应用案例|高压变频器在水厂的应用

时间：2022-02-21

提示：

本文分析了高压变频器在**供水行业中的应用特点和优势。

1. 引言

作为郑州南水北调的主要受水厂，河南某水厂一期供水工程建设规模为10万立方米/天，占地125.04亩，主要包括沉淀池、清水池、提升泵房、配电室V类型滤池、混合絮凝沉淀池等9个工程建设。项目建成投入使用，较大地满足了郑州市、薛店、郭店、孟庄、龙湖镇的用水需求，提高了城市供水安**力。

2.现场环境和工艺介绍

a. 现场温度：-2-35度之间

b. 现场湿度：现场湿度一般

c. 有没有灰尘:没有

d. 现场变频器型号：

e. 负载设备名称：取水泵

f. 电机信息：普通异步鼠笼

g.负载电流范围：0～25A

h.输入电压范围：10KV±10%

i.海拔高度：设备安装在海拔1000米以下

现场照片：

3. 变频驱动方案

3.1 一次回路方案

工厂的电网容量足以满足单台水泵的直接负荷启动。选择一拖一带隔离自动旁路方案，确保变频器在故障停机或维护过程中通过高压真空接触器直接自动切换到工作频率运行；另一方面，变频器的软启动功能可以通过一键操作切换到50HZ工频电网运行。回路系统简单明了，操作维护方便。一次回路图如下:

图1

拖把隔离自动旁路柜有三个真空接触器KM1、KM2、KM3和两个刀闸QS1、QS2.变频器输出真空接触器KM2.工频真空接触器KM3.互锁可以完全保证变频调速系统的安全运行。QS1、QS2.无机械闭锁功能，维修时手动断开，形成明显的断开点，保证工作人员安全，工频变频运行时关闭；

(1)变频运行时，KM1、KM2闭合，KM3断开。

当需要自动切换到工频运行时，变频器系统首先发出自由停车命令，然后依次断开电气控制KM1、KM2.然后关闭电气控制KM3.将电机切换到工频侧，使电机工频运行；

(2)工频旁路运行时，KM3闭合，KM1、KM2断开。

如果需要自动切换到变频运行，请先关闭KM1.变频器到达就绪状态后，断开KM3，闭合KM2.将电机切换到变频侧，将电机投入变频运行。

3.2 控制模式

Goodrive5000系列矢量高压变频器控制系统DSP FPGA ARM三核模式，内部自带PID调节器，VF控制，矢量化VF控制、有PG矢量控制，无PG四种控制模式可选择矢量控制。

系统反应速度快，抗干扰能力强。控制柜门设置本地/远程一键转换开关。.4英寸触摸屏交互式人机界面可实现各种操作参数的显示，实时记录变频器的各种操作、操作和故障；远程控制DCS、对变频器进行操作和监控。标准配置为硬接线和MODBUS-RS可选择485通信Profibus-DP，以太网或现场总线通信。

本项目采用高自动化运行和监控模式MODBUS将取水泵变频器信号直接通信到工厂DCS系统进行集中控制。系统原理图如下图所示：

图2

使用了控制系统DCS（分布式集中控制）系统具有较强的综合控制和较高的自动化操作和管理能力，并收集泵出口阀的开度、管道流量、压力和沉淀池液位信号DCS系统通过PLC进一步设计和优化编程和组态软件进行人机交互，水厂可完全实现24小时无人操作。

图3

高压变频器由多个单元串联，通过叠加多个低压功率模块的输出获得高压输出。高压变频器的原理结构如下图所示。

图4 单元串联多电平方案

●同级旁路和中性点偏移旁路：功率单元具有电子旁路功能，可设置不同的旁路设置不同的旁路，满足现场降额；

●全频段速度跟踪启动：无论电机速度状态如何，都可以准确跟踪启动的瞬时故障，如允许等待时间内电源下降.1～变频器直接运行频率输出在1秒内自动启动，将电机拖到设定状态；

●立即停止，利用电解电容器的储能特性，水泵可在电网高压失电后1秒内停止。风扇较多可保持5秒。充分满足现场变切或上端母线双电源的需要；

●*特的节能运行模式。通过触摸屏软件设置，可以根据需要定制普通风机泵的自由启停和不同频率的运行。

5.结束语

水厂作为南水北调的成员形象工程，采用了国内工业控制和电气传动行业良好企业的*二代高性能DSP全数字矢量控制高压变频器。利用其强大的无冲击软启动和通信兼容功能，实现了水厂关键设备的免维护运行和人工智能调节管理。

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