感器測量范圍0-1mpa，精度0.1%， 5、工作原理 5.1、系統(tǒng)運(yùn)行過程 如系統(tǒng)原理圖所示，壓力傳感器作為出口端子壓力檢測元件。傳感器檢測出口管網(wǎng)水

5、壓力作反饋信號，壓力信號轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)信號送到plc，plc進(jìn)行壓力設(shè)定值與檢測元件反饋值的比較，通過參數(shù)自整定后輸出標(biāo)準(zhǔn)控制號，通過485通信口將其參數(shù)送到變頻器，該信號在進(jìn)入到變頻控制器485通信口，控制變頻器輸出頻率，（變電機(jī)速）最終達(dá)到控制水泵電機(jī)的功率，plc依據(jù)壓力情況自動(dòng)切換、增加或減少工作電機(jī)的數(shù)量，保證系統(tǒng)處于最佳控制狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)閉環(huán)控制。并能自動(dòng)完成變頻1-2#變頻自動(dòng)切換，以保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，在系統(tǒng)運(yùn)行前，所有參數(shù)均可按鍵設(shè)定，保護(hù)功能完善，遇到故障即自動(dòng)進(jìn)行診斷、控制和停機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)高度自動(dòng)化，減少維護(hù)費(fèi)用。用戶長期使用表明，該系統(tǒng)是一種理想的控制系統(tǒng)，取得了良好的運(yùn)行效

6、果和經(jīng)濟(jì)效益。 5.2、系統(tǒng)控制方式 系統(tǒng)均采用一變一工（一臺變頻泵一臺工頻泵）的控制方式，變頻泵可任意切換，可對水泵調(diào)速又起到電機(jī)軟啟動(dòng)的控制效果。工頻采用軟啟動(dòng)切換方式。 變頻器啟動(dòng)水泵運(yùn)行，變頻泵電機(jī)的工作頻率將由預(yù)先設(shè)定的管道壓力信號控制，輸出頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)。若變頻器工作頻率已下降至下限位（本系統(tǒng)設(shè)定為35hz）而管道壓力高于設(shè)定值時(shí)，工頻泵停機(jī)。當(dāng)變頻器的輸出頻率等于上限頻率而管道壓力仍未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)將啟動(dòng)一臺工頻泵參加運(yùn)行，管道壓力保持不變。 5.2.1、變頻與工頻的切換 本系統(tǒng)采用了以下方法防止變頻供電轉(zhuǎn)向工頻供電時(shí)切換合閘時(shí)接觸器故障。為了減少瞬態(tài)及穩(wěn)態(tài)電流強(qiáng)度，切換時(shí)將變

7、頻泵頻率升至50hz以上后，開始降低頻率，在降低給定頻率過程中斷開變頻器對電動(dòng)機(jī)供電。當(dāng)給定頻率低于電動(dòng)機(jī)對轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)狀態(tài)向發(fā)電狀態(tài)過渡，經(jīng)過零有電流時(shí)，電流最小，此時(shí)斷開接觸器，觸點(diǎn)負(fù)擔(dān)最輕。斷電后的電動(dòng)機(jī)滑行一時(shí)間，使電機(jī)內(nèi)磁通衰減（為防止電機(jī)轉(zhuǎn)速過低，不能衰減到零值）再切換為工頻電源，使電磁瞬態(tài)電流盡可能減少，此時(shí)由于電動(dòng)機(jī)的速度接近50hz切換后轉(zhuǎn)差率小，穩(wěn)態(tài)的電流也小。如能在50hz切換，理論電流為電機(jī)空載電流。這樣可減少接觸器的觸點(diǎn)損耗和故障率。而當(dāng)水泵電機(jī)由工頻運(yùn)行切換至變頻運(yùn)行時(shí)也必須有延時(shí)時(shí)間td后，接觸器再閉合，防止電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢損壞變頻器。 5.2.2

8、、電路觸點(diǎn)互鎖 在電路設(shè)計(jì)和plc程序設(shè)計(jì)中，控制每臺水泵工頻/變頻切換的兩個(gè)接觸器的助觸點(diǎn)或者plc內(nèi)部軟觸點(diǎn)必須相互連鎖，以保證可靠切換，防止變頻器輸出端與工頻電源發(fā)生短路而損壞。 三、系統(tǒng)功能及特點(diǎn) 1、系統(tǒng)主要功能 1.1、系統(tǒng)具有手動(dòng)、自動(dòng)閉環(huán)跟蹤運(yùn)行功能，并開啟靈活。操作方便自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)、減速停車減少電動(dòng)機(jī)對水泵、管網(wǎng)的沖擊。 1.2、系統(tǒng)能夠根據(jù)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力的變化自動(dòng)適時(shí)改變電機(jī)的功率，恒定管網(wǎng)壓力。壓力穩(wěn)定精度為0.01mpa，壓力等參數(shù)能根據(jù)具體情況任意調(diào)節(jié)，并自動(dòng)跟蹤。自動(dòng)采集供水運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)跟蹤運(yùn)行。 1.3、每天可多時(shí)間段運(yùn)行設(shè)定壓力，每

9、個(gè)時(shí)間段間隔壓力可以修改。 1.4、三口深水井具有水位檢測功能，并自動(dòng)按程序啟動(dòng)各深水井。 1.5、故障報(bào)警。系統(tǒng)具備完善的保護(hù)系統(tǒng)分：進(jìn)水壓力低、超壓、傳感器故障、接觸器動(dòng)作錯(cuò)誤、電機(jī)過載。 2、系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)： 2.1、手動(dòng)操作 手動(dòng)操作，壓力開環(huán)運(yùn)行，變頻器不參加運(yùn)行。 2.2、自動(dòng)操作 在自動(dòng)操作狀態(tài)，設(shè)定好管網(wǎng)壓力，不需要做任何調(diào)整，完成1-2#泵的加減自動(dòng)切換，穩(wěn)定壓力在設(shè)定值上。 2.3、變頻自動(dòng)切換運(yùn) 1、自動(dòng)完成變頻1-2#變頻自動(dòng)切換（自動(dòng)切換周期為48小時(shí)可調(diào)）。 2.4、壓力給定 變頻器自動(dòng)跟蹤所設(shè)定的壓力，變頻器自動(dòng)的調(diào)整范圍約3kw左右，所以變頻器工作在40hz左右為

10、理想，節(jié)能效果明顯。壓力穩(wěn)定精度為0.01mpa 2.5、報(bào)警提示 （1） 報(bào)警詳細(xì)信息可在觸摸屏顯示。分：進(jìn)水壓力低、超壓、傳感器故障、接觸器動(dòng)作錯(cuò)誤、電機(jī)過載。壓力上下限提示，在半自動(dòng)運(yùn)行中設(shè)有上下限壓力提示。上限壓力為短閃提示，需要增加工頻泵，下限壓力為長閃提示，需要減少工頻泵。加減工頻泵后，管網(wǎng)壓力自動(dòng)調(diào)整，不必調(diào)整壓力給定，。 2.6、分時(shí)段運(yùn)行 系統(tǒng)可根據(jù)不同時(shí)段的供水需要設(shè)定不同的出水壓力；將用水高峰期和低谷期區(qū)分開來。低谷期水流量較小，管網(wǎng)的壓力損耗較小，僅需要較小的水壓就能滿足供水要求。 2.7、系統(tǒng)保護(hù)及報(bào)警 故障報(bào)警系統(tǒng)具備完善的保護(hù)系統(tǒng)。壓力上下限提示報(bào)警，變頻報(bào)警，循環(huán)故障報(bào)警