超声波控制器的新发展--新型的节能泵控解决方案(附图)-中联机械知识

泵是水和废水处理厂里最耗能的设备。如果要控制能源成本，那么泵的有效管理显得至关重要。许多超声波技术是首选工具，在本文中，西门子自动化与驱动集团的产品经理David Hewitt说明了先进的超声波控制器如何赋予用户控制泵的能力，从而提高利润。　　　　 　　　 　　在水和废水处理厂，最大的耗能用户是泵；在一家典型的处理厂内，泵所消耗的能源可能占据总能源费用的50%。不难看出，能源管理的关键在于泵的有效控制。一直以来，水和废水处理行业大多采用超声波技术进行液位测量，因为它维护少、易安装、可靠且成本低。现在，超声波系统的最新技术发展能够提供具有潜力的解决方案，使能源管理智能化，因为它们能为用户提供所需信息，来有效监测和控制泵，这就使它们成为工厂操作人员的有力工具。这些更加完善的系统可以使用户的工厂有效实现自动化，而无需高成本的PLC（可编程控制器）。而且，工厂现在可以通过实施三项泵控策略来减少能源成本：经济泵送以避开峰值费用时段；监视流量趋势以便有效管理；还有监视泵的性能以便排除低效率的泵。 　　在比较超声波控制器时，易用性应是你的选择原则之一。该壁挂式SITRANS LUCS500控制器可以用一个手持袖珍键盘来编程。　　经济泵送　　当能源成本在一天的不同时间内有所变化时，经济泵送是一项宝贵策略。超声波系统允许用户按照区域或时间段来配置独立的泵工作点，这样就能在高成本时段刚好来临之前，将水井工作水位抽至最低。水井则可以在峰值成本时段充水至较高水位。如果在高成本时段达到了该水位，则泵将开始泵送直至达到高于最低工作水位的点，这样就跳过了采集过程，减少了用于启动泵的能源。在很多情况下，可以使用网络流量来避免完全在高成本时段进行泵送。经济泵送还可以应用于水分布控制系统中的蓄水池。用户通过编程使泵在晚间工作，系统不但满足了要求，而且使用的是较低成本的能源。　　当然很重要的一点是，如果需要泵，系统则予以响应。关键在于要遵守规则并准备好失效保护系统。用户应确保系统能检测到季节性水流或暴风雨，并在这种情况下自动切换回常规泵送程序。有些系统还能监视溢流的排放，记录日期、时间、持续时间和体积，这些数据对定期报告很有价值。　　根据区域能源费用估计，投资一台具有经济泵送功能并可以执行这些功能的先进控制器可以很快收回成本。好处是非常真实的，就像英国的一家水供应商South West Water所证实的那样。South West Water的部分动机是为了减少总运行成本，于是在七个泵站安装了西门子的超声波控制器。借助经济泵送策略，该公司在某些泵站的能源成本减少了10%，并成功避开了高费率收费。原先，每个泵站都需要一个水位测量系统、可编程控制器和远程终端设备用于遥测。先进的超声波控制器则无需多重系统，因为通过网络它可以提供泵控、数据采集和通信所需的全部功能。因此，South West Water的投资很快得到了回报。　　经济泵送的好处不仅仅表现在高费率时段，因为根据时间来修改泵控功能还有助于平衡整个网络的负载。这一功能可以用在由于高负载导致能源供应出现故障的场合，例如，在峰值需求时间，使网络中的泵错开时间工作。 　　　　 　　监测流量趋势　　监测流量趋势还可以成为有效管理的基础，先进的系统无需原始设备就能准确测定并统计泵送体积。用户必须记录数据或者通过遥测技术将数据传送到中央SCADA系统，以便在整个网络上获得低成本的流量趋势数据。这使我们能够研究非典型的流动，从而查明目前的和将来的问题所在。　　渗透监测是其中的一种。在封闭的下水道系统中，泵送那些经老化管道进入网络中的雨水效率是很低的。如果流量在暴雨期间增加，则表明修理老化的管道需要修理以保护系统的完整性，从而减少泵送、节约能源。流量趋势还帮助用户检测到人口增长和其它迹象，这样用户就能长期有效地管理它们。今后的最大挑战一个是如何正确规划来满足未来的人口需求，泵达不到或超过规定指标的情况并不罕见。渗透监测使用户能够存储并预测整个网络的流量，这样一来，需求增长明显了，就可以确定今后的计划和工程了。 在舒适的控制室内，操作人员可以利用整合在SCADA或者其它控制系统中的超声波液位控制器远程管理泵和工厂的其它设备

监测泵的性能　　低于额定流量运转的泵会浪费能源和金钱。随着泵的磨损或被物料堵塞，它们的性能会变差。先进的超声波系统使用户能够监测每台泵的性能，包括泵的状态、效率和总泵送体积。它将记录泵的运转时间和泵的启动次数，并将泵和其它部件整合以便进行有效的监测和控制。它还能够自动去除性能较差的泵，并启动工作效率更高的泵，用户将收到异常报告或者警报，提醒他或她需要维修或更换有故障的泵或者低性能泵。　　使泵恢复原来的高性能状态也有利于能源效率的提高；但是泵性能监测还能够显示泵在何时工作状态良好，减少了现场检查或者不必要的维修。如果泵站中包括不同流量的泵，用户可以对控制器编程以便根据流量来启动或停止合适的泵。这样用户就可以在需要时才开动高流量、高能耗的泵。先进的控制器提供多种泵控程序和子程序，例如固定任务辅助和固定任务备份、可替换任务辅助和可替换任务备份、服务率任务辅助和服务率任务备份、以及先开、先关任务辅助。这些程序能有效地管理泵并节约能源。　　拥有这些信息，用户有机会利用泵控来优化其工作，通过液位变化速率、服务率来平衡泵的运行次数，通过泵的启动延迟来减少功率脉动，或者通过冲洗阀门来清除沉积物。浮渣线降低的特性允许用户在规定范围内自动改变泵的启动水位，这样就降低了浮渣线，并减少了定期清洁和维护水槽的需要。控制器监测每台泵的两类故障（高温和密封故障），并将出现故障的泵从系统中去除。它还监测泵的电源，若电力中断，它就不会去尝试启动泵。控制器使用Modbus RTU协议通过调制解调器将数据传送给控制室中的远程SCADA系统。如果出现异常，比如泵故障时，它就会向外拨号警告操作人员。

选择系统　　目前市场上有很多系统，它们的好处都显而易见。在为工厂评估泵控制器时，用户应该首先理出所有泵的详细清单，它们的位置和功能，然后比较工厂的需要和不同产品的规格，以便为用户拿出最好的配套方案。 　　

易用性很重要，用户应该寻找具有功能广泛、但带有控制算法和预先编好的子程序的控制器，以便能顺利安装和配置设备，而不需复杂的编程。用户应该能够在现场快速、简单地做出改变。　　湿井传感器　　无论控制器多么高级，系统的测量精度很大程度上依赖于传感器的性能，因此选择最好的传感器很重要，并要确保供应商有各种适合不同距离（范围）和需要的传感器。用户还应该寻找高输出效率、高性能、适合工作环境并具有安全认证的产品，并检查产品在工作条件下的精度。如果是有粉尘、潮湿、腐蚀、振动、水淹或者极端温度的恶劣环境，务必确保用户选择的传感器能应对这些情况，还应该检查传感器的技术规格以确保其适合于用户的应用需求且与将要使用的收发器兼容。根据工厂的装置，用户需要支架、面板或者墙壁安装形式。控制器应该易于同现有的SCADA、DCS或者PLC系统集成，以便实现对所有过程变量、仪器诊断程序、状态和编程参数的远程监控。唾手可得的更多数据意味着更好。