应用变频器和PLC 实现冷凝水的回收利用

1 概况

我厂生产用蒸汽由益能热电有限公司提供，产生的冷凝水基本处于排放状态。在第一阶段的开发利用中，仅利用冷凝水余热实现了冬季采暖换热，但其他季节冷凝水尚未得到回收利用，造成了冷凝水资源的浪费。为了提升企业的综合效益，促进国家节能减排工作的开展，继采暖换热工程后，我厂决定采用变频技术实施冷凝水回收利用工程项目。

我厂夏季每天产生的蒸汽冷凝水为80 t左右，冬季每天产生的蒸汽冷凝水为110 t左右，冷凝水温度在95℃左右，须对其进行降温到适宜温度才能被生产应用。冷凝水经回收冷却净化后，化验测得硬度为30 mg/L以下，符合生产工艺软化水标准。通过以上分析，我们研制出一套适宜的冷凝水资源回收利用系统。

2 改造方案

2.1 冷凝水冷却过程

冷凝水站高压罐内的冷凝水经过降温，由水泵输送到采暖换热站的储水罐内(冬季该水经过采暖系统循环后，又回到储水罐内)，将储水罐内的水自流引入凉水池(原锅炉水渣池)，再用水泵将凉水池内的水抽到凉水塔内进行冷却，冷却后的冷凝水进入凉后储水池，凉后储水池的水再由二次凉水泵送至凉水塔进行再次冷却，最后冷却后的水经过滤后，由水泵输送到厂区软化水管网，供厂软化水使用。系统示意图如图1所示。

2.2 采取防尘措施

由于该凉水系统采取露天降温，空气中的尘土会进入冷凝水中，使冷凝水的硬度提高，因此需要对凉水池采取防尘土措施。具体是给凉水池上方及周围加装百叶窗防尘装置，同时在水池边用砖砌一高60 cm的保护墙体。

2.3 最后一级温度控制系统

在凉后储水池前段加一Pt100温度变送器，将水的温度产生的电信号送至温度控制器，温度控制器根据水温的高低控制降温管道的电动调节阀来调节低温软化水进入凉后储水池的水量，从而达到控制凉后储水池冷凝水的温度。

3 系统配置

3.1 选用成型的凉水系统

我厂每天生产产生的冷凝水水量为100 t左右，根据货比三家和高性能价格比的原则，决定选用的型号为GBNL3-100，凉水量为100 t，一次降水温度为15℃的工业型凉水系统。

3.2 PLC的选配

凉水池PLC采用的是欧姆龙可编程序控制器，I/O 点数为6 点输入4 点输出，该系统采用开关量的输入/ 输出来控制电机的启停与电磁阀的开启、关闭，凉水池PLC 程序如图2所示。

3.3 变频器与PID的选配

系统水泵5.5 kW，我们选用三垦SHF-7.5K 变频器可满足要求。PID控制器采用SWP-LCD-32 段PID可编程序控制仪，通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4~20 mA 的标准信号送入PID 调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出调节参数送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上。PID 可编程序控制仪设置参数如表1所列，变频器参数设置见表2。

冷凝水供水和凉水塔水泵电气控制原理如图3所示。

4 系统调试

系统安装完毕后，我们11月5日对系统进行了运行调试，根据实际运行状态，调试了PID运行参数，完善了PLC 梯形图和语句表，调试运行过程中变频器出现了故障。

4.1 设备匹配问题及处理

变频器在模拟信号控制下频率逐渐上升，但上升至10 Hz 时故障跳闸，显示OCPA，查阅说明书是加速中短时间过载，改变加速时间无效，我们把其功码003 中V/f 图形选择由1(直线图形)改为3(平方律降低图形)后，频率在连续上升至28 Hz时，又显示该故障跳闸。断开电机，单独试验电机正常，模拟信号发生器试验变频器正常，由面板控制电机启动也正常，最后发现水泵为新泵，故障跳闸是由启动扭距过大引起的，更换另一水泵后运行正常。

4.2 电磁干扰问题及处理

变频器启动工作后，紧挨该柜体的电盘上的一电动阀故障指示灯亮，经分析，故障是变频器的高次谐波电流通过输出回路电缆向外辐射，传递到信号电缆，引起干扰造成的。把液位计信号线及其控制线与变频器的控制线及主回路线分开一定距离，且把柜体外信号线穿入钢管进行敷设，钢管外壳良好接地后，故障排除。

5 结果与分析

目前我厂蒸汽冷凝水回收利用大体分为两个阶段，第一阶段为冬初到春初，共计4 个月左右，每天能利用的蒸汽冷凝水水量为50 t左右;按每天节约230元计算，4个月共计节约费用约为2.7万元;第二阶段为春末到秋末，共计8个月，每天可利用的蒸汽冷凝水水量为80 t。按每天节约450 元计算，8 个月共计节约费用约为10.8万元。两个阶段共计节约费用约为13.5万元。

该系统经过冬季一个月试运行,节约软化水1 556 m3，按每方软化水8 元计算，可节约费用1.2万元，基本完全符合上述第二阶段推算。

该控制系统运行安全可靠，充分实现了冷元凝水回收利用，减少了水资源的浪费，提升了我厂的综合经济效益。