摘 要 根據(jù)義橋煤礦用水規(guī)律,在水源井水塔頂部安裝壓力變送器與PID 調(diào)節(jié)器,實現(xiàn)用水壓反饋信號,動態(tài)調(diào)節(jié)潛水泵的運轉速度,保證整個供水系統(tǒng)的恒壓供水,有利于設備平穩(wěn)運行,減少設備啟停次數(shù),減少了停水現(xiàn)象的發(fā)生。
1 義橋煤礦給水系統(tǒng)介紹及水源井供水存在的問題根據(jù)義橋煤礦生產(chǎn)、生活及消防用水特點,按水質(zhì)水壓要求,在建礦設計初期,分成兩個供水系統(tǒng):(1)生活消防給水系統(tǒng),由水源井供水至日用生活消防水池,然后經(jīng)過加壓設備供生活用水和地面消防用水;(2)生產(chǎn)供水系統(tǒng),礦井水自井下排至礦井水處理站,處理后供井下消防用水、防火灌漿用水、煤壁注水和地面生產(chǎn)系統(tǒng)用水等。
隨著義橋煤礦發(fā)展,人員不斷增加,生活區(qū)面積不斷擴大,生活用水需求不斷增加,水源井供水日益緊張,造成水源井水泵頻繁啟停,多次造成設備損壞,由于停水給廣大職工生活帶來很大不便。義橋煤礦水源井原使用浮球液位儀控制高低水位,這種控制方式采用低水位啟動潛水泵,高水位停止?jié)撍谩S捎诘V井日常生產(chǎn)、生活用水負荷波動大,管阻水壓變化快等因素,原控制方式不能實現(xiàn)供水和用水之間的動態(tài)平衡,存在電能、水資源浪費,水泵、控制設備頻繁啟停易造成設備損壞等缺點。
2 義橋煤礦水源井自動控制系統(tǒng)改造
2.1 改造原理
壓力變送器用于測量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力,然后將壓力信號轉變成4-20mADC 信號輸出。主要有電容式壓力變送器和擴散硅壓力變送器,陶瓷壓力變送器,應變式壓力變送器等。介質(zhì)壓力直接作用于敏感膜片上,分布于敏感膜片上的電阻組成的惠斯通電橋,利用壓阻效應實現(xiàn)了壓力量向電信號的轉換,通過電子線路將敏感元件產(chǎn)生的毫伏信號放大為工業(yè)標準信號。
PID 調(diào)節(jié)器以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數(shù)不能完全掌握,或得不到精que的數(shù)學模型時,系統(tǒng)控制器的結構和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定,這時應用PID 控制技術#為方便。即當不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效地測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時,#適合用PID 控制技術。PID 控制,實際中也有PI 和PD 控制。PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差,利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
通過在水源井水塔上方安設壓力變送器獲得管網(wǎng)水壓,實時電信號通過二芯線傳輸給PID 調(diào)節(jié)器,PID 調(diào)節(jié)器經(jīng)過數(shù)據(jù)處理,將4~20mA 的標準信號轉化為0~10V 的電壓信號供給變頻器內(nèi)置的PLC,經(jīng)內(nèi)置PLC 運算后,獲得水壓差值對應的頻率值,調(diào)整變頻器輸出的電壓頻率直接作用在電機上,控制潛水泵電機的轉速。在水源井水塔頂部安設的壓力變送器工作電壓是直流24V,且電源線同時兼?zhèn)鬏斁,節(jié)省了控制線,24V 電壓屬于安全電壓,確保了水塔上安設的壓力變送器的安全使用。
2.2 改造后的成果
通過現(xiàn)場查看,仔細研究整個義橋煤礦用水規(guī)律,在水源井水塔頂部安裝壓力變送器與PID 調(diào)節(jié)器,實現(xiàn)用水負荷波動形成的水壓反饋信號,動態(tài)調(diào)節(jié)潛水泵的運轉速度,保證整個供水系統(tǒng)的恒壓供水,從而減少了電能、水資源浪費,有利于設備平穩(wěn)運行,減少設備啟停次數(shù),減少了停水影響的發(fā)生。改后實現(xiàn)了水源井恒壓供水,降低了水源井水泵的維修量,提高了水泵使用壽命。改造前每年換潛水泵2 臺,每臺3650 元,改造后每年節(jié)約設備費用7300 元;改造前每天用電費405 元,改造后每天節(jié)約電費81 元。每年節(jié)約電費30000 元左右。