高低压变频器在浦口水厂的应用

孙雪峰

中图分类号：TU991.35文献标识码：A 文章编号：

一、前言介绍：

随着电子技术和电力水平的不断发展。高、低压变频装置正朝着大功率方向迈进，它在节能以及生产工艺调节方面的应用正被越来越多的人所认知。一些国际大公司如德国的西门子公司、瑞士的ABB公司、美国的罗宾康公司、意大利的安萨尔多公司等在高、低压变频器调速技术上已趋成熟。电力电子器件由最早的SCR、GTO、GTR、SGCT发展到目前的IGBT、IGCT，产品的耐压水平、开关频次等特性指标不断提高，生产成本也逐步降低，为变频器的推广应用奠定了良好的基础。浦口水厂一泵房从1997年开始应用意大利的安萨尔多低压变频器；又2004年在二泵房使用了美国的罗宾康高压变频器。

二、工作原理：

这里先简单介绍一下高压变频器的工作原理。

1、低压变频简单工作原理：

低压变频的基本构成

我厂低压变频器为安萨尔多产品，型号为SVTS200，功率为200kW，为电流型变频器。

如上图，整流器把电网侧交流电转为直流电，逆变器在控制器的控制下利用6个半导体主开关器件，组成的3相桥式逆变电路，有规律的控制主开关的通断取得任意三相交流电源，中间环利用电容、电感实现电机与中间直流环节的无功交换。控制器主要完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制以及完成各种保护显示功能。

2、高压变频简单工作原理：见附图1，它主要由隔离变压器及功率单元组成。变压器由3个相同的功率单元串接而成，各功率单元由一个变压器的二次线圈供电，功率单元的供电电压为480V，功率单元和二次线圈相互绝缘。由于每个功率单元输出电压为480V，3个相加为1440V，对应线电压为2494V，额定值为2300V。对于我厂6kV的高压变频器，其功率单元输出电压为690V，由5个单元串接而成，输出的额定电压为6kV。每个功率单元采用IGBT构成的三相输入，单相输出的PWM变频器输出0~480V（或690V）可调电压和0~120HZ的可调频率，功率不受控于中央控制器。命令信号由光纤传送，具有良好的抗干扰性。由于变压器二次线圈在绕制时相互间存在相位差，这样可消除各单元产生的大系数谐波电流，功率因数可在0.95以上，附图3为实测的A相电压、电流波形，谐波畸变（THD）小于3%；附图4是同一变频器输入端的电压电流波形，其输入端THD小于3%，对于功率单元越多，其THD将越高，每个Master link板控制对应的3个功率单元。

三、生产应用：

1、变频器在一泵房的应用：

在水厂一泵房应用变频器的目的是为了节能以及调节生产。下图是浦口水厂一泵房3号水泵变频机组的结构简图：

简单介绍一下3号水泵控制的工作原理。从上图可以看出，水泵有两种运行方式，通过合KM1（KM2断开）可实现工频运行；另一种是通过合KM2（KM1断开）运行变频方式。在变频运行时，可手动和自动操作，自动运行的过程是变频器设定水位给定信号，并与液位仪采集的信号进行比较，判断增加或减少频率，每次升降的频率为一个固定整数（1HZ）完成后，停止对变频器进行调节。信号采集时间为固定数约为30分钟，超过时间后再比较采集信号，来进行增加或减低频率。

浦口水厂一 泵房共4台200KW机组。设计能力为15万M3。目前只有5万M3左右。最低水量为4万吨M3。最高为6-7万M3。当出水量低时，在没有变频器时，一泵房开一台机组运行。采用勒闸方式或采用停车方法。其电耗为0.705 M3/h。由于由车，当重新运行时，影响生产工艺。且矾耗较高。当采用变频器时，其电耗为0.501 M3/h。消除停车现象，节能达28%，其效益很明显。

2、在二泵房中的应用

变频器用于二泵房其主要目的为节能降耗、调节生产。我厂二泵房采用美国安塞罗宾康高压变频器，功率为450KW。带动1号400KW机组，于去年12月份投入运行。系统结构简图见下图：

该系统由两台旁路柜。变频器及压力采样仪表，计算机监控器（图中未画）组成。旁路隔离开关主要用于电机的工频运行及变频器检修时的运行。1号机组变频器有手动和自动运行方式，自动运行时，由人工设计运行频率参数。变频器PID通过采集压力传感器的信号并进行比较。决定降低或升高运行频率。浦口水厂二泵房出水量变化较大。夏季最高6万多吨水，最低4万多吨水。小时最大出水量3280M3/h。最低1300 M3/h。出厂压力最低0.33Mpa，最高0.45 Mpa，在未装变频器时，开两台机组即1号和4号机组，压力在0.45 Mpa以上，根据到目前的统计电耗0.2014，1号在单台运行，电耗0.1783。在安装变频器之后，1号和4号机组的电耗0.1893，单台机组电耗0.1705。分别降--%和--%。节能效果明显。同时减少了换车次数。供水压力曲线安装前是—型。现在压力曲线几乎成直线。改善管网供水压力。用户几乎没有报告无水。

3、变频器安装运行和维护：

变频器特别是高压变频器因为对环境要求较高，安装时应安装在灰尘小，不受阳光直晒的地方。制定安装的方案，及时测试各项数据。由于我厂安塞罗宾康变频器采用英文界面。对运行人员要及时培训。编写操作规程。针对技术员、维修工、值班工进行了不同层次的培训。

四、应用体会和结论：

1、长期运行的变频器特别是高压变频器在温度、湿度、振动、灰尘等影响下，其性能会发生变化，因此有必要加强日常维护和检查，主要是检查各部分有无异味、振动、过热现象和及时清理灰尘等。

2、由于变频器为进口设备，运行操作较复杂，需及时对运行人员进行培训，能尽快正确操作变频器，保证安全生产。

结语:从变频器在浦口水厂多年的运行中可以得出结论，变频器运行可以降低能耗，调节生产，保证水厂稳定安全运行。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。