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案例頻道摘 要：本文介紹了在恒壓供水系統(tǒng)中，選擇高壓變頻器調(diào)速的目的，高壓變頻器的工作原理和帶主回路旁路功能的接線方式，以及在運(yùn)行中碰到的問題和處理方法。改造后系統(tǒng)運(yùn)行可靠、節(jié)能。
關(guān)鍵詞：高壓變頻器、閉環(huán)控制、工作原理
概述
水在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少，很多地方都要求水壓穩(wěn)定。2005年海寧市第二水廠原有220kW/400V變頻機(jī)組一臺(tái)供水恒壓控制。隨著供水范圍的增大、供水量的增大以及供水量日夜差值的增大，供水調(diào)速范圍也要求增大，原有的設(shè)已不能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)要求，所以決定對(duì)原有的水泵進(jìn)行變頻控制改造。
海寧市第二水廠高壓變頻器
機(jī)組配置：
一、選型
水廠作為公共服務(wù)行業(yè)，在設(shè)備采購(gòu)上主要考慮到設(shè)備的安全可靠，也要考慮到設(shè)備的性價(jià)比。隨著電氣傳動(dòng)技術(shù)，尤其是變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，作為大容量傳動(dòng)的高壓變頻調(diào)速技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。在設(shè)備改造方案上，我們通過市場(chǎng)的調(diào)查，從我們水廠的實(shí)際情況以及經(jīng)濟(jì)角度考慮，采用直接高壓型高壓變頻器比較合理。目前單元串聯(lián)多電平PWM電壓源變頻器性能比較好，該高壓變頻器的工作原理相似于美國(guó)ROBICON公司生產(chǎn)的完美無諧波變頻系統(tǒng)。變頻器采用若干個(gè)低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)直接高壓輸出，對(duì)電網(wǎng)諧波污染小，符合供電局的諧波要求，輸入功率因素高，不必采用輸入濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置;輸出波形好，不存在由諧波引起的電動(dòng)機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv/dt，共模電壓等問題，可以使用于普通異步電動(dòng)機(jī)。這種技術(shù)比較先進(jìn)，符合我們的使用環(huán)境，所以我們的設(shè)備招標(biāo)在這基礎(chǔ)上進(jìn)行，最終北京合康億盛科技有限公司的HIVERT系列高壓變頻器以較高的性價(jià)比而中標(biāo)。
二、恒壓控制工作原理及系統(tǒng)方案
圖3是設(shè)備改造的系統(tǒng)圖。恒壓控制在控制理論上是一種跟隨控制，供水管網(wǎng)的出水壓力由壓力變送器（西門子）檢測(cè)之后，將其轉(zhuǎn)換為4～20mA電流信號(hào)送入變頻器，變頻器將根據(jù)被控量的實(shí)際值和期望值，按照PID調(diào)節(jié)參數(shù)中設(shè)定的PID參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，使被控量的實(shí)際值自動(dòng)跟隨期望值。使管網(wǎng)的實(shí)際水壓跟隨設(shè)定水壓變化，并動(dòng)態(tài)維持在設(shè)定水壓上。
為了保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，圖3中的旁路柜，k1～k3采用聯(lián)鎖手動(dòng)隔離開關(guān)，當(dāng)變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故障不能繼續(xù)運(yùn)行、兩級(jí)單元旁路后再有單元發(fā)生故障時(shí)，變頻器將立即封鎖輸出，并分?jǐn)嗌霞?jí)開關(guān)柜真空斷路器DL，操作人員對(duì)旁路柜進(jìn)行手動(dòng)切換在工頻狀態(tài)，再合上真空斷路器DL，將電機(jī)投入工頻電網(wǎng)運(yùn)行。開關(guān)設(shè)備各部分的投入和退出，仍應(yīng)嚴(yán)格按操作說明的規(guī)定進(jìn)行，不應(yīng)隨意操作，更不應(yīng)在操作受阻時(shí)，不加分析強(qiáng)行操作，否則，容易造成設(shè)備損壞，甚至引起事故。
圖3系統(tǒng)圖
三、保護(hù)功能
HIVERT-Y10/029高壓變頻器在運(yùn)行中具有過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、缺相保護(hù)、半導(dǎo)體器件過熱保護(hù)和變壓器過熱保護(hù)的功能。
四、變頻器的使用
當(dāng)時(shí)HIVERT-Y10/029高壓變頻器在工藝設(shè)計(jì)中沒有考慮增加散熱通風(fēng)道，在夏天高溫時(shí)，電柜內(nèi)部溫度達(dá)到80℃以上，對(duì)于第一代設(shè)備會(huì)導(dǎo)致平板電腦死機(jī)，引起PLC不工作，變頻器定頻率運(yùn)行。對(duì)于目前產(chǎn)品會(huì)導(dǎo)致重故障報(bào)警跳閘。后來我們發(fā)現(xiàn)變壓器柜和單元柜柜頂安裝的離心式風(fēng)機(jī)排除的熱風(fēng)又吸入了電柜內(nèi)，如此循環(huán)電柜內(nèi)溫度越來越高。我們進(jìn)行改造，把通風(fēng)管道接上離心式風(fēng)機(jī)直接通到室外。改造后室外溫度39℃時(shí)，電柜內(nèi)部溫度保持在57℃左右，上述問題一一解決。恒壓供水控制系統(tǒng)工作很穩(wěn)定，供水壓力曲線平穩(wěn)，波動(dòng)±0.005Mpa，操作不再繁瑣。
在節(jié)能降耗方面，由于我廠原有調(diào)速設(shè)備也是變頻設(shè)備，在節(jié)能方面沒有明顯的效果，在高壓變頻設(shè)備投產(chǎn)前，配水單位電耗平均約4.73 kWh/km3.m，設(shè)備投產(chǎn)后實(shí)際配水單位電耗約4.50 kWh/km3.m，下降0.23 kWh/km3.m，節(jié)能效率4.86%。另外使用了高壓變頻控制，也省了一臺(tái)400kVA變壓器的銅鐵損耗。
在使用中要注意清洗過濾網(wǎng)的工作，高壓變頻器柜門外裝有過濾層，用于阻擋粉塵進(jìn)入單元內(nèi)部。要經(jīng)常用一張A4紙檢查變壓器柜、功率單元柜進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量，看紙張是否能被過濾網(wǎng)牢牢吸住，如吸不住應(yīng)及時(shí)排除（檢查冷卻風(fēng)機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，更換或清洗過濾網(wǎng)）。應(yīng)定期維護(hù)間隔推薦為每半年一次，如灰塵較多，過濾網(wǎng)更換周期可縮短到一個(gè)月一次。
參考文獻(xiàn)
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（2）吳忠智、吳加林《變頻器應(yīng)用手冊(cè)》北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.6
?。?）《HIVERT系列高壓變頻器用戶手冊(cè)》2005.6
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)