有关水泵的议论文

离心泵技术论文篇二

离心泵的管理和维修技术探讨

摘要：离心泵是机械装备制造业中比较通用的一种机械，广泛应用于社会生产的各个行业和部门。近年来，伴随着石油化工和国民经济的发展，对离心泵的安全可靠性能提出了更为严格的要求。离心泵作为输送物料的一种转动设备,对连续性较强的化工生产尤为重要。基于此，本文就离心泵的管理和维修技术展开分析与研究。

关键词：离心泵管理维修

中图分类号：C93文献标识码： A

引言

随着社会经济的快速发展及企业管理体制的不断改革，离心泵故障管理及维护受到了越来越多人们的关注，在我国现阶段，寻找离心泵馆长的维修技术已经成为一个新的课题，对离心泵进行良好的日常保养，完善设备的保养机制，是延长离心泵使用寿命的关键。

一、离心泵的基本构造

(一)叶轮。常见的离心泵结构中，主要有开式、半开式和闭式三种型式的叶轮。开式叶轮仅有叶片，没有前后盖板半开式类型的叶轮则是由后盖板和叶片组成而闭式叶轮不但有叶片，还有前盖板和后盖板。在各泵体结构中，离心泵主要通过叶轮对液体做功，也是唯一的做功部件。

(二)泵体。径向剖分式和轴向剖分式是两种普遍的离心泵壳体类型。离心泵中的单机泵壳体大多数为蜗壳式，多级泵壳体按径向剖分壳体划分成圆形和环形两种壳体类型。泵壳内腔呈现螺旋形是蜗壳式泵壳的主要特征。

(三)泵轴。泵轴主要是用来传递机械能，它是由联轴器和电动机相连，从而可以将电动机的转矩通过泵轴传送到叶轮。

(四)轴承。离心泵的轴承多为滑动轴承，所以润滑剂要求就比较严格，常用透明油作为润滑剂。

(五)密封环。减漏环是密封环的另一种说法，在不同资料下可能显示有所不同。

(六)填料函。填料函的主要作用是封闭泵轴和泵壳之间的狭小空隙，保证泵内水流和泵外空气不能相互泄露。主要构造是由填料、填料筒、填料压盖、水封环和水封管组成。

二、离心泵的基本工作原理

研究离心泵工作原理可为处理故障与制定预防措施提供技术依据。在通常情况下，离心泵就是利用物体离心力作用，来达到对液体物体完成输送的目的。在离心泵工作前，须事先将泵内叶片间和贮液槽内充灌满流体，然后再启动离心泵开始正常运转，此时离心泵内的流体就会随着叶轮高速旋转产生离心力运动，并在叶轮中心向外周作径向运动，最后顺叶片流道进入到排出管内。同时泵内的原有流体被旋转甩出后，叶轮中心即形成了一个低压区，而暂处于高压区贮液槽的流体就会源源不断的被吸收到叶轮中心，再依靠叶轮高速旋转被甩出进入到排出管内，形成流体不间断的被吸入和排出的循环输送作业，从而实现离心泵连续不断地将液态物体抽出进行输送

三、离心泵常见故障处理措施

(一)离心泵排液不畅和排液后中断的解决措施

检查泵内气体是否处于真空状态，泵壳和入口管线内的流体是否全部注满，如果不是真空要立即排净空气，没有灌注满的要及时重新添加达到要求标准。检查泵内叶轮转速有无异常，发现叶轮表现出过低的转速时，要立即进行调整适当提速。检查入口滤网、底阀有无附着的杂物，有就须立即排除异物，避免再次发生堵塞检查吸入侧管道连接处有无漏气，有就需及时排尽气体，检查吸入口淹埋深度是否太浅，调整合适位置避免异物堵上。

(二)离心泵运行中出现震动或异响的解决措施

检查离心泵的轴承情况及间隙大小，检查泵内油质清洁度和润滑程度，并进行逐一排除故障隐患。损坏轴承要及时进行更换处理，间距大的了要及时调整轴距到适当的位置对已经污染了的油质要马上进行杂质清除，对润滑不到位的部件，要立即更换新的润滑油脂。至于对那些过高震动频率的，则应及时更换、调整离心泵的轴承、轮齿等部位。

(三)离心泵功率消耗太大的解决措施

检查叶轮与耐磨环、泵壳有无摩擦，而进行适度的修理。检查流液密度是否合适，轴承有无损坏，如果有就及时进行修理或者更换轴承，调整零部件。检查泵轴是否有弯曲，并及时矫正。检查联轴器是否存在对中不良、轴向间隙太小，进而调整对中和轴向间隙到合适位置。

(四)水泵不能正常运转的解决措施

首先，检查离心泵的原动机运行有无异常，电源接入是否正确，如存在有原动机异常和电源接错的问题，须加以整改处理好也可用手盘联轴器直接检测，如遇故障问题严重的，可通过拆解泵壳，观察泵体内有无被卡的现象。检查泵内系统的水头、净压头等部件磨损情况，对凡是发现有磨损的零部件应及时更换。检查叶轮的完好程度及叶轮之间的间隙，及时更换掉完好程度差的损坏叶轮，调整间隙大的叶轮间隙到合适的位置为止。检查吸液槽的真空状态与吸入的高度位置，对没有排尽空气的要再排气，使吸液槽内达到真空状态，同时，对泵内系统的水头位置设置过高的，要重新调整。

(五)离心泵流量不足，扬程不达标的解决措施

导致离心泵的流量和扬程不够的主要原因为：叶轮的转速太低或叶轮的转动方向不对、泵吸入口串气、吸入口管线、滤网或叶轮堵塞、灌注不够、叶轮损坏、口环的间隙过大，漏损过大、吸入管中压力接近汽化压力、泵体内有气体。如离心泵在出现如下情况时，可采取下面的方法进行处理：①检查调整。②检查入口管线法兰。③清理入口过滤器。④更换叶轮。⑤增加入口压力，提高灌注头。⑥更换口环。⑦适当地增加入口压力，同时降低传输介质的温度。⑧放空排气或向有关系统卸压。

四、离心泵的管理和维护的优化策略

现代工业系统中，离心泵的适用范围从基本的生活需求到石油化工行业都有广泛涉及，不但用来输送水，而且还用来输送石油等其他不同性质的液体。按照不同的输送媒介，离心泵的种类也变得纷繁复杂，常见的有防腐泵和清水泵两种。为了保证一定的使用年限，减少企业成本提高经济效益，就必须不定期对离心泵加强管理和维护。

(一)做好离心泵安装工作，确保正常运行。离心泵是石油化工生产中的核心装置，其重要性不言而喻。而离心泵安装工作是前提和基础部分，要求安装工作人员一定要严格按照规范要求，确保设备的科学安装和正常运行。首先，设备的基础尺寸和位置一定要符合要求，横纵坐标的位置一定要合理，一般偏差不能超过20mm，地脚螺栓孔中心位置的偏差应该控制在10mm以内，地脚螺栓孔壁铅的垂直角度偏差应该在2毅。其次，安装中，一定要慎重选择垫铁的位置，在垫铁安装之前，一定要调整泵的标高、水平度，使其达到设计的标准值。只有精准的安全，才能确保离心泵运行的稳定性和安全性，垫铁的主要作用是使泵的重量以及运转过程中产生的惯性力均匀地传递给基础部分，这样能减少离心泵自身承载的荷重，确保其能长久运行。最后，离心泵安装中，需要安装两个垫铁，其中一平二斜，固定离心泵，如果一般离心泵的荷载比较大，可以选用三个垫铁，但是，数量最好不要超过三个。离心泵的安装是系统性的工作，对安装技术人员提出较高的要求，技术人员一定要注重每一个安装细节，确保每一个环节的工作质量，这样更能提高运行的可靠性，保证离心泵工作运行的效率。

(二)合理使用离心泵，提高运行效率。合理使用离心泵要求技术人员严格按照规范操作开展工作，避免离心泵低流量运行。一般离心泵在正常运行时，高压力下顺利运行，但是如果出现低流量运行，会导致离心泵故障问题。低流量运行时，离心泵内就会出现径向漩涡现象，此时就会产生很大的径向推动力，此时，离心泵就无法正常运转。石油离心泵的实际流量比较小，如果处于不合理连续转动运行中，就会导致轴折断。但是，一般离心泵的流量都比较低，很多时候能将大部分轴功率转化为热能，将能量传递给泵内的液体，进而引起整个外壳温度上升，此时，泵体温度升高，在长期小流量运行状态下，就会发生震动等故障现象。因此，一定要避免离心泵在低流量状态下运行，这样才能保证离心泵的正常工作，提高运行效率。其次，还应该做好离心泵润滑工作，基本都是滚轴承类型，润滑剂的养护和使用能确保离心泵的正常运行，在不受外界干扰的情况下，保证机械不会因为负荷力而变形。润滑工作也是重要的环节，一定要使润滑达到良好的状态。在选用润滑油时，一定要慎重选择比较良好的润滑油，在不同转速的情况下，应该形成油膜，这样更有助于提高离心泵的安全运行。同时，选用的润滑油应该具有高粘度性，离心泵在不同的条件下，都能有效的保护其使用寿命，确保离心泵不会受到负荷力以及温度等因素的影响，进而确保离心泵内部部件的顺利运行，避免离心泵在运行过程中轴和固定轴之间的摩擦，减少离心泵故障问题。

结束语

随着科技的不断发展,，离心泵的管理和维护对技术人员的业务水平提出了更高的要求，因此，企业各部门的操作人员必须加强理论知识的学习，并在实际工作中熟练运用。只有对离心泵的管理和维护工作充分重视，才能够保证其利用率、可靠性和安全性得到大幅度提高。

参考文献：

[1]刘福玉,刘福磊,孙广军,张凤霞.探讨多级离心泵常见故障检测与维修[J].才智,2012,20:36.

[2]席玉洁.离心泵故障诊断专家系统的应用研究[D].北京化工大学,2011.

[3]陈来保,潘金亮,焦红志,李京沛.高速离心泵常见故障原因分析及处理[J].河南化工,2008,08:38-39.

[4]朱力勇.离心泵常见故障分析与处理[J].中国石油和化工标准与质量,2013,17:79.

[5]白俊华.离心泵常见故障原因及预防措施[J].现代农业科技,2011,03:265-266.

看了“离心泵技术论文”的人还看：

1. 变频泵技术论文

2. 泵与风机节能技术论文

3. 变频技术论文2000字

4. 节电技术论文

5. 变频器技术论文

【 水泵节能论文之一 】

一．采暖系统循环水泵的必要能耗

采暖系统循环水泵的能力与供暖区域内建筑物热负荷和供暖管路的管径、长短有关。设计者的专业水平不同，设计工作的精确程度不同，循环水泵所选型号不尽相同，水泵运行时的工况也就不同。选用合理的水泵运行时效率高，电能消耗就小；不合理的效率低，电能消耗就大。

按设计热负荷计算出的循环流量为Gj,系统管路的计算总阻力为Hj，Gj和Hj有足够的计算精度并且施工安装准确。选用的循环水泵其额定流量为Ge、额定扬程为He,分别等于Gj和Hj。那么采暖系统运行时，水泵始始终在最高效率点工作。这就是设计规范规定的计算模型。只要达到这样的设计和施工标准，就可完完全全保证系统采暖的安全可靠，水泵运行的电能消耗最经济。以这种工况运行的水泵轴功率Ne称为必要轴功率。电机供给水泵运转的能耗最小且保证需要，所以称为必要能耗。

水泵各种工况下的轴功率按下式计算:

N=H·G/367·η (1)

式中： N----水泵的轴功率，KW；

H---水泵的扬程，mH2O；

G---水泵的流量，m3/h ；

η--水泵的效率，%。

当室外温度变化时,为了保证室内温度的恒定,大多数采暖系统采用“质”调节的方法。在“质”调的过程中，水泵的循环流量始终保持恒定，也就是说在整个采暖期内水泵始终按固定数值的轴功率Ne连续运行。整个采暖期水泵的电能总耗量Ee按下式计算：

Ee=n*24*Ne （2）

式中：Ee—采暖期总能耗，KWh；

n--采暖天数；

24--每天运行小时数；

Ne--水泵的轴功率，KW。

二．严重右偏工况时水泵电能消耗

同一台水泵工况点不同，也就是说水泵实际的流量、扬程不同，水泵的效率不同，电能的消耗量也就不同。水泵的工况可分为三种类型：额定工况就是水泵的铭牌所示参数的工况，“左偏”工况就是流量小于额定流量的工况，“右偏”工况就是实际流量超过额定流量的工况。因为采暖系统中“右偏”工况的循环水泵存在相当普遍并且电能浪费严重，所以重点作以分析。

1.“右偏”工况的特征：

①.温差偏小：

采暖系统在设计外温条件下运行时，供、回水的温度差远小于设计采用的温差（对于低温水采暖系统温差为25℃）。这就是说实际发生的循环流量，远远大于按设计热负荷计算出的循环流量Gj。

②.水泵前后的压差偏小

水泵运行时，可以简单这样确认，水泵进出口的压力表的压力差值（按米水柱计算）正好等于水泵的扬程（按米水柱计算），水泵就在高效点工作；压力差值小于水泵的扬程，水泵就在“右偏”工况下工作。

③.水泵电机的电流值严重超标：

水泵在额定工况工作时电机的电流值按下式计算：

I=N/（V*COSΦ*η） （3）

式中：I--电机的电流值，A；

V--电机的电压值，V；

N--水泵的额定功率值，KW；

COSΦ--电机的功率因数值；

η--电机的效率值，%。

水泵在额定工况下工作时，其要求的功率值要比配用电机的功率值要小，相应比电机的额定电流值也要小。但大多数运行中的水泵电机的实际电流值超过按上式计算出的标准值，还有相当一部分水泵电机接近或超过电机额定电流值而产生电机过热现象。

2.·产生“右偏”工况的原因：

整个采暖系统设计管径相对大，对于一定的循环流量系统的阻力小，需要水泵的扬程低，水泵的电机小,运行时的电能消耗小，总的运行费用就少。换另一角度，水泵选用的扬程高，就可以减小整个系统的管子直径，相应降低工程的成本,减少一次性投资额。

由于种种原因，已经形成的系统的管径在相当大的条件下,循环水泵也采用过高的扬程，致使高扬程的水泵在低阻力的系统上工作，这就不可避免形成循环水泵在“右偏”工况下工作结果。这种结果产生三个方面的损失，一为管路投资已经加大并支出而没有得到降低运行费用的预期效果；二为水泵设备投资加大减小管路投资的条件变为无效；三为水泵电能消耗成立方倍地增加,浪费相当严重。

3.·“右偏”工况下循环水泵的电能消耗：

例题1:*市某锅炉房，锅炉容量为2.8MW，采暖系统在设计气温条件下工作时，锅炉的实际出力为容量的80%时满足采暖要求，循环水泵的供水压力Pc=0.5MPa，回水压力Px=0.27MPa，循环水泵的型号为is100-80-160。该泵在运行时的工况及能耗分析简述如下：

一·实际工况分析：

①.is100-80-160水泵的性能曲线

H=38.82-0.000682G2 (4)

N=4.2+0.07G (5)

②.水泵的额定工况参数

Gep =100 m3/h η=75 %

Hep =32 mH2O Nd=15（电机功率） KW

Nep=11.2 KW

③.循环水泵的实际工况参数

HS=(0.5-0.27)*100=23 mH2O

Hs= =152 m3/h

Ns=4.2+0.07*152=14.84 KW

ηS=（23*152）/（367*14.84)=64.19 %

④.采暖系统阻力曲线:

HJ=S·G2=0.0009955·G2 mH2O (6)

二·规范规定的工况：

①.系统设计循环流量：

2.8MW的锅炉全负荷时的设计流量为100 m3/h，80%负荷时：

Gj=100*80%=80 m3/h

②.系统的循环阻力:

Hj=0.0009955G2J =0.0009955*802=6.37 mH2O

③.循环水泵的轴功率:

选用IRG100-100A型循环水泵，其额定流量为Gj=89m3/h，额定扬程为Hj=10mH2O,额定效率η=74 %,运行时调整至额定点工作,其轴功率按下式计算:

NJ=(GJ*HJ)/367*ηJ

=(89*10)/(367*0.74)=3.277 KW

三·能耗比较:

Ns/NJ=14.84/3.277 =4.529

实际一个采暖期循环水泵电能用量可满足4.5个多采暖期循环水泵电能的用量。

三·结论和讨论:

1·“右偏”工况应列为热水采暖系统的“通病”之首。理由一,在全国范围各采暖区域内的采暖系统中普遍存在。理由二,电能浪费特别严重，循环水泵实际电耗中,约有75%以上的(本文举例中为77.91%)电能是被浪费了的。如此巨大的浪费现象与发展节能性社会国策是不相容的。因此，采取各种有效措施进行治理，是当前采暖工作中的当务之急。

2·"低温户"在各采暖系统中不同程度地存在,同样也有高温户的存在。其根本的原因是热量平衡工作不到位。只要是各支环路这间的阻力相对关系不变，采用大流量或者采用小流量热量分配的不平衡仍然不变。要解决"低温户"问题，热的关阀门，冷的开阀门，只有这一个办法。相当一部分供热管理人员坚持认为目前的“大流量”运行方式能解决"低温户"的不热问题热平衡的理论是不支持的。

3·按供水95℃回水70℃低温水设计的采暖系统，按设计规范计算出的循环流量是能够保证安全可靠经济运行的合理流量。实际发生的流量小于这一计算流量就要变成高温水采暖系统，显然安全技术上不允许。实际流量大于这一循环流量，就变成了比低温水采暖系统还低温的采暖系统（温差约为10℃左右）,这种系统已经成为现实的其后果之一,采暖工程设计已难及实践结果评价优劣，按规范认真设计的优秀作品最后不热，不按规范人加大散面积加大管径增大投资的不良设计反而工作正常。其后果之二，电能严重浪费。

4·还应当指出的是,相当一部供暖工程基层管理人员对水泵调节技术知识不熟,水泵上存在的问题看不出来,也就谈不上前针对性地采取相应的技术措施。

5·以上所述不对不足之处，欢迎批评指正。

水泵是输送流体或使其增压的机械，包括某些输送气体的机械。其作用是向汽轮机凝汽器供给冷却水，用以冷却凝气轮机排汽。一般分为：立式和卧式，循环运行起来靠得水流冲击运行，防止共振必须用ZTA阻尼弹簧减震器。

1、上海松夏ZTA阻尼弹簧减震器结构特点：

上海松夏ZTA阻尼弹簧减震器是由弹簧和橡胶组合而成的新型减震器产品，这种减震器里面的弹簧可以起到减振的作用，还有橡胶可以起到隔音的作用，弹簧在产品内部保护起来，弹簧避免氧化，这样使弹簧减震器的使用寿命更长。

2、上海松夏ZTA阻尼弹簧减震器设计原理：

上海松夏ZTA阻尼弹簧减震器按“低频大阻尼减振器”设计原则，采用并联多个压缩螺旋弹簧组合，提高产品稳定性能。

采用金属丝网作阻尼材料，不但能增加阻尼系数，克服其阻尼比小时，容易产生的共振现象，而且延长使用寿命。为便利安装，减振器上下端面套置橡胶衬垫、增大磨擦系数，可直接放置在隔振台座与支承结构之间，一般不需连接固定。

供水系统在人们生活和工业应用当中是必不可少的。随着人们生活水平的提高和现代工业的发展，人们对供水系统的质量和可靠性的要求越来越高。变频恒压供水系统能够很好的满足现代供水系统的要求。

在变频恒压供水系统出现以前，有以下供水方式：

(1) 单台恒定转速泵的供水系统

这种供水方式是水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，严重影响了城市公用水管管网压力的稳定，水泵整日不停运转。这种系统简单、造价最低，但耗电严重，水压不稳，供水质量极差。

(2) 恒定转速泵加水塔（或高位水箱）的供水系统

这种供水方式是由水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔注满水后水泵停止工作，水塔水位低于某一高度时水泵启动，水泵处于断续工作状态中。这种方式比前一种省电，供水压力比较稳定，但基建设备投资大，占地面积大，水压不可调，供水质量差。

(3)恒定转速泵加气压罐的供水系统

这种供水方式是利用封闭的气压罐代替水塔蓄水，通过检测罐内压力来控制水泵的开与停。当罐中压力降到压力下限时，水泵启动；当罐中压力升到压力上限时，水泵停止。这种方式，设备的成本比水塔要低很多。但是电机起动频繁，易造成电机的损坏，能耗大。

变频恒压供水系统不仅克服了过去供水系统的缺点，而且有其自身的优点。此系统采用了先进的s7－200plc和变频器mm440，s7-200具有低廉的价格和强大的指令，可以满足多种多样的小规模的控制要求，变频器mm440具有很高的运行可靠性、功能的多样性和全面而完善的控制功能。这种供水方式不仅提高了供水系统的稳定性和可靠性，而且实现水泵的无级调速，使供水压力能够跟踪系统所需水压，提高了供水质量。同时变频器对水泵采取软启动，启动时冲击电流很小，启动能耗小。

2 供水系统的基本特性

供水系统的基本特性是水泵在某一转速下扬程h与流量q之间的关系曲线f (q)，前提是供水系统管路中的阀门开度不变。扬程特性所反映的是扬程h与用水流量q之间的关系。由图1的扬程特性表明，流量q越大，扬程h越小。在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量q的大小主要取决于用户的用水情况。

管阻特性是以水泵的转速不变为前提，阀门在某一开度下，扬程h与流量q之间的关系h=f (q)。管阻特性反映了水泵转动的能量用来克服水泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图1可知，在同一阀门开度下，扬程h越大，流量q也越大，流量q的大小反映了系统的供水能力。

扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的平衡工作点，如图1中a点。在这一点，用户的用水流量和供水系统的供水流量达到平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。当用水流量和供水流量达到平衡时，扬程ha稳定，供水系统的压力也保持恒定。

图1 供水系统的基本特性

3 变频恒压供水系统的构成及工作原理

3.1 系统的构成

变频恒压供水系统采用西门子的s7-200 plc作为控制器，变频器mm440是频率调节器，交流接触器和电动机作为执行机构，压力传感器作为控制的反馈元件。s7-200 plc选用内部控制模块cpu224，模拟量2路输入通用模块、模拟量2路输出通用模块和pid模块。cpu224有14路输入/10路输出，对于小型的控制系统而言够用。pid模块使用方便，在软件中只需要配置pid的每个参数。

三相交流电与mm440的电源输入口连接，经过变频器变频后的交流电接异步电动机，异步电动机带动水泵转动。s7-200数字输出口输出控制信号到交流接触器，交流接触器两端连接的是工频或变频的三相交流电，主要起接通或断开三相交流电与异步电动机。s7-200的模拟输出口输出控制电压信号给mm440的模拟电压输入口ain1+和ain1-，该控制电压主要调节交流电的频率。压力传感器从供水网络中反馈压力信号，压力信号经过滤波放大后输入给s7-200的模拟输入口。系统的结构如图2所示。

图2 变频恒压供水系统的总体框图

3.2 系统的工作原理

变频恒压供水系统是由三相异步电动机带动水泵旋转来供水，通过变频器调节输入交流电的频率而调节异步电动机的转速，从而改变水泵的出水流量来调节供水系统的压力。因此，供水系统变频的实质是三相异步电动机的变频调速，通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。

异步电机的转速为：

其中：

n0为异步电机同步转速；

n为异步电机转子转速；

f为异步电机的定子输入交流电的频率；

s为异步电机的转差率；

p为异步电机的极对数。

由上式可知，当异步电机的极对数p不变时，电机转子转速n与定子输入交流电频率f成正比。

当系统启动，运行在自动模式时，此时手动模式无效。系统按照给定的水压进行设定，plc根据给定的水压自动调节交流电的频率，精确跟踪给定的供水压力。在用水量高峰时期，系统的用水量猛增，扬程降低，供水量不足，供水水压下降，1#电机输入交流电的频率会升高，以提高供水水压。当交流电的频率达到最大频率，供水水压仍然小于设定的水压时，1#电机会自动切换到工频状态下，同时2#电机启动并工作在变频状态。在夜间，系统的用水量递减，扬程升高，供水量过大，2#电机会退出变频状态，1#电机由工频切换到变频状态，并不断调节交流电频率，系统最终要维持供水的设定压力。当系统运行在手动模式时，自动模式无效。在自动模式出现问题或系统在维护期间时，系统才会采用手动模式。用户根据需要，可以从plc的输入开关输入信号，选择1#电机或2#电机运行在工频状态。

变频恒压供水系统的功能要求：系统的供水压力能够准确跟踪给定供水压力（稳态误差在5％内）；可以自动进行自动模式/手动模式切换。

系统的控制原理框图如图3所示。压力传感器从供水管网反馈电压信号，电压信号经过滤波放大后送到s7-200的模拟输入口，与给定的供水压力信号比较形成压力偏差信号，经过plc（s7-200）pid模块pi调节后发出控制电压信号，送到变频器mm440的模拟输入调节端口。送到变频器mm440的模拟电压信号与连接到变频器mm440的三相交流电的频率一一对应，调节控制电压信号就可以调节三相交流电的频率。系统是以供水管网的供水压力为控制对象而构成的闭环控制系统，其设计是按照两个电机就可以完全满足供水要求。

图3 变频恒压供水系统的控制原理框图

4 硬件电路设计

4.1 主电路

变频恒压供水系统就是利用异步电机拖动水泵的。系统的主电路由电源开关q、熔断器fu、交流接触器km、热继电器kr等组成，采用了一台变频器切换控制两台电机，1#电机和2#电机可以在工频和变频状态下进行切换，交流接触器的通断由s7－200的输出口控制。主电路如图4所示。

图4 系统主电路图

4.2 控制电路

控制电路主要由plc（s7－200）、变频器mm440等组成，plc外围电路接线图如图5所示。总电源开关为q，sb0为plc的程序启动按钮，与plc的i0.0输入口相连接，当按下sb0时，i0.0为“1”，plc程序启动。k1为系统的自动模式开关，当k1接通时，i0.1为“1”，交流接触器km1闭合，系统自动运行。当变频器的频率达到上限频率时，i0.5为“1”，1#泵和电机切换到工频状态下，2#泵和电机变频启动。当变频器的频率达到下限频率时，i0.6为“1”，2#电机停止运行，1#电机由工频切换到变频状态下。i0.5和i0.6的状态由变频器输入。k2为系统的手动模式开关，当k2接通时，i0.2为“1”，交流接触器km1断开，系统不能自动运行，用户可以根据需要接通k3或k4来选取1#电机或2#电机工频运行。km1为控制1#电机和2#电机在自动模式下运行的交流接触器，km2为控制1#电机在变频下运行的交流接触器，km3为控制1#电机在工频下运行的交流接触器，km4为控制2#电机在变频下运行的交流接触器，km5为控制2#电机在工频下运行的交流接触器。

图5 plc外围接线图

5 程序设计

5.1 plc程序设计

plc程序设计的主要流程如图6所示。合上开关q，按下起动按钮sb0，plc程序复位。当合上开关k1，i0.1为“1”，系统在自动模式下运行，交流接触器km1接通，系统将根据程序跟踪设定供水压力。

图6 主程序流程图

当用户用水量递增，变频器达到频率50hz，供水压力还没有达到设定的供水压力时，mm440输出高电平到i0.5。此时，q0.1为“0”， q0.2为“1”，交流接触器km2断开，km3接通，1#电机由变频切换到工频。定时器计时3s，变频器停止，变频器的频率由最高频率50hz逐渐下降，3s后q0.3为“1”，2#电机接到变频器开始变频运行。设置延迟时间主要原因是让变频器的频率下降，软启动静止的2#电机，减小电机启动电流，避免电机烧毁。

当用户用水量减小，变频器达到下限频率30hz，供水压力还是高于设定的供水压力时，mm440输出高电平到i0.6。此时，q0.4为“0”，km2断开，2#电机退出变频并逐渐停止。同时q0.1为“1”，q0.2为“0”，交流接触器km2接通，km3断开，1#电机由工频切换到变频。下限频率设定在30hz主要原因：在供水系统中，转速过低时会出现水泵的全扬程小于基本扬程（实际扬程）形成水泵“空转”的现象。在多数情况下，下限频率应定为30hz～35hz。

当合上开关k2，系统在手动模式下运行，交流接触器km1断开。用户可以根据需要，合上开关k3，交流接触器km3接通，选择1#电机在工频下运行。合上开关k4，交流接触器km5接通，选择2#电机在工频下运行。

5.2 变频器mm440的参数配置

变频器mm440主要使用的是模拟输入口ain1+和ain1－，模拟电压信号输入后通过a/d转换器得到数字信号。由plc模拟输出口输出模拟控制电压信号，输入到变频器的模拟口，变频器的频率和控制电压一一对应。系统使用变频器的模拟端口，最高频率应该设置为50hz，最低频率为30hz。mm440的参数配置如附表所示。

附表 mm440的参数配置

6 结束语

应用西门子plc（s7－200）内部的pid模块和变频器mm440的无极调速控制恒压供水系统，高效节能，调速供水效果突出，抗干扰能力强。同时采用变频器对电机实行软起动，减少了设备损耗，延长了水泵、电机设备的使用寿命。以供水水压为控制对象的闭环控制，稳态误差小，动态响应快，运行稳定。实验效果表明，采用plc（s7－200）和变频器mm440构成的变频恒压供水系统，具有很强的实用性，体现了变频调速恒压供水的技术优势，为供水领域开辟了切实有效的途径。

参考文献

[1] 李光,谢欢,王直杰. 高压变频器模拟量控制电路及功能设计[j]. 电气传动自动化,2008,38(7):63-68.

[2] 彭旭昀. 一种基于变频器pid功能的plc控制恒压供水系统[j]. 机电工程技术,2005,34(10):54-56.

[3] 陈新恩,王永祥. 基于s7-200的变频调速恒压供水系统[j]. 制造业电气,2006,25(6):37-39.

[4] 朱玉堂. 变频恒压供水系统的研究开发与应用[d]. 杭州:浙江大学,2005.

前言

电力工程建设中供水系统投资高、工程量大施工复杂，对电力工程建设造价与投资回收年限影响较大，在电厂供水系统方案设计中非常重视自然通风冷却塔与循环水泵选择，循环水泵房与循环水管道系统优化布置，因为它们直接影响汽轮机安全运行与发电机满负荷发电，直接影响电厂的经济性，为了降低供水系统年运行费用，节约工程造价必须推广节能型设备的应用、优化系统的配置。

火力发电厂中汽轮发电机凝汽器的冷却水量随季节变化，夏季冷却水量大冬季冷却流量小；随汽轮机抽汽量变化，抽汽量大冷却流量少，抽汽量小冷却流量大。供水系统采用一台机组配二台相同型号水泵并联模式，将循环冷却水量平均分配给二台循环水泵，这种配置模式符合《火力发电厂水工技术规程、规定》，在电厂供水系统设计中广泛使用。 但是，一台机组配二台相同型号水泵在运行过程中经常出现问题，为了从根本上解决水泵运行效率低下与系统流量变化步调不一的矛盾，开发一种新型高效节能型水泵事在必然。

高效节能型循环水泵在供水系统中的应用

近年来全国各地相继建成一大批135MW火力发电厂，在山东里彦电厂、徐州诧城电厂、甘肃金川电厂、山东魏桥热电厂，我们先后设计了18台135MW国产超高压、中间再热机组。这些电厂位于我国华北、东北与西北地区，共同特点是企业自发自用，除了有稳定的电力需求外还有供热负荷，供热负荷波动较大，夏季热负荷小冬季热负荷大，年采暖期长。

以135MW供热机组为例，汽轮机最大连续出力时汽轮机凝汽器的凝汽量为324t/h，需要循环冷却水量19640m3/h；汽轮机额定抽汽工况时汽轮机凝汽器的凝汽量为223t/h，需要循环冷却水量12274m3/h；汽轮机最大抽汽工况时汽轮机凝汽器的凝汽量143t/h，循环冷却水量4700m3/h。随机组运行工况的改变，循环水系统需要的冷却水量从4700m3/h--19000m3/h的巨幅波动。

供水系统采用常规水泵布置，为了满足夏季汽轮机运行要求，通常选用选择水泵流量9800-11700m3/h，扬程18.0-21.5米，按照夏季二台水泵并联运行来满足循环水系统需要的冷却水量19000m3/h，其它季节通过一台水泵运行来满足循环水系统冷却水量需要，水泵流量范围9800-11700m3/h，系统超过此流量范围运行时，水泵运行很不经济。

不难发现：汽轮机在额定抽汽工况下，循环冷却系统需水量为12274t/h，系统水阻比汽轮机纯凝工况时略为减少2.0-3.0米，水泵扬程下降到15.0-16.5米，单台水泵流量增加到13000t/h，一台水泵运行可以满足系统要求，只是运行效率不高。可是汽轮机最大抽汽工况时，循环冷却水量只有4700t/h，系统水阻比汽轮机纯凝工况时大幅度减少，导致水泵扬程提高、运行效率很低，造成冷却塔淋水装置涌水、加大配水槽流速，水流热交换时间减少。由于水泵的工作效率极低，电动机无功功率增加，白白地浪费电能。

如果在135MW国产超高压、中间再热机组中循环水系统采用新型高效节能型水泵，将从根本上解决水泵运行效率低下与系统流量变化步调不一的矛盾。

以G48Sh水泵为例，在转速n=485r/min时、水泵流量17500m3/h、扬程18米、水泵效率88%、轴功率947kw；在转速n=420r/min时、水泵流量13200m3/h、扬程14.5米、水泵效率87% 轴功率587kw。该水泵设计参数与135MW机组循环水系统参数基本吻合、运行效率高。对100多台G48Sh水泵进行抽样检测，实际运行效率为84-88%；常规48Sh-22水泵运行效率只有60%。

水泵配用电动机采用双极数、双转速的核心技术，增加了循环水系统运行调节灵活性。根据凝汽器冷却水量随季节变化、随抽汽量改变，自动调整电动机极数与转速，同时改变输出功率与水泵供水量。一台G48Sh水泵高转速运行比二台48Sh-22并联水泵每小时多供水量3000吨；一台G48Sh水泵低转速运行电动机输出功率可以从947KW调整到587KW，电动机功率降幅达37%，其节能效果非常明显。因为循环水系统除了夏季水泵高转速运行外，其他季节基本上可以低速运行，按照年运行时间7200小时计算，每年每台水泵可节省电量230万度。按照电厂厂用电价0.2元/度计算，单台循环水泵每年节约电费大约为40万元左右，按照10-15年回收年限计算，单台循环水泵节约电费高达400-600万元，对于安装几台节能型循环水泵的电厂，其经济效益非常可观不可小视，这也是许多电厂节能技术改造的一个发展方向。而常规水泵配用电动机是固定不可调的，一定的转速所对应的输出功率是不变的。单台高效节能型循环水泵比等容量常规SH系列离心水泵价格高15-20万元，这部分投资费用只须电机低速运行很短时间即可收回全部成本。

高效节能型循环水泵的引入可以优化系统水力条件，加宽了水泵高效区段适应范围，有效地提高水泵工作效率；改变了一台汽轮机配二台等容量水泵常规设计理念，提出了一种新的水泵配置来满足汽轮机的变工况运行要求，本体结构采用卧式泵壳设计，厂运行、检修非常方便。

山东十里泉电厂(2×125MW)循环水系统原来配备了4台同型号48SH-22水泵运行，确实存在水泵供水量不足、效率低、经济性能差。1998年10月将其中的4#水泵更换成G48SH水泵，投产后电厂委托电力试验研究所进行了水泵性能测试，在高、低转速时运行效率分别高达87.78%与86.11%，比未改造其他水泵效率分别提高28.26%和26.5%，耗电量明显减少。

广东云浮电厂(2×125MW)也是配备了4台同型号循环水泵48SH-22。夏季3台水泵运行，其他季节2台运行。因为循环水流量不足、效率低，将其改成G48SH水泵，投产后委托广东电力试验研究所对水泵效率进行检测，新泵高转速时实际流量16537t/h、运行效率87.78%、电动机功率1002KW；新泵低转速时实际流量13080t/h、运行效率为86.12%、电动机功率646KW。水泵与机组运行工况吻合。原水泵实际流量14400t/h、效率59.62%、电动机功率1089KW；最高效率70%时流量为11540t/h，水泵与机组运行工况不符。高转速时新泵比旧泵供水量大2137 t/h、功率低87.7KW、效率高28.16%；低速时新泵在供水量相同情况下，单台水泵每小时可以节省443KW，节能效果显著。

结论

任何新技术的推广都需要一个认识过程, 高效节能型循环水泵的最大特点是节能、工作效率高，值得在全国推广。但是它是否适合所有地区、所有135MW机组的运行还需要更多的实际应用证明，需要因地制宜的选择。

推广高效节能型循环水泵不仅涉及到电厂循环水泵的配置、水泵备用与水泵运行费用问题，而且关系到水泵与汽轮机运行的联锁、控制问题等等，尤其在长江边建设取水泵房必须谨慎选择，高效节能型循环水泵的几何尺寸较等容量水泵大的多，对江边取水泵房而言，设备及设备运行费用不及取水泵房结构费用与施工费用，特别是水源枯水位与最高水位相差较大的时候，取水泵房几何尺寸的任何变化对工程造价的影响是非常大的。

①使用的目的不同。水泵的目的在于制热，研究的着眼点是工质在系统高压侧通过换热器与外界环境之间的热量交换；制冷机的目的在于制冷或低温，研究的着眼点是工质在系统低压侧通过换热器与外界之间的换热；

②系统工作的温度区域不同。水泵是将环境温度作为低温热源，将被调节对象作为高温热源；制冷机则是将环境温度作为高温热源，将被调节对象作为低温热源。因而，当环境条件相当时，水泵系统的工作温度高于制冷系统的工作温度。

2。水泵的由来

随着工业革命的发展，19世纪初，人们对能否将热量从温度较低的介质“泵”送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的兴趣。英国物理学家J.P.Joule提出了“通过改变可压缩流体的压力就能够使其温度发生变化”的原理。1854年，W.Thomson教授（即大家熟知的LordKelvin勋爵）发表论文，提出了热量倍增器（HeatMultiplier）的概念，首次描述了水泵的设想。

当时，水泵供暖的对象主要是民用，供暖需求总量小，特别是对由于采暖方式及其对环境的影响尚没有足够的意识。人们采暖的方式主要是燃煤和木材，因而，热泵的发展长期明显滞后于制冷机的发展。

上世纪30年代，随着氟利昂制冷机的发展，水泵有了较快的发展。特别是二战以后，工业经济的长足发展带来的对供热的大量需求及相对能源短缺，促进了大型供热及工业用水泵的发展。1973年的全球性能源危机，进一步促进了水泵在全世界范围内的发展。

关于水的科学论文篇一

浅析水处理技术

摘 要现今随着社会的不断发展，人们生活中饮水的质量安全问题也越来越重要，从而对水处理技术也提出了更高的要求。本文根据对现今水处理技术的基本情况进行详细的分析，对主要的水处理技术进行深入的阐述，从水处理技术当中的重点内容和操作的难点进行全面的分析，力求在实际当中加强此项技术的运用，为城市以及农村地区的饮水安全问题作出微薄的贡献，也为人民的生活提供更高的保证。

关键词水处理技术应用

Abstract： Nowadays, with the continuous development of society, people living drinking water quality safety problem is becoming more and more important, thus the water treatment technology has put forward higher requirements. According to the current water treatment technology the basic situation in detail, the main water treatment technology are expounded from the water treatment technology, the key content and the operation difficulty to undertake comprehensive analysis, in order to strengthen the actual technique, as the city and rural area drinking water safety issues a modest contribution, also for people's life with higher guarantee.

Key words: water treatmenttechnologyapplication

中图分类号：TU45 文献标识码： A 文章 编号：2095-2104(2012)01-0020-02

现在，在许多地方，由于常年开发与环境的污染破坏，导致水源被污染的程度比较的严重，对当地人民的饮水质量安全造成了较大的威胁。所以，为了保证饮用水的安全，根据国家颁布的生活饮用水的标准，需要对水源进行一系列技术上的处理，使其达到相关的要求和规范，减少水源中存在的高氟、苦咸、高砷以及微生物病害等问题，解决影响人民生和质量和身体健康的质量问题。本文根据对水处理技术进行多角度的详细分析和探讨，对其中存在的实际问题进行深入的剖析，力求这项技术可以在人们的日常生活当中得到更加广泛的运用，根据对技术特点和操作的详细分析，得出各种技术分别适用于哪些环境下，并且，针对实际使用和操作当中的情况，对采集到的数据进行详细的分析，对比得出不同的水处理技术当中的优缺点，帮助水处理技术在实际当中得到更好的应用，为人民的生活质量提供更加优质的保障，也为社会的发展做出积极的贡献。

一、主要水处理技术的分析

一般的来讲，在水处理的技术当中，比较常用的是离子交换技术、膜反渗透技术、电渗析技术、复合多介质过滤技术以及电絮凝技术，在这几项技术当中，根据实际的使用和操作情况来看，膜反渗透技术存在有运行成本较高的问题，在操作和使用过程当中，会造成成本的增加，不利于解决实际的问题。同时，电渗析技术也存在有同样的问题，虽然其在理论上面操作的成本不是非常的高，但是在实际工程当中不同的设备，造成的运行费用会比较的高。离子交换技术由于介质更换较为频繁的缘故，在实际的使用和操作当中会造成管理的复杂和应用上的不便，运行费用则是根据实际情况来确定，不同的介质来源和更换的频率都会造成其成本的不同。另外两种技术，电絮凝技术和复合多介质过滤技术，是现今的两种较新的技术，本文将对这两种技术进行细致的分析，其中，电絮凝技术集中了电化学技术上的一些优势，与此同时，此种技术还具有运行操作费用较低、管理较为简易的优点，而复合多介质过滤技术，克服了其他的离子交换技术上的一系列的缺点，在运行成本和操作使用上面进行了多方面的改进和提高。这两项技术是当今运用最为广泛的两种技术，不仅是因为其可以很好的控制使用的成本，更是因为其管理方面和操作方面的优势，符合现今水处理技术的选择原则。一般的来讲，水处理技术应当遵循几个方面的原则，首先，最为重要的一点就是一定要保证饮用水的安全，在进行相关的处理之后一定要达到相应的要求和规范第二，技术需要安全可靠，需要成熟的技术，设备以及理论方面都较为全面第三，运行费用要较低、管理要较为方便，不能选择会造成很大成本的技术和设备，同时也不能选择管理起来较为麻烦的技术，尤其是在一些较为贫困的地区，更是要对技术的成本进行严格的控制，要对技术的繁琐程度进行严格的把握最后一点，投资需要尽量的节省，在满足了以上几点原则之后，需要对技术的投资进行一系列的节省，这一点对于维持经济发展和保证经济效益来讲，有着较为重大的意义和作用。根据以上的阐述，可以对现今的水处理技术现状有着一个较为详细的了解，下文就将对电絮凝技术和复合多介质过滤技术进行深入的剖析，通过采集数据的结果对两种技术进行多方面的对比，旨在加强水处理技术在实际当中的应用。

二、电絮凝技术原理和流程分析

电絮凝技术是一种电化学技术，它集中了电化学当中的一些优点，使用电能来对化学试剂进行有效的替代，在减少了经济成本的同时，还能较为有效的去处水源当中的重金属以及悬浮固体等等物质，对乳化有机物以及其他的污染物质都能进行科学合理的去除，是一项新兴的技术，在实际的使用和操作当中已经得到了不断的完善，效果也得到了多方面的认可。电絮凝技术真正起步于上个世纪末期，但是其理论在上个世纪的初期就已经逐步的建立起来，由于设备的不成熟和实践较少，所以一直都没有得到广泛的运用，一直到上个世纪的末期，才真正的在实际使用当中得到改进和提高。现今，这项技术已经有了较大的突破，在欧美等国，已是水处理当中使用的主要技术之一，在合理的控制了经济成本和设备的管理的同时，取得的效果也是比较的显著。下文将对其主要的技术和操作进行详细的分析。

电絮凝技术通过对多块钢板进行直流加电，从而在钢板之间产生电场，待处理的水流在进入到钢板之间的缝隙之后，正在进行通电的钢板会有一部分被消耗，进入到水源当中，与此同时，电场中的离子和非离子的污染物质，在受到了电场的作用之后，和电场中电离出来的产物进行相互的反应作用，电场中的消耗水也加入到反应中去，各种离子之间相互作用，以最为稳定的形式结合成一些固体颗粒，在水流中逐渐的沉淀出来，达到了净化水的目的，这就是电絮凝技术的主要工作原理。在电絮凝技术当中，水源由井池进入到均化池当中，均化池的作用是平衡水泵当中的水量，很好的控制其与电絮凝反应器当中的水流量之差，对反应的进行作严格的保障。然后，水流进入到反应器当中，一般的来讲，是两个反应器连接在一起，将水从均化池当中抽入至反应器，内部置有钢板，可以与水中电离出的离子进行反应，可以达到预处理的目的和效果。在反应器的底部，设置有一个倾斜的空腔，这个空腔的作用是将水流当中的较重的颗粒吸引进去，对水流中还存在的一些铁垢等污染物质，一并进行处理，这些物质由于质量较重，会逐步的沉入到空腔当中，不会随着水流一起前进。然后，水流会依次经过污泥储存设备、除沫池、沉淀池以及沙滤池等等，在其中进行进一步的污染物质处理，完成一系列的工艺流程，除去水中的颗粒、尘埃物质以及砂石等等，达到最佳的水处理效果。根据实际当中的使用和操作情况来看，电絮凝技术的效果比较良好，在合理的控制了成本和设备管理的情况下，达到了较好的使用效果。

三、复合多介质过滤技术原理和流程分析

复合多介质过滤处理技术，根据对水源进行一系列的物理处理，符合环保以及能耗低的要求，没有化学药剂的使用，在达到水源处理的要求和标准的同时，对成本也进行了较好的控制，整个处理的过程只需要使用较少的逆清洗水，所以，在实际的使用当中也得到了多方面的认可，技术也比较的成熟，应用较为广泛。在复合多介质过滤处理技术当中，由于一系列现代化全自动处理系统的运用，可以更加方便的对水源情况进行实时的监控，读读数和操作起来较为的便捷，可维护性较强，整个的工艺流程较为简易，同时，费用成本也较低，是一项现代化的技术。

在复合多介质过滤处理技术当中，水源首先进入到加压泵当中，加压泵根据流量以及压力的要求，将水泵入至水处理系统池当中，进行初步的处理，然后水流经过全自动的逆洗介质处理器当中，处理器可以很好的过滤水流中的泥沙以及沉淀物，然后，在过滤完毕之后，水流进入到逆洗的活性炭吸附器中，此过滤器根据椰壳活性炭的使用，对水流当中的异味进行有效的处理，还可以进一步的清除水中的氯化物，除去水中的臭味。然后，水流依次经过除砷装置、阻垢器、水紫外线消毒进口等等，对水中存在有的砷、铁、锰等介质进行一些列的处理，除去水中的水垢，对水流进行臭氧分解以及杀毒，进一步的除去水中的污染物质，达到最佳的水处理效果。上述过程即是复合多介质过滤处理技术的主要工艺流程。

四、数据分析和效果对比

根据某地区使用和操作的效果进行详细的分析，对比采集的数据可以发现，在使用了水处理技术之后，水中的有害物质明显的下降，对污染物质起到了很好的处理效果，同时，根据电絮凝技术和复合多介质过滤技术的数据对比，可以看出，两中技术都有各自的优势所在，先絮凝技术对比多介质过滤处理技术，其使用和操作方面较为成熟、成本较低，同时管理方面比较的方便，设备的使用寿命以及维护程度都比多介质过滤处理技术强，但是，电絮凝技术也有其自身的劣势所在，其一次性投资较高，对于较为贫困的地区，不是非常的适用。

五、结束语

综上所述，可以对现今主要的水处理技术有着一个比较详细的了解，通过对电絮凝技术和多介质过滤处理技术的详细阐述，可以对相关技术的工作原理和工艺流程有着较为详细的掌握，加强相关技术在实际中的使用和操作，加强水处理技术的效果，进一步的降低成本，加强管理，以最佳的方式对水源进行处理，为人民的生活提供最优质的保障。

参考文献

叶锐.浅析水处理技术和工艺流程【J】.水电原理技术，2005.6

王文涛.浅析水处理系统和技术的开发【M】.中国农村水电，2007(4)

王德.浅析水处理技术的选择以及设备的使用【M】.水利水电资讯，2006(5)

关于水的科学论文篇二

虚拟水与水安全

摘要：虚拟水是水资源领域的新概念，近年来，在与水相关的国际会议上成为讨论的热门话题。初步探讨了虚拟水和虚拟水贸易，认为虚拟水作为非真实意义上的水，是通过商品交易或服务来实现的，虚拟水贸易主要表现在粮食贸易上，和国家安全有着密切关系。虚拟水的提出，改变了原有的一些 思维方式 ，拓宽了水资源 研究 的领域，树立了水资源管理的新理念，最终提供了一条解决干旱地区缺水的新途径。

关键词：虚拟水 虚拟水贸易 水安全

一、虚拟水及其特征

虚拟水是由伦敦大学亚非研究院Tony Allan教授在20世纪90年代中期提出的新概念，是指生产商品和服务所需要的水资源数量。 目前 虚拟水是国际上与水资源相关领域专家和管理者谈论的热门话题，2003年3月18日在日本京都举行的第三届世界水论坛，对“虚拟水”进行了热烈讨论。

虚拟水的特征主要有三点：第一，非真实性。顾名思义，虚拟水不是真实意义上的水，而是虚构的水，是以“虚拟”的形式包含在产品中的“看不见”的水，因此虚拟水也被称为“嵌入水”和“外生水”。“嵌入水”指特定的产品以不同的形式包含有一定数量的水，如生产1kg粮食需要用1000L水来灌溉，1kg牛肉需要消耗1.3万L水，这就是在产品背后看不见的虚拟水。“外生水”暗指进口虚拟水的国家或地区使用了非本国或本地区的水这一事实。第二， 社会 交易性。虚拟水是通过商品交易即贸易来实现的，没有商品交易或服务就不存在虚拟水，并且强调社会整体交易，非个体交易，商品交易或服务越多，虚拟水就越多。第三，便捷性。由于实体水贸易运输距离长远、成本高昂，这种贸易通常是不现实的，而虚拟水以“无形”的形式寄存在其他的商品中，相对于实体水资源而言，其便于运输的特点使贸易变成了一种可以缓解水资源短缺的有用工具。

二、虚拟水贸易及其作用

虚拟水贸易是指一个国家或地区(一般是缺水国家或地区)通过贸易的方式从另一个国家或地区(一般是水资源丰沛的国家或地区)购买水密集型农产品或高耗水 工业 产品，目的是获得水和粮食的安全，以确保国家安全。虚拟水贸易并非新生事物，它是商品交易的产物，是虚拟水存在的特征属性，其 历史 同粮食贸易一样悠久。同时，虚拟水数量也随贸易的增长一直在稳定地增长。

虚拟水贸易主要表现在农产品贸易上——尤其是粮食贸易。国家和地区之间的农产品贸易，从某种意义上来说，是以虚拟水的形式在进口或出口水资源。以往，人们在进行商品交易和服务时，没有意识到商品背后存在的虚拟水及其重要性。随着人口的增长，干旱半干旱国家或地区的水资源越来越匮乏，导致这些国家和地区出现了水危机，且水安全 问题 造成粮食安全并直接威胁到国家安全。因此，为了解决水安全问题，现在一些缺水国家已清楚认识到水资源压力问题和以农产品贸易形式存在的虚拟水之间的联系，并在有意识地进行这类进口贸易，如摩洛哥、约旦、以色列和埃及。

通过贸易建立起水资源丰沛地区粮食的供给与改善缺水地区水资源匮乏状况之间的联系，使得缺水国家或地区避免去寻找水源，而是进行大量的、虚拟水含量高的粮食贸易。因此，虚拟水贸易可以缓解进口国或地区自身的水资源压力，为这些国家和地区提供一种替代水资源供给的 经济 有效的途径。通过适当而公平的贸易协议进行虚拟水贸易，对于促进干旱国家或地区节水，提高全球或区域的粮食安全，改善生态环境都具有积极意义。无形的虚拟水贸易也可以使政府和水问题专家避免陷入无休止的水资源安全性的争论中。但是，虚拟水贸易也存在负面的 影响 ，可能出现忽视局部水平衡状况的趋势，对出口虚拟水的国家和地区，会因为这一贸易对其自身环境产生影响(如过度开发当地的水资源和其他 自然 资源)。对进口虚拟水的国家和地区，如果不能提供其他一些可选择的作物给农民 种植 或者提供其他的就业方式，虚拟水贸易会剥夺这些农民和他们家庭的生计。

因此，如果将虚拟水贸易作为一项政策，则需要研究虚拟水贸易对于当地自然、社会、经济、环境、 文化 以及 政治 方面的影响以及它们之间的相互作用，并应 分析 虚拟水对于地缘政治重要性的影响。

三、

水安全通常指有充足的水资源满足人类社会的物质需求、经济的 发展 和生态环境的维护。水安全主要包括供水安全、防洪安全和水质安全。水资源短缺、洪涝灾害、水质污染直接影响饮水安全、健康安全、粮食安全、经济安全、社会安全和生态安全等。与虚拟水相关的水安全主要是供水安全。

水安全问题的出现有三方面的原因：一是水资源的不可替代性，水资源是人类生存与社会发展不可或缺的基础资源，因此水资源被称为基础性自然资源二是水资源供给的有限性，水资源是稀缺资源，人口增长是水资源稀缺的最原始驱动力，由于不能满足人们对水资源日益增长的需要，因此存在水资源数量和质量等安全供给问题三是水资源系统的整体性，水资源系统内部存在内在联系、构成一个有机系统，如果水资源系统结构遭受破坏(例如水质污染)会导致水资源系统功能衰减甚至消亡，进而产生水安全问题。

自虚拟水概念提出以来，虚拟水 理论 已经在水资源短缺的国家和地区得到了一定的 应用 。约旦和以色列等一些干旱国家已经有意识地制定了规划政策以减少高水分产品的出口，特别是农作物的出口。实际上这些国家已将虚拟水视为非常重要的、增加的水资源，他们以虚拟水形式进口的水量已经远远超过了其出口的虚拟水量。据有关专家估算，中东地区每年靠粮食贸易购买的虚拟水数量相当于整个尼罗河的年径流量。因此，通过增加虚拟水，可以平衡区域水资源，缓解缺水国家和地区水资源短缺，保障当地水资源安全。

四、虚拟水与国家安全

水资源是基础性的 自然 资源和战略性的 经济 资源。全球性的人口、资源、环境和生态等危机的出现，导致人们的国家安全观念有了质的变化，水资源安全 问题 不仅仅是资源安全问题，已成为关系到国家经济、 社会 和 政治 的重大战略安全问题，直接关系到国家的安全，是 影响 国家安全的关键组成部分。如以色列及阿拉伯邻国的约旦河水之争，美国和加拿大的哥伦比亚河争端，印度与巴基斯坦的印度河争端以及跨越欧洲八国的多瑙河争端等水资源国际分配的水事矛盾，已是尖锐的国家安全问题。

粮食作为人类的生活必需品携带有大量的虚拟水，是当前世界贸易中数量最大的商品。由于粮食的生产离不开水，因此水安全问题还可以通过粮食安全影响到国家安全。干旱国家和地区可以通过出口高效益低耗水产品、进口本地没有足够水资源生产的粮食产品，以贸易的形式最终解决水资源短缺和粮食安全问题。对参与虚拟水贸易的国家或地区来说，通过贸易能增强这些国家和地区粮食安全的相互依赖性，减轻国家或地区之间因为水或粮食问题所引起的直接冲突，创造持久的合作关系，维护国家安全。

五、几点启示

1.虚拟水的理念改变了解决问题的思维方式

虚拟水的提出，突破了以往的传统观念和因袭思维方式，它要求水利工作者从原有的以水为中心的观念转变为在水之外寻找解决水资源分配和水资源管理的途径，运用“大水利”的系统理念和 方法 找寻与水问题相关的各种各样的影响因素。在水问题发生的范围之外找寻解决区域内部水问题的 措施 ，可以更好地协调人口、资源和生态环境之间的关系。

2.虚拟水 理论 拓宽了水资源 研究 的领域

传统的水资源，一般研究真实水资源的自身特征、运动 规律 及相关关系，对“看不见”的虚拟水毫无了解。虚拟水理论给水资源和水安全研究提供了创新领域，如传统水资源研究与粮食安全研究是分离的，虚拟水理论使两者有了切入点，给从事水资源学研究的人员提供更加广阔的研究空间。今后主要应加强虚拟水战略的区域政策体系研究，研究虚拟水与区域社会经济 发展 、产业结构战略性调整、粮食安全及生态环境安全等之间的关系，对构筑水资源安全战略体系具有重要意义。

3.虚拟水树立了新型的水资源管理理念

在国家层面，应以流域为单位进行水资源可持续利用管理，发挥流域系统在水资源管理方面的功能，使水资源管理由供求管理走向社会化管理。水资源管理应有三个层次，首先是要通过节水、生活习惯和方式的改变、产业结构和种植业结构的调整，充分利用当地水资源其次，考虑区域社会经济的发展、水资源安全和生态环境安全，进行区域水资源分配最后，构筑水资源安全战略体系，通过虚拟水贸易和虚拟水战略实现全球水资源化。

4.虚拟水提供了一条解决我国干旱区缺水的新途径

水资源是人类赖以生存的一种宝贵的稀缺资源。我国华北及西北干旱区水资源严重短缺，严重制约区域社会经济发展，导致区域生态环境严重恶化。建立水资源安全战略已经成为国家长治久安、经济社会可持续发展的必然选择和重要战略问题。实施虚拟水战略有利于国家制定西北地区水资源安全战略的保障措施及政策，有利于西北开发，对西北地区的生态环境安全和社会经济可持续发展具有重要的理论和现实意义。

参考 文献 ：

1 程国栋.虚拟水—— 中国 水资源安全战略的新思路.中国 科学 院院刊，2003.4

看了关于水的科学论文的人还看

1. 水利科技论文范文

2. 关于科技论文的范文

3. 科技小论文范文

4. 地下水浮力科学论文

5. 关于科学论文的作文

摘

要

随着人民生活水平的日趋提高，新技术和先进设备的应用

，使给供水设计得到了发展的机遇。于是选择一种符合各方面规范、卫生安全而又经济合理的供水方式，对我们给供水设计带来了新的挑战。本系统采用PLC进行逻辑控制，采用带PID功能的变频器进行压力调节，系统存在工作可靠，使用方便，压力稳定，无冲击等优越性。

本设计恒压变频供水设备由PLC、变频器、传感器、低压电气控制柜和水泵等组成。通过PLC、变频器、继电器、接触器控制水泵机组运行状态,实现管网的恒压变流量供水要求。设备运行时,压力传感器不断将管网水压信号变换成电信号送入PLC,经PLC运算处理后,获得最佳控制参数,通过变频器和继电器控制元件自动调整水泵机组高效率地运行。供水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、供水压力的测量与调节、系统主管道水压的；系统水处理设备运转的监视、控制；故障及异常状况的报警等。现场监控站内的控制器按预先编制的软件程序来满足自动控制的要求，即根据供水管的高/低水压位信号来控制水泵的启/停及进水控制阀的开关，并且进行溢水和枯水的预警等。

文中详细介绍了所选PLC机、变频器、传感器的特点、各高级单元的使用及设定情况，给出了系统工作流程图、程序设计流程图及设计程序。

关键词：

可编程控制器；变频器；传感器

目录

1前言

1

1.1供水系统发展过程及现状

1

1.2供水系统的概述

2

1.2.1．变频恒压供水系统主要特点：

2

1.2.3．恒压供水设备的主要应用场合：

2

1.2.4．恒压供水技术实现：

3

2

系统总体设计方案

4

2.1系统设计方案

4

2.1.1

系统控制要求

4

2.1.2

控制方案

4

2.1.3运行特征

5

2.1.4

系统方案

5

2.2可编程控制器(PLC)的特点及选型

7

2.2.1

PLC特点及应用

7

2.2.2可编程控制器的选型

8

2.2.3．PLC

CPM2A模拟量输入/输出单元

12

2.3变频器选型及特点

15

2.3.1

ABB产品信息：

15

2.3.2

变频节能理论：

15

2.3.3．变频恒压供水系统及控制参数选择：

16

2.3.4．变频恒压供水系统的优点及体现

17

2.4

远传压力表

19

2.4.1

主要技术指标

19

2.4.2结构原理

19

2.5

系统控制流程设计

20

2.5.1系统组成及作用

20

2.5.2

系统运行过程

20

3

软件设计

24

3.1

系统中检测及控制开关I/O分配

24

3.2

I/O地址及标志位分配表

25

3.3

流程图

28

3.4

程序设计：

29

4.结论

43

致

谢

44

参考文献

45