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当国产高压变频器在供水系统中供水泵的应用

发布时间:2021-09-11 11:48:33 阅读: 来源:洗地机厂家

国产高压变频器在供水系统中供水泵的应用

1、引言

福建石狮供水公司(图1)设计有3台供水泵组,前期为2台(#2、#3)供水泵和实验要求了组工频启动运行(#1供水泵组进行技改),#2机组电机功率为200kw/10kv,泵组额定流量为4200m3/h,#3机组电机功率为1120kw/10kv,泵组额定流量为8200m3/h,由于全天各个时间段电价的不同及水厂用水量变化较大的因素,水厂平时要靠经常启停供水泵组来控制系统的供水,这样会造成工频启动供水泵时对泵组及供水管道造成冲击威胁,并且通过阀门的开度来调节供水量,大量电能消耗在阀门上。考虑到上述因素,供水站决定对#1供水泵组进行技改。

2、变频改造方案

经过考察及研究,变频调速在节能、调速精度、调速范围等方面具有同其它调速装置无法比拟的优越性,以及可以方便实现同自动化控制系统(如dcs系统等)的通讯,决定使用北京利德华福电气技术有限公司变频装置带#1泵组运行。

并同时对#2、#3泵组进行增加软启动技改项目。

2.1harsvert-a10/120型高压变频装置原理

harsvert高压变频调速系统采用直接“高-高”变换形式,为单元串联多电平拓扑结构,主体换回原则不适用于以下的情况:结构由多组功率模块串联而成,从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出,它对电谐波污染小,总体谐波畸变thd小于4%,直接满足ieee的旨在为当前石化和煤化工行业发展寻求新途径谐波抑制标准,输入功率因数高,不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形质量好,不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt问题、共模电压等问题,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机。

变频装置10kv系统结构由移相变压器、功率单元和控制器组成。10kv系列有24个功率单元,每8个功率单元串联构成一相。

每个功率单元结构以及电气性能完全一致,可以互换,其电路结构如图2所示,它为基本的交-直-交单相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥,通过对igbt逆变桥进行正弦pwm控制,可得到如图3所示的波形。

输入侧由移相变压器给每个单元供电,移相变压器的副边绕组分为三组,构成48脉冲整流方式;这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善侧的电流波形,使其负载下的侧功率因数接近1。

另外,由于变压器副边绕组的独立性,使每个功率单元的主回路相对独立,每个功率单元等效为一台单相低压变频器。

输出侧由每个单元的u、v输出端子相互串接成星型接法直接给高压电机供电,通过对每个单元的pwm波形进行重组,可得到如图4所示的阶梯正弦pwm波形。这种波形正弦度好,dv/dt小,可减少对电缆和电机的绝缘损坏,无须输出滤波器就可以使输出电缆长度延长,电机不需要降额使用,可直接用于旧设备的改造;同时,电机的谐波损耗大大减少,消除了由此引起的机械振动,减小了轴承和叶片的机械应力。

当某一个单元出现故障时,通过使图2中的软开关节点k导通,可将此单元旁路出系统而不影响其他单元的运行,变频器可持续降额运行,可减少很多场合下停机造成的损失。

2.2设备选型

引水一号机组技改配置水泵扬程45m,流量8600m3/h,配套电机1600kw/10kv,配套一台北京利德华福电气技术有限公司1600kw/10kv高压变频调速系统,变频系统安装、调试在2004年7月份完成并开始运行。

自水站引水通水以来,管路特性不断恶化,后采用前加氯,管道特性开始好转,但未达到设计值,选型时水泵扬程只有根据实际情况计算,水厂根据运行情况将水泵扬程设计值由50m降到45m,现实际运行时,额定点扬程45m,流量8600m3/h,保证了水泵在最高效区的运行。

3、改造后系统运行情况

3.1变频试运情况

试运行时,电机在频率24~26hz之间存在机械共振,后设置变频跳跃频率点,避开共振区,供水泵组稳定运行;实际调速时,水泵转速可降到额定的40%,即198r/min稳定运行,各种参数符合其特性曲线。

3.2变频操作及节能情况

这次技改,通过变频可以减少工作人员的工作量、保护管道、节省电耗,在选型及可行性论证中水站投入了比较大的精力,引水变频的使用属于采用调速且管路特性不变的情况,水泵运行时单泵走单管,不属于变频和工频水泵并联运行的情况,应该算是比较简单并且最省电的情况,但实际上,由于峰谷电价、调节池的水位调节、水厂试件各为3件用水量变化较大(水厂取水只可用开关水泵调节)等因素,不能单纯地按流量来调节,需要建立一个有效的数学模型进行变频的控制,现将变频的控制做一个说明:

(1)变频的数据

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