高压变频器在恒压供水方面的应用
- 发布时间：2013/1/30 15:16:33
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大中型自来水厂的水泵驱动电机一般是由高压电机驱动，其供水压力与流量的调节大多采用传统的方式，通过控制水泵的运行台数，辅助于阀门的开度变化的方式进行调节，由于供水时间相对集中，一日内的负荷变化较大，特别是在午夜与凌晨的时段，产生大马拉小车的现象，这种情况在春冬两季更为明显，既浪费能源，又使供水管网的压力波动。为了解决这一问题，平顶山煤炭集团自来水厂领域决定选用安邦信的AMB-HV1型高压变频器，对原有的水泵驱动电机进行变频节能改造。
原高压电机以工频电源驱动时，电机定速运行，只能靠水泵出口侧的阀门来调节供水流量，不仅浪费能源，而且会产生“水锤效应”和“憋泵”现象，对此，我们采用安邦信高压变频器内置PID功能进行节能改造。
PID功能介绍：水泵变频调速是一个压力闭环控制系统，设定水泵出工侧压力参数为控制对象，当实际压力与设定压力发生偏差±H时，高压变频器则根据压力传感器反馈的信号，自动调节变频器的输出频率与电压，从而改变水泵驱动电机的转速，使水泵出口侧的压力维持恒定。
风机泵类负载变频调速的节能原理
风机泵类负载一般是通过改变阀门挡板的开度进行流量、压力调节的。图-1为泵（风机）扬程流量特性曲线（H-Q）图。在阀门控制的方式下，当系统流量从Qmax减少到Q1时，必须相应地关小阀门。这时，阀门的阻力变大，流体的节流损失增加，流道的阻力线从A0到A2。
泵（或风机）运行的工况点，从b点移到c点，扬程从H0上升到H2，而实际需要的工况点为d点。
根据泵（风机）的功率计算工式：
P＝ρgQH/1000η式中：
P—水泵使用工况轴功率（KW）
ρ—输出介质的密度（kg/m3）
Q—使用工况点的流量（m3/s）
g—动力加速度（m/s2）
η—使用工况点泵的效率。
可求出运行在c点和d点泵的轴功率分别为：
Pc＝PgQ1H2/1000η;Pd＝PgQ1H1/1000η;
两者之差为ΔP＝Pc-Pd＝PgQ（H2-H1）/1000η
上式说明，用阀门控制流量时，有ΔP的功率被损耗浪费掉了。而且，随着阀门不断关小，这个损耗还要增加。
AMB-HV1型高压变频器的基本原理与技术特点：
电源侧与逆变功率单元之间，设置了移相整流变压器，移相变压器边各绕阻之间互相错开一定的电角度，给逆变功率单元供电，各功率与移相变压器连线如图-2所示。
AMB-HV1型高压变频器采用载波移相技术，各功率单元在主控CPU发生的控制电平下，依次导通关断。各功率单元输出的1，0，-1电平叠加后，形成了频率电压可调的多重化阶梯形，得到了几近的正弦波形。逆变功率单元由整流电路，电解电容滤波电路，H桥逆变路构成，其基本原理如图-3所示。
各功率单元的输入电压为590V，功率模块为低饱合压降，耐压为1700V的IGBT，功率单元与控CPU板之间监控电平由光纤传递，使布线的杂散电感减至zui少，杜绝噪声损耗。
高压电机铭牌标定参数
额定电压：UN＝6KV；额定电压IN＝27A；额定转速NN＝1475r/min；额定功率PN＝220KW
电机启动平稳，消除了刺耳的启动噪音。
原高压电机工频启动时，由于起动时间短，起动冲击电流大（IN5~7倍），电机与水泵振动较大，会产生刺耳的噪音。使用高压变频器后，这些现象*消除。使用变频器后，电机启动时，电机的转速在高压变频器设定的范围内，从零开如平缓上升，电机电流亦随之平稳变化，电流表的指针平稳偏转，杜绝了工频启动时对电网的冲击。
电机启动时，水泵出口侧阀门关闭，变频器输出超始频率为2Hz，电机相电流为0.6A，1分钟以后，输出频率为43Hz,电机的相电流为18A。未采用变频器时，每当用水量大，水压低时，值班人员要及时开大水泵出口侧阀门，加大出水量；而当用水量小，水压电时，值班操作人员要及时关小水泵出口侧阀门，减小出水量。采用变频器后，网管水压通过压力闭环控制系统自动控制，供水压力始终保持在0.45MPa的设定压力上。而且，泵的启停台数由PLC根据工况情况自动控制，使系统由人力控制的方式上升到自动化控制的台阶。
原高压电机未装置功率因数补偿电容，盘面上的功率因数表的读数在0.85的刻度上，使用高压变频器后，因高压逆变功率单元内均装置有大的电解电容，相当于在电网侧与机之间加入了一级容性隔离。使整个系数的效率大为提高。现在功率表的读数在0.95以上。可见，高压变频器不仅调频、调压、调速，软起动的功能，而且具有功率因数补偿的功能。