变频器恒压供水系统在虎丘加压站的应用.doc

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1、变频恒压供水系统在虎丘加压站的应用[摘要]针对变频器在自来水加压站的使用情况，分析了变频恒压供水的优势及使用过程中出现的问题[关键词]变频器恒压供水直接转矩技术直流母线高次谐波一、引言在自来水行业，随着技术的革新和进步，传统上利用大小泵切换来适应管网供水压力的泵群控制方式已不能满足社会的需求。利用变频调速技术实现恒压供水，即保证管网压力的稳定，又能减少电耗，降低操作人员的劳动强度，延长电机水泵的使用寿命。此技术已广泛地应用于工业生产及城镇供水。南宁自来水公司虎丘加压站是陈村水厂一期配套工程，总设计规

2、模8万米3/日，加压泵站共有3台220kw水泵及1台90kw水泵，其中一台220kw的3#水泵采用了变频恒压控制系统。二、系统介绍：虎丘加压站的变频恒压供水系统的核心——变频器采用了ABB公司的ACS600系列产品。ABB公司是世界最大的电气自动工程技术公司之一，在美国《金融时报》1998年评出的世界声望最佳公司中排名第七，中国三峡工程中大量地使用了ABB的技术和产品。1、直接转矩控制技术：ACS600的核心技术是直接转矩控制（DTC）技术，是交流传动领域电机控制方式的一次革命。它从零速开始不使用电

3、机轴上的脉冲码盘反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制，开环动态速度控制精度可以达到闭环磁通量控制精度。ACS600静态速度控制精度为标称速度的0.1%到0.5%。满足了绝大多数的工业应用。在DTC中，定子磁通和转矩被作为主要的控制变量，高速数字信号处理器与先进的电机软件模型相结合使电机的状态每秒钟被更新40，000次。由于电机状态以及实际值和给定值的比较值被不断更新，逆变器的每一次开关状态都是独立确定的，这意味着传动可以产生最佳的开关组合并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化做出快速反应。在DTC中不需

4、要对电压、频率分别控制的PWM调制器。2、系统构成：2．1控制原理：+控制原理如图一所示,变频器、给定值管网压力ABB变频器DTCPID压力变送器及给定构成了一个—稳定的闭环系统。通过给定电位器由用户确定供水管压力，实际值压力变送器系统根据给定压力与反馈压力的偏差进行PID运算和DTC控图一、系统原理框图制运算，变频器输出不同电压及频率的电源驱动水泵电机，从而改变水泵的流量来达到保证供水管压力恒定的目的。控制柜包括了变频器，断路器，起、停按钮，运行、故障、运行给定电位器ABB压力报警指示灯。故障压力

5、变送器PT变频器2．2系统接线原理：如图二所示为整个变频控制启、停按钮柜接线原理图。控制柜安装在加M压泵房的电气室内，压力变选器图二、系统接线图安装在出口管的盲板侧。三、变频供水系统运行状态整个系统投入运行以后，达到了系统自动控制节能运行的目的，但也出现了几个方面问题。1、安全生产1.1、系统能稳定地控制供水总管的压力。由于虎丘加压站的现供水能力大于实际用水量，变频器通过调节水泵电机转速，实现用户侧需要多少水，水泵就提供多少水，达到供给的动态平衡。即保证了管网的安全，又减少了操作人员的劳动强度和换泵

6、的繁琐程序。1.2、系统具有完善的保护功能，如接地、过载、过压，缺相等保护，保证系统安全可靠的运行。2、节能运行2．1、根据水泵的流量特性，水泵电机的转速（N），水泵电机功率（P），水泵的流量（Q）、水泵的扬程（H）有如下关系：Q1/Q2=N1/N2H1/H2=（N1/N2）2P1/P2=（N1/N2）3可知：电机功率与水泵转速的方式成正比，如水泵转速下降10%，则电机的功率可下降27%。由于虎丘加压站用户侧的水量是不断变化的，当需水量处于波谷期时，变频器通过降低水泵电机转速带来的节能效益是很可观的

7、。2.2、ABB变频器具有的软起动及平滑停车功能，限制并降低了电机的启动和停车电流，使电机平滑启动和停车，减少了大电流对电机绕组的冲击，减少了突然起动和停止对水泵的冲击。对电机和水泵起了保护作用，延长了电机和水泵的使用寿命。另外，稳定的管网压力可减少对管道、阀门的冲击和磨损，延长了管道和阀门的使用寿命，减少了设备的维护量。四、系统出现的问题变频供水系统经过几个月的运行，出现了电机电流相间不平衡及直流母线电压脉动（SUPPL′PHASE）现象。特别是后者，多次造成保护性停车。这对于最注重社会效益的自来

8、水厂行业来说，是不允许出现的。下面就这两方面的问题做详细的分析并提出解决的办法。1、电流相间不平衡电机电流相间不平衡主要出现在系统启动的过程中，经观察，相间电流相差在几十～一百安培之间，而这时的变频器工作正常。后检查变频器的温度达到96℃，将达到其报警温度。如果变频器长期在这样的高温下工作，将严重影响逆变器的工作性能而产生电压波形的畸变，最终的结果使电机相间电流出现不平衡现象。而变频器温升的主要原因是冷却通风效果不好，一是环境温度过高；二是电气柜的设计不合理，使冷却出