HIVERT高壓變頻器在水廠改造中的應用

摘 要：本文介紹了在恒壓供水系統中，選擇高壓變頻器調速的目的，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。改造后系統運行可靠、節能。

關鍵詞：高壓變頻器、閉環控制、工作原理

概述

　　水在日常生活及工業生產中不可缺少，很多地方都要求水壓穩定。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，供水調速范圍也要求增大，原有的設已不能滿足現有的生產要求，所以決定對原有的水泵進行變頻控制改造。

　　機組配置：

一、選型

　　水廠作為公共服務行業，在設備采購上主要考慮到設備的安全可靠，也要考慮到設備的性價比。隨著電氣傳動技術，尤其是變頻調速技術的發展，作為大容量傳動的高壓變頻調速技術也得到了廣泛的應用。在設備改造方案上，我們通過市場的調查，從我們水廠的實際情況以及經濟角度考慮，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公司生產的完美無諧波變頻系統。變頻器采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯的方式實現直接高壓輸出，對電網諧波污染小，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補償裝置;輸出波形好，不存在由諧波引起的電動機附加發熱和轉矩脈動、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。這種技術比較先進，符合我們的使用環境，所以我們的設備招標在這基礎上進行，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方案

　　圖3是設備改造的系統圖。恒壓控制在控制理論上是一種跟隨控制，供水管網的出水壓力由壓力變送器（西門子）檢測之后，將其轉換為4～20mA電流信號送入變頻器，變頻器將根據被控量的實際值和期望值，按照PID調節參數中設定的PID參數，自動調節變頻器的輸出頻率，使被控量的實際值自動跟隨期望值。使管網的實際水壓跟隨設定水壓變化，并動態維持在設定水壓上。

　　為了保證整個系統運行的可靠性，圖3中的旁路柜，k1～k3采用聯鎖手動隔離開關，當變頻器出現嚴重故障不能繼續運行、兩級單元旁路后再有單元發生故障時，變頻器將立即封鎖輸出，并分斷上級開關柜真空斷路器DL，操作人員對旁路柜進行手動切換在工頻狀態，再合上真空斷路器DL，將電機投入工頻電網運行。開關設備各部分的投入和退出，仍應嚴格按操作說明的規定進行，不應隨意操作，更不應在操作受阻時，不加分析強行操作，否則，容易造成設備損壞，甚至引起事故。

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計中沒有考慮增加散熱通風道，在夏天高溫時，電柜內部溫度達到80℃以上，對于第一代設備會導致平板電腦死機，引起PLC不工作，變頻器定頻率運行。對于目前產品會導致重故障報警跳閘。后來我們發現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，如此循環電柜內溫度越來越高。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。恒壓供水控制系統工作很穩定，供水壓力曲線平穩，波動±0.005Mpa，操作不再繁瑣。

　　在節能降耗方面，由于我廠原有調速設備也是變頻設備，在節能方面沒有明顯的效果，在高壓變頻設備投產前，配水單位電耗平均約4.73 kWh/km3.m，設備投產后實際配水單位電耗約4.50 kWh/km3.m，下降0.23 kWh/km3.m，節能效率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部。要經常用一張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牢牢吸住，如吸不住應及時排除（檢查冷卻風機是否運轉正常，更換或清洗過濾網）。應定期維護間隔推薦為每半年一次，如灰塵較多，過濾網更換周期可縮短到一個月一次。