泵是水和廢水處理廠里最耗能的設(shè)備。如果要控制能源成本，那么泵的有效管理顯得至關(guān)重要。許多超聲波技術(shù)是首選工具，在本文中，西門子自動化與驅(qū)動集團的產(chǎn)品經(jīng)理David Hewitt說明了先進的超聲波控制器如何賦予用戶控制泵的能力，從而提高利潤。　　　　 　　　 　　在水和廢水處理廠，最大的耗能用戶是泵；在一家典型的處理廠內(nèi)，泵所消耗的能源可能占據(jù)總能源費用的50%。不難看出，能源管理的關(guān)鍵在于泵的有效控制。一直以來，水和廢水處理行業(yè)大多采用超聲波技術(shù)進行液位測量，因為它維護少、易安裝、可靠且成本低。現(xiàn)在，超聲波系統(tǒng)的最新技術(shù)發(fā)展能夠提供具有潛力的解決方案，使能源管理智能化，因為它們能為用戶提供所需信息，來有效監(jiān)測和控制泵，這就使它們成為工廠操作人員的有力工具。這些更加完善的系統(tǒng)可以使用戶的工廠有效實現(xiàn)自動化，而無需高成本的PLC（可編程控制器）。而且，工廠現(xiàn)在可以通過實施三項泵控策略來減少能源成本：經(jīng)濟泵送以避開峰值費用時段；監(jiān)視流量趨勢以便有效管理；還有監(jiān)視泵的性能以便排除低效率的泵。 　　在比較超聲波控制器時，易用性應(yīng)是你的選擇原則之一。該壁掛式SITRANS LUCS500控制器可以用一個手持袖珍鍵盤來編程。　　經(jīng)濟泵送　　當能源成本在一天的不同時間內(nèi)有所變化時，經(jīng)濟泵送是一項寶貴策略。超聲波系統(tǒng)允許用戶按照區(qū)域或時間段來配置獨立的泵工作點，這樣就能在高成本時段剛好來臨之前，將水井工作水位抽至最低。水井則可以在峰值成本時段充水至較高水位。如果在高成本時段達到了該水位，則泵將開始泵送直至達到高于最低工作水位的點，這樣就跳過了采集過程，減少了用于啟動泵的能源。在很多情況下，可以使用網(wǎng)絡(luò)流量來避免完全在高成本時段進行泵送。經(jīng)濟泵送還可以應(yīng)用于水分布控制系統(tǒng)中的蓄水池。用戶通過編程使泵在晚間工作，系統(tǒng)不但滿足了要求，而且使用的是較低成本的能源。　　當然很重要的一點是，如果需要泵，系統(tǒng)則予以響應(yīng)。關(guān)鍵在于要遵守規(guī)則并準備好失效保護系統(tǒng)。用戶應(yīng)確保系統(tǒng)能檢測到季節(jié)性水流或暴風雨，并在這種情況下自動切換回常規(guī)泵送程序。有些系統(tǒng)還能監(jiān)視溢流的排放，記錄日期、時間、持續(xù)時間和體積，這些數(shù)據(jù)對定期報告很有價值。　　根據(jù)區(qū)域能源費用估計，投資一臺具有經(jīng)濟泵送功能并可以執(zhí)行這些功能的先進控制器可以很快收回成本。好處是非常真實的，就像英國的一家水供應(yīng)商South West Water所證實的那樣。South West Water的部分動機是為了減少總運行成本，于是在七個泵站安裝了西門子的超聲波控制器。借助經(jīng)濟泵送策略，該公司在某些泵站的能源成本減少了10%，并成功避開了高費率收費。原先，每個泵站都需要一個水位測量系統(tǒng)、可編程控制器和遠程終端設(shè)備用于遙測。先進的超聲波控制器則無需多重系統(tǒng)，因為通過網(wǎng)絡(luò)它可以提供泵控、數(shù)據(jù)采集和通信所需的全部功能。因此，South West Water的投資很快得到了回報。　　經(jīng)濟泵送的好處不僅僅表現(xiàn)在高費率時段，因為根據(jù)時間來修改泵控功能還有助于平衡整個網(wǎng)絡(luò)的負載。這一功能可以用在由于高負載導(dǎo)致能源供應(yīng)出現(xiàn)故障的場合，例如，在峰值需求時間，使網(wǎng)絡(luò)中的泵錯開時間工作。 　　　　 　　監(jiān)測流量趨勢　　監(jiān)測流量趨勢還可以成為有效管理的基礎(chǔ)，先進的系統(tǒng)無需原始設(shè)備就能準確測定并統(tǒng)計泵送體積。用戶必須記錄數(shù)據(jù)或者通過遙測技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送到中央SCADA系統(tǒng)，以便在整個網(wǎng)絡(luò)上獲得低成本的流量趨勢數(shù)據(jù)。這使我們能夠研究非典型的流動，從而查明目前的和將來的問題所在。　　滲透監(jiān)測是其中的一種。在封閉的下水道系統(tǒng)中，泵送那些經(jīng)老化管道進入網(wǎng)絡(luò)中的雨水效率是很低的。如果流量在暴雨期間增加，則表明修理老化的管道需要修理以保護系統(tǒng)的完整性，從而減少泵送、節(jié)約能源。流量趨勢還幫助用戶檢測到人口增長和其它跡象，這樣用戶就能長期有效地管理它們。今后的最大挑戰(zhàn)一個是如何正確規(guī)劃來滿足未來的人口需求，泵達不到或超過規(guī)定指標的情況并不罕見。滲透監(jiān)測使用戶能夠存儲并預(yù)測整個網(wǎng)絡(luò)的流量，這樣一來，需求增長明顯了，就可以確定今后的計劃和工程了。 在舒適的控制室內(nèi)，操作人員可以利用整合在SCADA或者其它控制系統(tǒng)中的超聲波液位控制器遠程管理泵和工廠的其它設(shè)備

監(jiān)測泵的性能　　低于額定流量運轉(zhuǎn)的泵會浪費能源和金錢。隨著泵的磨損或被物料堵塞，它們的性能會變差。先進的超聲波系統(tǒng)使用戶能夠監(jiān)測每臺泵的性能，包括泵的狀態(tài)、效率和總泵送體積。它將記錄泵的運轉(zhuǎn)時間和泵的啟動次數(shù)，并將泵和其它部件整合以便進行有效的監(jiān)測和控制。它還能夠自動去除性能較差的泵，并啟動工作效率更高的泵，用戶將收到異常報告或者警報，提醒他或她需要維修或更換有故障的泵或者低性能泵。　　使泵恢復(fù)原來的高性能狀態(tài)也有利于能源效率的提高；但是泵性能監(jiān)測還能夠顯示泵在何時工作狀態(tài)良好，減少了現(xiàn)場檢查或者不必要的維修。如果泵站中包括不同流量的泵，用戶可以對控制器編程以便根據(jù)流量來啟動或停止合適的泵。這樣用戶就可以在需要時才開動高流量、高能耗的泵。先進的控制器提供多種泵控程序和子程序，例如固定任務(wù)輔助和固定任務(wù)備份、可替換任務(wù)輔助和可替換任務(wù)備份、服務(wù)率任務(wù)輔助和服務(wù)率任務(wù)備份、以及先開、先關(guān)任務(wù)輔助。這些程序能有效地管理泵并節(jié)約能源。　　擁有這些信息，用戶有機會利用泵控來優(yōu)化其工作，通過液位變化速率、服務(wù)率來平衡泵的運行次數(shù)，通過泵的啟動延遲來減少功率脈動，或者通過沖洗閥門來清除沉積物。浮渣線降低的特性允許用戶在規(guī)定范圍內(nèi)自動改變泵的啟動水位，這樣就降低了浮渣線，并減少了定期清潔和維護水槽的需要。控制器監(jiān)測每臺泵的兩類故障（高溫和密封故障），并將出現(xiàn)故障的泵從系統(tǒng)中去除。它還監(jiān)測泵的電源，若電力中斷，它就不會去嘗試啟動泵。控制器使用Modbus RTU協(xié)議通過調(diào)制解調(diào)器將數(shù)據(jù)傳送給控制室中的遠程SCADA系統(tǒng)。如果出現(xiàn)異常，比如泵故障時，它就會向外撥號警告操作人員。

選擇系統(tǒng)　　目前市場上有很多系統(tǒng)，它們的好處都顯而易見。在為工廠評估泵控制器時，用戶應(yīng)該首先理出所有泵的詳細清單，它們的位置和功能，然后比較工廠的需要和不同產(chǎn)品的規(guī)格，以便為用戶拿出最好的配套方案。 　　

易用性很重要，用戶應(yīng)該尋找具有功能廣泛、但帶有控制算法和預(yù)先編好的子程序的控制器，以便能順利安裝和配置設(shè)備，而不需復(fù)雜的編程。用戶應(yīng)該能夠在現(xiàn)場快速、簡單地做出改變。　　濕井傳感器　　無論控制器多么高級，系統(tǒng)的測量精度很大程度上依賴于傳感器的性能，因此選擇最好的傳感器很重要，并要確保供應(yīng)商有各種適合不同距離（范圍）和需要的傳感器。用戶還應(yīng)該尋找高輸出效率、高性能、適合工作環(huán)境并具有安全認證的產(chǎn)品，并檢查產(chǎn)品在工作條件下的精度。如果是有粉塵、潮濕、腐蝕、振動、水淹或者極端溫度的惡劣環(huán)境，務(wù)必確保用戶選擇的傳感器能應(yīng)對這些情況，還應(yīng)該檢查傳感器的技術(shù)規(guī)格以確保其適合于用戶的應(yīng)用需求且與將要使用的收發(fā)器兼容。根據(jù)工廠的裝置，用戶需要支架、面板或者墻壁安裝形式。控制器應(yīng)該易于同現(xiàn)有的SCADA、DCS或者PLC系統(tǒng)集成，以便實現(xiàn)對所有過程變量、儀器診斷程序、狀態(tài)和編程參數(shù)的遠程監(jiān)控。唾手可得的更多數(shù)據(jù)意味著更好。