摘 要：本文介紹了在恒壓供水系統(tǒng)中，選擇高壓變頻器調(diào)速的目的，高壓變頻器的工作原理和帶主回路旁路功能的接線方式，以及在運行中碰到的問題和處理方法。改造后系統(tǒng)運行可靠、節(jié)能。
關(guān)鍵詞：高壓變頻器、閉環(huán)控制、工作原理
概述
水在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少，很多地方都要求水壓穩(wěn)定。2005年海寧市第二水廠原有220kW/400V變頻機組一臺供水恒壓控制。隨著供水范圍的增大、供水量的增大以及供水量日夜差值的增大，供水調(diào)速范圍也要求增大，原有的設(shè)已不能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)要求，所以決定對原有的水泵進行變頻控制改造。
海寧市第二水廠高壓變頻器
機組配置：
一、選型
水廠作為公共服務(wù)行業(yè)，在設(shè)備采購上主要考慮到設(shè)備的安全可靠，也要考慮到設(shè)備的性價比。隨著電氣傳動技術(shù)，尤其是變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，作為大容量傳動的高壓變頻調(diào)速技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。在設(shè)備改造方案上，我們通過市場的調(diào)查，從我們水廠的實際情況以及經(jīng)濟角度考慮，采用直接高壓型高壓變頻器比較合理。目前單元串聯(lián)多電平PWM電壓源變頻器性能比較好，該高壓變頻器的工作原理相似于美國ROBICON公司生產(chǎn)的完美無諧波變頻系統(tǒng)。變頻器采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓輸出，對電網(wǎng)諧波污染小，符合供電局的諧波要求，輸入功率因素高，不必采用輸入濾波器和功率因數(shù)補償裝置;輸出波形好，不存在由諧波引起的電動機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出dv/dt，共模電壓等問題，可以使用于普通異步電動機。這種技術(shù)比較先進，符合我們的使用環(huán)境，所以我們的設(shè)備招標在這基礎(chǔ)上進行，最終北京合康億盛科技有限公司的HIVERT系列高壓變頻器以較高的性價比而中標。
二、恒壓控制工作原理及系統(tǒng)方案
圖3是設(shè)備改造的系統(tǒng)圖。恒壓控制在控制理論上是一種跟隨控制，供水管網(wǎng)的出水壓力由壓力變送器（西門子）檢測之后，將其轉(zhuǎn)換為4～20mA電流信號送入變頻器，變頻器將根據(jù)被控量的實際值和期望值，按照PID調(diào)節(jié)參數(shù)中設(shè)定的PID參數(shù)，自動調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，使被控量的實際值自動跟隨期望值。使管網(wǎng)的實際水壓跟隨設(shè)定水壓變化，并動態(tài)維持在設(shè)定水壓上。
為了保證整個系統(tǒng)運行的可靠性，圖3中的旁路柜，k1～k3采用聯(lián)鎖手動隔離開關(guān)，當變頻器出現(xiàn)嚴重故障不能繼續(xù)運行、兩級單元旁路后再有單元發(fā)生故障時，變頻器將立即封鎖輸出，并分斷上級開關(guān)柜真空斷路器DL，操作人員對旁路柜進行手動切換在工頻狀態(tài)，再合上真空斷路器DL，將電機投入工頻電網(wǎng)運行。開關(guān)設(shè)備各部分的投入和退出，仍應(yīng)嚴格按操作說明的規(guī)定進行，不應(yīng)隨意操作，更不應(yīng)在操作受阻時，不加分析強行操作，否則，容易造成設(shè)備損壞，甚至引起事故。
圖3系統(tǒng)圖
三、保護功能
HIVERT-Y10/029高壓變頻器在運行中具有過壓保護、欠壓保護、缺相保護、半導(dǎo)體器件過熱保護和變壓器過熱保護的功能。
四、變頻器的使用
當時HIVERT-Y10/029高壓變頻器在工藝設(shè)計中沒有考慮增加散熱通風道，在夏天高溫時，電柜內(nèi)部溫度達到80℃以上，對于第一代設(shè)備會導(dǎo)致平板電腦死機，引起PLC不工作，變頻器定頻率運行。對于目前產(chǎn)品會導(dǎo)致重故障報警跳閘。后來我們發(fā)現(xiàn)變壓器柜和單元柜柜頂安裝的離心式風機排除的熱風又吸入了電柜內(nèi)，如此循環(huán)電柜內(nèi)溫度越來越高。我們進行改造，把通風管道接上離心式風機直接通到室外。改造后室外溫度39℃時，電柜內(nèi)部溫度保持在57℃左右，上述問題一一解決。恒壓供水控制系統(tǒng)工作很穩(wěn)定，供水壓力曲線平穩(wěn)，波動±0.005Mpa，操作不再繁瑣。
在節(jié)能降耗方面，由于我廠原有調(diào)速設(shè)備也是變頻設(shè)備，在節(jié)能方面沒有明顯的效果，在高壓變頻設(shè)備投產(chǎn)前，配水單位電耗平均約4.73 kWh/km3.m，設(shè)備投產(chǎn)后實際配水單位電耗約4.50 kWh/km3.m，下降0.23 kWh/km3.m，節(jié)能效率4.86%。另外使用了高壓變頻控制，也省了一臺400kVA變壓器的銅鐵損耗。
在使用中要注意清洗過濾網(wǎng)的工作，高壓變頻器柜門外裝有過濾層，用于阻擋粉塵進入單元內(nèi)部。要經(jīng)常用一張A4紙檢查變壓器柜、功率單元柜進風口風量，看紙張是否能被過濾網(wǎng)牢牢吸住，如吸不住應(yīng)及時排除（檢查冷卻風機是否運轉(zhuǎn)正常，更換或清洗過濾網(wǎng)）。應(yīng)定期維護間隔推薦為每半年一次，如灰塵較多，過濾網(wǎng)更換周期可縮短到一個月一次。
參考文獻
?。?）謝喜平 《水廠送水泵的變頻調(diào)速改造》北京：《中國給水排水》，2004.6
?。?）吳忠智、吳加林《變頻器應(yīng)用手冊》北京：機械工業(yè)出版社,2004.6
?。?）《HIVERT系列高壓變頻器用戶手冊》2005.6
