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循环水泵站作为一个系统包括水泵、管路、阀门、冷却塔及风机,在电力、石油、化工、水泥等各行业有着广泛的应用。它是企业的主要耗能设备之一,但系统在运行中存在较多的问题,具有很大的节能空间。主要包括以下几个方面:(1)原泵运行效率低的问题。原泵设备本身没有问题,但放入泵系统中时由于泵特性与系统不匹配且缺乏合理的控制策略,致使实际运行效率与领先水平的水泵设计效率偏差巨大,运行效率低下造成能源浪费严重。(2)水力不平衡问题。循环水的现场实际操作为人工控制调节,系统参数控制为范围值,系统的安全性、稳定性受员工业务水平的影响较大,控制手段不精确,造成能源浪费和水资源浪费。(3)运行方式落后的问题。循环水泵和冷却塔风机作为同一个系统的设备,运行控制却相对独立,不利于系统的经济运行,造成能源浪费。 为实现节能降耗、节约企业运行成本,针对上述问题,本文从循环水泵站系统节能的角度出发,开展了以循环水系统控制策略为主要内容的研究: 针对工艺流程水量不均衡的问题,采用水力平衡智能调节阀,现场根据工艺的用水需求,将工艺需求温度作为控制目标,智能调节阀自动调节阀门开度,随时保证供水量符合需求量要求,减少水量浪费,实现节能和操作便捷的双重目的。在控制策略方面,针对冷却塔风机启用台数与出水温度需求不同步的问题,根据现场情况,为每两台风机配备一台变频器,以水泵出水温度为控制目标,对风机的转速实施闭环控制,并根据实际情况确定风机启停台数。在不同的季节和产能情况下,上位机操作人员可以设定不同的目标温度,在实时运行时,如果出水温度偏高则系统自动提高风机转速或增加风机运行台数;如果出水温度偏低则采取相反的控制策略。 在控制算法方面,针对循环水温度和流量控制滞后性的特点,采用一种新的神经元网络,设计了PID神经元网络(PIDNN)控制器,将PID控制融合进神经元网络之中。该控制器的稳定性继承了PID的控制性能,另外PIDNN还能快速学习适应被控对象变化,自动调整PID参数设置,使系统能够快速达到稳态,能够满足供水系统对延迟大、抗干扰的需要。在本系统中,利用PIDNN控制器,采用LabView技术,对变频器进行控制,实现对风机转速和水泵流量的智能控制。在试验过程中,根据试验数据通过不断训练和调整控制器的参数,优化控制器的性能,满足工艺的用水需求。 在自动化运行方面,针对原系统就地操作、就地显示自动化控制程度低的设备,改为远程自动控制。所有数据可通过后台监控画面读取,实现后台统一控制管理。根据水的温度及回水池水位,把原来各冷却风机和水泵的单独控制改为变频自动连锁控制,水泵流量和风机开启台数智能控制,实现节能。系统具备远程集中操作,能显示和储存数据,如显示液位和阀门开关等状态,显示压力、流量、温度等控制参数并绘制相应的曲线,还可后台观察监测运行数据,避免各地分散操作、能耗高等问题的出现,提高了系统的整体效率。 最后以某水泥生产线节能改造工程中的循环水系统为例,运用上述循环水系统控制策略和方法,实现了泵站的最佳经济运行,取得了良好的节能效果,给企业和社会带了较好的经济效益和社会环境效益。