泵是水和廢水處理廠里最耗能的設備。如果要控制能源成本，那么泵的有效管理顯得至關重要。許多超聲波技術是首選工具，在本文中，西門子自動化與驅動集團的產品經理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，泵所消耗的能源可能占據總能源費用的50%。不難看出，能源管理的關鍵在于泵的有效控制。一直以來，水和廢水處理行業大多采用超聲波技術進行液位測量，因為它維護少、易安裝、可靠且成本低。現在，超聲波系統的最新技術發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可以使用戶的工廠有效實現自動化，而無需高成本的PLC（可編程控制器）。而且，工廠現在可以通過實施三項泵控策略來減少能源成本：經濟泵送以避開峰值費用時段；監視流量趨勢以便有效管理；還有監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。　　經濟泵送　　當能源成本在一天的不同時間內有所變化時，經濟泵送是一項寶貴策略。超聲波系統允許用戶按照區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，可以使用網絡流量來避免完全在高成本時段進行泵送。經濟泵送還可以應用于水分布控制系統中的蓄水池。用戶通過編程使泵在晚間工作，系統不但滿足了要求，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，系統則予以響應。關鍵在于要遵守規則并準備好失效保護系統。用戶應確保系統能檢測到季節性水流或暴風雨，并在這種情況下自動切換回常規泵送程序。有些系統還能監視溢流的排放，記錄日期、時間、持續時間和體積，這些數據對定期報告很有價值。　　根據區域能源費用估計，投資一臺具有經濟泵送功能并可以執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、可編程控制器和遠程終端設備用于遙測。先進的超聲波控制器則無需多重系統，因為通過網絡它可以提供泵控、數據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。　　經濟泵送的好處不僅僅表現在高費率時段，因為根據時間來修改泵控功能還有助于平衡整個網絡的負載。這一功能可以用在由于高負載導致能源供應出現故障的場合，例如，在峰值需求時間，使網絡中的泵錯開時間工作。 　　　　 　　監測流量趨勢　　監測流量趨勢還可以成為有效管理的基礎，先進的系統無需原始設備就能準確測定并統計泵送體積。用戶必須記錄數據或者通過遙測技術將數據傳送到中央SCADA系統，以便在整個網絡上獲得低成本的流量趨勢數據。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。　　滲透監測是其中的一種。在封閉的下水道系統中，泵送那些經老化管道進入網絡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的完整性，從而減少泵送、節約能源。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。今后的最大挑戰一個是如何正確規劃來滿足未來的人口需求，泵達不到或超過規定指標的情況并不罕見。滲透監測使用戶能夠存儲并預測整個網絡的流量，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，操作人員可以利用整合在SCADA或者其它控制系統中的超聲波液位控制器遠程管理泵和工廠的其它設備

監測泵的性能　　低于額定流量運轉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。先進的超聲波系統使用戶能夠監測每臺泵的性能，包括泵的狀態、效率和總泵送體積。它將記錄泵的運轉時間和泵的啟動次數，并將泵和其它部件整合以便進行有效的監測和控制。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。　　使泵恢復原來的高性能狀態也有利于能源效率的提高；但是泵性能監測還能夠顯示泵在何時工作狀態良好，減少了現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，例如固定任務輔助和固定任務備份、可替換任務輔助和可替換任務備份、服務率任務輔助和服務率任務備份、以及先開、先關任務輔助。這些程序能有效地管理泵并節約能源。　　擁有這些信息，用戶有機會利用泵控來優化其工作，通過液位變化速率、服務率來平衡泵的運行次數，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定范圍內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。控制器監測每臺泵的兩類故障（高溫和密封故障），并將出現故障的泵從系統中去除。它還監測泵的電源，若電力中斷，它就不會去嘗試啟動泵。控制器使用Modbus RTU協議通過調制解調器將數據傳送給控制室中的遠程SCADA系統。如果出現異常，比如泵故障時，它就會向外撥號警告操作人員。

選擇系統　　目前市場上有很多系統，它們的好處都顯而易見。在為工廠評估泵控制器時，用戶應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品的規格，以便為用戶拿出最好的配套方案。 　　

易用性很重要，用戶應該尋找具有功能廣泛、但帶有控制算法和預先編好的子程序的控制器，以便能順利安裝和配置設備，而不需復雜的編程。用戶應該能夠在現場快速、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，并要確保供應商有各種適合不同距離（范圍）和需要的傳感器。用戶還應該尋找高輸出效率、高性能、適合工作環境并具有安全認證的產品，并檢查產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境，務必確保用戶選擇的傳感器能應對這些情況，還應該檢查傳感器的技術規格以確保其適合于用戶的應用需求且與將要使用的收發器兼容。根據工廠的裝置，用戶需要支架、面板或者墻壁安裝形式。控制器應該易于同現有的SCADA、DCS或者PLC系統集成，以便實現對所有過程變量、儀器診斷程序、狀態和編程參數的遠程監控。唾手可得的更多數據意味著更好。