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变频器软起动在城市供水中的应用

发布时间:[2014-7-16]  查看次数:957


变频器软起动在城市供水中的运用

  一.源泰变频器
  1、大功率变频器
  在城市供水中,大功率变频器主要运用在水泵上,因为水泵流量随着外界用水情况不断变化,扬程也因流量和吸水井水位的变化而变化,因此设备不可能总保持在一个高效作业点运转,需求进行操控。为使水泵能够运转在其特性曲线的高效区,曩昔多采用阀门操控与台数操控,作用不能令人满意。为满足工艺需求和适应运转工况的改动,需求水泵调速使机组尽可能始终运转在高效区内,以达到节省电能的意图。下面是几种常见的大功率变频器。
  1.1大功率交—直—交电压型、电流型变频器
  此类变频器采用几个功率单元多重化并联而成,达到低谐波、大电流的输出意图。若中间耦合电路电容较大,使逆变输入端直流电压保持稳定,不受负载变化的影响,则逆变器的输入端能够看成是一个电压源,这即是电压变频器。若中间耦合电路电感较大,则逆变器输入端就能够看成是一个电流源,这即是电流型变频器。
  1.2完满无谐波变频器
  该变频器由多个功率单元串联而成,由低压单元叠加达到高压输出的意图,各个功率单元由输入隔离变压器的二次隔离线圈分别供电,二次线圈相互存在一个相位差,实现输入多重化,叠加得到多种不一样的电压等级,合成正弦输出电压波形,由此能够消除各单元产生的谐波。每个功率单元都是由IGBT构成三相输入、单相输出的PWM型变频器,依据电机的电压等级确定每相串联功率单元的数量。
  实践证明,运用大功率变频调速节能作用非常显著。交—直—交电压型、电流型变频器多用于新建水厂,采用高—低方法,直接选用中、低压电机;而完满无谐波变频器更适合于改造项目,无须更换原有的高压电机或另加升压变压器。在采用大功率变频器时,首要要思考采用调速体系的节能潜力,其非必须思考到谐波对电网的影响,选择适宜的容量与台数。
  2、中小功率变频器
  中小功率变频器大多采用了高密度集成电路和高效率冷却技术,体积小,安装容易,维护方便,操作简单。变频器提供了丰富的频率操控端子,以便用户依据实践情况选择适宜的操控方法。通常变频器都设有0~10V或4~20mA的频率操控端子以及数字通讯接口。变频器的闭环频率操控体系主要包括被控对象、测量元件、变送器、调节器和执行组织。调速电机所传动的生产机械操控对象有温度、位置、压力和流量等,变频器和电组织成的传动组织是闭环体系中的执行组织,变频器接受调节器所输出的信号,调节电机转速,维持被控量的设定值。
  中小功率变频器在自来水的运送及小区二次加压泵供水的运用十分广泛。自来水的运送泵及加压泵,传统规划均为阀门调整流量。其主要缺点为:电机起动电流大,用电效率低,水锤问题严峻,易形成管路决裂、漏水等问题。运用变频器有如下长处:
  1)恒压供水技术因采用变频器改动电动机电源频率,而达到调节水泵转速改动水泵出口压力,比靠调节阀门的操控水泵出口压力的方法,具有下降管道阻力大大减少截流丢失的效能。
  2)因为变量泵作业在变频工况,在其出口流量小于额定流量时,泵转速下降,减少了轴承的磨损和发热,延长泵和电动机的机械运用寿命。
  3)因实现恒压自动操控,不需求操作人员频繁操作,下降了人员的劳动强度,节省了人力。
  4)水泵电动机采用软发动方法,按设定的加速时间加速,没有起动冲击电流,避免电动机发动时的电流冲击,对电网电压形成波动的影响,一起也避免了电动机俄然加速形成泵体系的喘振。
  5)具有软起动及软泊车功用,能够防止水锤现象发作。
  6)因为变量泵作业在变频作业状态,在其运转过程中其转速是由外供水量决定的,故体系在运转过程中可节省可观的电能,其经济效益是十分明显的。因为其节电作用明显,所以体系具有收回出资快,而长时间受益,其产生的社会效益也是非常无穷。
  恒压供水调速体系实现水泵电机无级调速,依据用水量的变化自动调节体系的运转参数,在用水量的变化自动调节体系的运转参数,在用水量发作变化时保持水压稳定以满足用水需求,是当今最先进、合理的节能型供水体系。在实践运用中,变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等长处,在小区二次加压泵站得到了广泛的运用。随着电力电子技术的发展,变频器的功用也越来越强。充分利用变频器内置的各种功用,对合理规划变频调速恒压供水设备,下降成本,保证商品质量等方面有着非常重要的意义。
  二.源泰软起动器
  软起动器是一种用来操控鼠笼型异步电动机的新设备,集电机软起动、软泊车、轻载节能和多种维护功用于一体的新颖电机操控装置,国外称为SoftStarter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子操控电路。运用不一样的方法,操控三相反并联晶闸管的导通角,使被控电机的输入电压按不一样的需求而变化,就可实现不一样的功用。
  降压起动当前有两种方法,一种是降压起动,一种是软起动。他经过了三个发展阶段,一是“Y-△”起动器和自藕降压起动器、电抗器起动等,二是磁控式软发动器,三是当前就较先进、流行的电子软发动器。电子软发动器一般都是采用16位单片机进行智能化操控,他既能保证电动机在负载需求的起动特性下平滑起动,又能下降对电网的冲击,一起,还能实现直接计算机通讯操控,为自动化智能操控打下良好的基础。
  笼型电机传统的减压起动方法属于有级减压起动,存在明显缺点,即起动过程中出现二次冲击电流。软起动与传统减压起动方法的不一样之处是:
  (1)无冲击电流。软起动器在起动电机时,通过逐步增大晶闸管导通角,使电机起动电流从零线性上升至设定值。
  (2)恒流起动。软起动器能够引进电流闭环操控,使电机在起动过程中保持恒流,确保电机平稳起动。
  (3)依据负载情况及电网继电维护特性选择,可自由地无级调整至最佳的起动电流。
  软起动器特别适用于各种泵类负载,需求软起动与软泊车的场合。电机停机时,传统的操控方法都是通过刹那间停电完成的。但有许多运用场合,不允许电机刹那间关机。例如:高层建筑、大楼及高扬程高位水池的水泵体系,如果刹那间停机,会产生无穷的“水锤”效应,使管道、阀门,甚至水泵遭到损坏。为减少和防止“水锤”效应,需求电机逐步停机,即软泊车,采用软起动器能满足这一需求。在泵站中,运用软泊车技术可避免泵站的阀门损坏,减少维修费用和维修作业量。软起动器中的软泊车功用是,晶闸管在得到停机指令后,从全导通逐步地减小导通角,经过一定时间过渡到全关闭的过程。泊车的时间依据实践需求可在0~120s调整。实践给排水电气规划中,对凡不需求调速的水泵机组均采用了软起动器规划。如:昆明某监狱高位水池加压提升泵,提升泵两台2x160KW,扬程130米,采用ABB软起动器进行软起动、多功用水力操控阀及管道安全卸压阀规划,刚开始试车时,因为软起动器泊车的时间及多功用水力操控阀缓闭时间未调整好,形成了停机时高扬程产生无穷的“水锤”效应,使管道接头部分出现损坏。经对软起动、多功用水力操控阀进行调整后,“水锤”效应得到了很大的消除。
  对于笼型异步电动机凡不需求调速的各种运用场合,软起动器都可得到运用。当前的运用范围是沟通380V(也可660V),电机功率从几千瓦到800kW。
  软起动器能实现轻载节能。因笼型异步电机是理性负载,在运转中,定子线圈绕组中的电流滞后于电压。如电机作业电压不变,处于轻载时,功率因数低,处于重载时,功率因数高。软起动器能实现在轻载时,通过下降电机端电压,进步功率因数,减少电机的铜耗、铁耗,达到轻载节能的意图;负载重时,则进步电机端电压,确保电机正常运转。同样对于变负载工况、电动机长时间处于轻载运转,只要短时或刹那间处于重载场合,运用软起动器(不带旁路接触器)则具有轻载节能的作用。
  它们的造价比较是:“Y—△”起动器须六根出线并且故障率太高,维修费也高已不常采用,自藕方法每个千瓦80元摆布,磁控的每千瓦150元摆布,自藕和磁控的体积较大且故障率较高,维修费较高,电子软发动器每个千瓦在100元到200元之间,一般情况下,一台开关柜能放多台电子软发动器,节省工程造价,且故障率较低,维修费也低。所以,电子软发动器应是我们首选的目标。
  三.总结
  软起动器和变频器是两种彻底不一样用途的商品。变频器是用于需求调速的当地,其输出不但改动电压并且一起改动频率;软起动器实践上是个调压器,用于电机起动时,输出只改动电压并没有改动频率。变频器具备所有软起动器功用,但它的价格比软起动器贵得多,结构也复杂得多。软发动器和变频器特别适合于城市供水体系是基于以下三点:
  首要,软发动器和变频器对进步供水体系技术性能指标:在调压式供水体系中,恰当分配软发动器和变频器的数量和功率,用软发动器作为主要供水电动机的驱动装置,用变频器作为供水压力的调节装置。
  其次,运用软发动器和变频器可使水泵按体系需求实现软发动和软停止,这些能够避免俄然发动对管网和阀门及其它供水设备的冲击,同样也可避免水泵俄然停止时的“水锤”效应,减少了供水设备的疲劳损坏和检修作业量,延长了运用寿命。
  第三,运用软发动器和变频器可节省出资和电能,下降自来水生产成本。节省电能下降生产成本是无人怀疑的,节省出资就否则了。实践的情况是:在电网上直接发动电动机,其容量不得大于电网容量的15—20%,选用软发动器和变频器后可把变压器的容量下降至传统驱动方法时的40~50%。
  节能有三个方面:一是软发动器较传统直接发动节省电能7~8%;二是变频调速可取消档板流量调节装置或采用阀门开度调节流量的方法,直接实施供水流量调节,可节电40—50%;三是采用变频调速,实施调节水压供水方法较高位水塔维持水压供水的方法节能20—30%,因为在后者供水方法中,高位水塔中水的势能在运用时被白白地浪费了。
  鉴于变频器的商业价格通常为软发动器的3—4倍,因此必须坚持慎重选用变频器,以期物尽其用,使其发挥最大的功效。
  综上所述,软发动器和变频器在城市供水中的运用将带来极大的优越性和节省作用,其合理的运用也必将给我们带来无穷的经济效益和社会效益。