應用案例|高壓變頻器在水廠的應用

時間：2022-02-21

提示：

本文分析了高壓變頻器在**供水行業(yè)中的應用特點和優(yōu)勢。

1. 引言

作為鄭州南水北調(diào)的主要受水廠，河南某水廠一期供水工程建設規(guī)模為10萬立方米/天，占地125.04畝，主要包括沉淀池、清水池、提升泵房、配電室V類型濾池、混合絮凝沉淀池等9個工程建設。項目建成投入使用，較大地滿足了鄭州市、薛店、郭店、孟莊、龍湖鎮(zhèn)的用水需求，提高了城市供水安**力。

2.現(xiàn)場環(huán)境和工藝介紹

a. 現(xiàn)場溫度：-2-35度之間

b. 現(xiàn)場濕度：現(xiàn)場濕度一般

c. 有沒有灰塵:沒有

d. 現(xiàn)場變頻器型號：

e. 負載設備名稱：取水泵

f. 電機信息：普通異步鼠籠

g.負載電流范圍：0～25A

h.輸入電壓范圍：10KV±10%

i.海拔高度：設備安裝在海拔1000米以下

現(xiàn)場照片：

3. 變頻驅(qū)動方案

3.1 一次回路方案

工廠的電網(wǎng)容量足以滿足單臺水泵的直接負荷啟動。選擇一拖一帶隔離自動旁路方案，確保變頻器在故障停機或維護過程中通過高壓真空接觸器直接自動切換到工作頻率運行；另一方面，變頻器的軟啟動功能可以通過一鍵操作切換到50HZ工頻電網(wǎng)運行。回路系統(tǒng)簡單明了，操作維護方便。一次回路圖如下:

圖1

拖把隔離自動旁路柜有三個真空接觸器KM1、KM2、KM3和兩個刀閘QS1、QS2.變頻器輸出真空接觸器KM2.工頻真空接觸器KM3.互鎖可以完全保證變頻調(diào)速系統(tǒng)的安全運行。QS1、QS2.無機械閉鎖功能，維修時手動斷開，形成明顯的斷開點，保證工作人員安全，工頻變頻運行時關閉；

(1)變頻運行時，KM1、KM2閉合，KM3斷開。

當需要自動切換到工頻運行時，變頻器系統(tǒng)首先發(fā)出自由停車命令，然后依次斷開電氣控制KM1、KM2.然后關閉電氣控制KM3.將電機切換到工頻側，使電機工頻運行；

(2)工頻旁路運行時，KM3閉合，KM1、KM2斷開。

如果需要自動切換到變頻運行，請先關閉KM1.變頻器到達就緒狀態(tài)后，斷開KM3，閉合KM2.將電機切換到變頻側，將電機投入變頻運行。

3.2 控制模式

Goodrive5000系列矢量高壓變頻器控制系統(tǒng)DSP FPGA ARM三核模式，內(nèi)部自帶PID調(diào)節(jié)器，VF控制，矢量化VF控制、有PG矢量控制，無PG四種控制模式可選擇矢量控制。

系統(tǒng)反應速度快，抗干擾能力強?？刂乒耖T設置本地/遠程一鍵轉(zhuǎn)換開關。.4英寸觸摸屏交互式人機界面可實現(xiàn)各種操作參數(shù)的顯示，實時記錄變頻器的各種操作、操作和故障；遠程控制DCS、對變頻器進行操作和監(jiān)控。標準配置為硬接線和MODBUS-RS可選擇485通信Profibus-DP，以太網(wǎng)或現(xiàn)場總線通信。

本項目采用高自動化運行和監(jiān)控模式MODBUS將取水泵變頻器信號直接通信到工廠DCS系統(tǒng)進行集中控制。系統(tǒng)原理圖如下圖所示：

圖2

使用了控制系統(tǒng)DCS（分布式集中控制）系統(tǒng)具有較強的綜合控制和較高的自動化操作和管理能力，并收集泵出口閥的開度、管道流量、壓力和沉淀池液位信號DCS系統(tǒng)通過PLC進一步設計和優(yōu)化編程和組態(tài)軟件進行人機交互，水廠可完全實現(xiàn)24小時無人操作。

圖3

高壓變頻器由多個單元串聯(lián)，通過疊加多個低壓功率模塊的輸出獲得高壓輸出。高壓變頻器的原理結構如下圖所示。

圖4 單元串聯(lián)多電平方案

●同級旁路和中性點偏移旁路：功率單元具有電子旁路功能，可設置不同的旁路設置不同的旁路，滿足現(xiàn)場降額；

●全頻段速度跟蹤啟動：無論電機速度狀態(tài)如何，都可以準確跟蹤啟動的瞬時故障，如允許等待時間內(nèi)電源下降.1～變頻器直接運行頻率輸出在1秒內(nèi)自動啟動，將電機拖到設定狀態(tài)；

●立即停止，利用電解電容器的儲能特性，水泵可在電網(wǎng)高壓失電后1秒內(nèi)停止。風扇較多可保持5秒。充分滿足現(xiàn)場變切或上端母線雙電源的需要；

●*特的節(jié)能運行模式。通過觸摸屏軟件設置，可以根據(jù)需要定制普通風機泵的自由啟停和不同頻率的運行。

5.結束語

水廠作為南水北調(diào)的成員形象工程，采用了國內(nèi)工業(yè)控制和電氣傳動行業(yè)良好企業(yè)的*二代高性能DSP全數(shù)字矢量控制高壓變頻器。利用其強大的無沖擊軟啟動和通信兼容功能，實現(xiàn)了水廠關鍵設備的免維護運行和人工智能調(diào)節(jié)管理。

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詞條說明
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