Energiesparanwendung und Wirkungsanalyse von Hochspannungswechselrichtern in Wasserwerken
Die ausgereifte Technologie zur Drehzahlregelung von Wechselstrommotoren, insbesondere die Computersteuerungstechnologie, ermöglicht eine engere Integration von SPS und Drehzahlregelung durch Frequenzumwandlung und kann in Wasserwerken eine positivere Rolle spielen.
Das Frequenzumwandlungs-Drehzahlregelungssystem für die Wasserversorgung in Wasserwerken bietet die Vorteile einer einfachen Bedienung, hohen Zuverlässigkeit, hohen Entstörungsfestigkeit, eines konstanten Wasserversorgungsdrucks sowie einer energiesparenden und hohen Effizienz. Gleichzeitig können Wasserwerke mithilfe einer umfassenderen Anwendung des Systems unbeaufsichtigt betrieben werden. Darüber hinaus kann das System den sanften Start und Stopp mehrerer Pumpen realisieren und den Wasserschlageffekt des Rohrnetzes minimieren, der bei herkömmlichen Betriebsmethoden leicht verursacht wird. Mithilfe der Netzwerkkommunikationstechnologie kann es eine Ferndatenwartung und Fernsteuerung des Pumpenraums realisieren, die Betriebsflexibilität des Frequenzumwandlers erweitern und seine Betriebszuverlässigkeit verbessern.
3.1 Optimierung und Verbesserung des SPS-Steuerungssystems
Das System zur Frequenzumwandlung und Drehzahlregelung der Wasserversorgung besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: der Vor-Ort-Steuerungsebene, der Steuerungsebene und der Verwaltungsebene. Bei einer DCS-Struktur (Distributed Control System) ist der Realisierungsaufwand relativ gering. Die DCS-Steuerung nutzt ein mehrstufiges Steuerungssystem mit verteilter Steuerung und zentraler Verwaltung. Trotz der verteilten Funktionen wurde die Zuverlässigkeit des Systems verbessert. Auch die Entwicklung moderner Steuerungstechnologien ist ein wichtiger Aspekt, den Wasserwerke aktuell berücksichtigen müssen: Das Verwaltungsnetzwerk des Wasserwerks sollte das Computersystem im zentralen Kontrollraum umfassen. Um Datenaustausch zu ermöglichen, werden die vom Wasserwerk erfassten Daten in den Server des Verwaltungsnetzwerksystems eingespeist. Produktions- und Verwaltungsdaten werden in derselben Datenbank gespeichert, sodass der Betrieb des Wasserwerks in Echtzeit überwacht werden kann. Der Server verfügt über eine Dual-Festplatten-Konfiguration, die die Datensicherheit verbessert. Kundenterminal und Server nutzen eine 100-MB-Netzwerkkarte, um die Informationsübertragungsgeschwindigkeit zu verbessern.
3.2 Frequenzumwandlungstechnologie und Anwendung von Frequenzumwandlern in der Wasserversorgung von Wasserwerken
Die Frequenzumwandlungstechnologie und der Frequenzumwandler weisen eine sehr hohe Energiesparrate auf und ihr Energiespar- und Verbrauchsreduzierungseffekt ist bemerkenswert, wodurch nicht nur die durch die redundante Konstruktion der Wasseranlage verursachte Ressourcenverschwendung vermieden werden kann, sondern aufgrund des hohen Leistungsfaktors und der Genauigkeit der Drehzahlregelung auch bessere Betriebsvorteile erzielt werden. Die Frequenzumwandlungstechnologie kann den Verlust von Geräten und Materialien verringern, mechanische Geräusche und Verluste reduzieren und auch die Qualität und Quantität der Wasserversorgung effektiv verbessern, um den dynamischen Anforderungen des Produktionsprozesses gerecht zu werden.
4. Betrieb des Frequenzumwandlungs-Drehzahlregelungssystems
Das Frequenzumwandlungs-Drehzahlregelungssystem des Unternehmens arbeitet rund um die Uhr kontinuierlich und unterbrechungsfrei. Wenn das System im Netzfrequenzbetrieb läuft und der tatsächliche Druckwert des Pumpenanschlusses weit vom vorgegebenen Wert abweicht, wird eine Netzfrequenzeinheit gestartet, um den Wasserverbrauchsbedarf zu decken. Durch die Anpassung des Frequenzumwandlungssystems wird der Wasserdurchfluss dann den Anforderungen entsprechend angepasst.
Die Einstellung des vorgegebenen Werts für den Pumpenanschlussdruck erfolgt anhand der historischen Datenanalyse der Wasserbedarfskurve der vier Jahreszeiten und der ganztägigen Wasserbedarfskurve. Bei normalem Betrieb des städtischen Wasserversorgungsnetzes arbeitet das Frequenzumwandlungssystem in einem geschlossenen Kreislauf entsprechend dem vorgegebenen Wert. Bei Störungen im städtischen Rohrnetz kann der vorgegebene Wert in Echtzeit auf dem Hostcomputer geändert werden, um den Wasserbedarf zu decken.
Durch den fünfjährigen Betrieb des Frequenzumrichters konnte der Wasser- und Stromverbrauch pro tausend Tonnen deutlich gesenkt werden. Berechnungen zufolge (ohne Wartungszeit) beträgt der jährliche Betrieb 340 Tage, was einer Einsparung von 1440 kW/d entspricht. Die jährliche Energieeinsparung beträgt etwa 49 × 104 kWh, was eine erhebliche Reduzierung der Start- und Stoppvorgänge des Frequenzumrichtermotors und der Arbeitsintensität des Pumpenraumpersonals bedeutet. Die Druckkurve des Pumpenanschlusses verläuft tendenziell gleichmäßiger, Rohrbrüche durch den hohen Druck im Rohrleitungsnetz werden vermieden und Wasserlecks während des Betriebs des Rohrleitungsnetzes werden reduziert. Dies ermöglicht eine effektive Datensammlung zur Realisierung einer automatischen Wasserversorgung mit konstantem Druck.
