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《凈水廠送水泵站的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、凈水廠送水泵站的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)1引言哈爾濱市、大連市、吉林市、鞍山市等城市多個(gè)供水工程中，先后選用了不同型號(hào)10kV的變頻調(diào)速裝置。其中哈爾濱第三凈水廠用的是奧地利ELEN公司的設(shè)備（奧地利政府貸款），鞍山王家峪凈水廠用的是德國(guó)西門(mén)子公司八十年代末的設(shè)備（日元貸款），大連沙河口水廠用的是德國(guó)西門(mén)子公司1998年后推出的最新設(shè)備Simovert（日元貸款）。由于大連市沙河口凈水廠產(chǎn)品新穎，運(yùn)行可靠，技術(shù)先進(jìn)，節(jié)能效益顯著，所以本文重點(diǎn)介紹大連市沙河口凈水廠的變頻調(diào)速，很有代表性，很有實(shí)際意義。
2、以大連市沙河口凈水廠為例：該凈水廠是引碧入連工程的日元貸款項(xiàng)目，其供水能力為40萬(wàn)m3/d，2003年已建成投產(chǎn)。為了把沙河口水廠建成一個(gè)現(xiàn)代化的水廠，要求生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，節(jié)省電能，在送水泵房安裝臥式離心水泵七臺(tái)，包括三臺(tái)調(diào)速水泵機(jī)組均由國(guó)外中標(biāo)商提供，其中三臺(tái)水泵機(jī)組用的三套變頻調(diào)速設(shè)備為德國(guó)產(chǎn)品。水泵機(jī)組的電機(jī)容量為1000kW，定速電機(jī)電壓為10kV，調(diào)速電機(jī)電壓為3kV。盡管當(dāng)時(shí)有液力偶合器調(diào)速設(shè)備，串級(jí)調(diào)速設(shè)備。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大功率器件的迅速研究開(kāi)發(fā)，作為最具發(fā)展?jié)?/p>
3、力的功率轉(zhuǎn)換器件IGBT具有四個(gè)吸引人的特點(diǎn)：開(kāi)關(guān)頻率高；簡(jiǎn)單的門(mén)極控制；無(wú)需吸收電路；電流自限制。正因如此應(yīng)用IGBT的中壓大功率變頻器已經(jīng)得到市場(chǎng)的認(rèn)可和應(yīng)用。在調(diào)速設(shè)備的選型上，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)研，耐心比較，決定用SimovertMV變頻調(diào)速設(shè)備,它由三個(gè)柜體組成，還包括一臺(tái)降壓變壓器。2調(diào)速泵的節(jié)能原理大城市用水量是不均勻的，這是由于氣候和人們生活以及生產(chǎn)規(guī)律所決定的，大連市也如此。由于流量的變化從而影響到管網(wǎng)水頭損失的變化，尤其是地勢(shì)平坦的市區(qū)，在幾何揚(yáng)程很小的情況下，送水泵站出口所需壓力隨流
4、量的變化更為顯著。水泵站的裝機(jī)是按最不利條件下、最大時(shí)流量和所需相應(yīng)揚(yáng)程決定的。而實(shí)際上每天內(nèi)只有很短時(shí)間能達(dá)到最大時(shí)流量，大多數(shù)時(shí)間里，水泵站都處在小流量下工作。為了適應(yīng)流量的變化，許多泵站在運(yùn)行中采取關(guān)小出口閘門(mén)的辦法來(lái)控制流量，從而造成出口閘門(mén)前后的壓力差值（少則多米多則幾十米）就白白地浪費(fèi)于閘門(mén)阻力上（見(jiàn)圖1）。當(dāng)水泵臺(tái)數(shù)足夠多時(shí)，是可以很好地適應(yīng)水量變化的，但是水泵型號(hào)是有限的，裝機(jī)臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅管理不便，而且會(huì)無(wú)謂地增大建筑面積，提高工程造價(jià)，即使這樣，也無(wú)法做到完全適應(yīng)水量變化，還需
5、要用調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)水量（見(jiàn)圖2）。很多水廠切削水泵葉輪適應(yīng)工作點(diǎn)需要，因水泵工作點(diǎn)不連續(xù)照樣有能量損失。為此，采用水泵機(jī)組無(wú)級(jí)調(diào)速技術(shù)，可連續(xù)地改變水泵轉(zhuǎn)數(shù)，來(lái)變更水泵工況，使其流量與揚(yáng)程適應(yīng)于管網(wǎng)用水量的變化，才能提高機(jī)組效率，維持管網(wǎng)壓力恒定，達(dá)到節(jié)能的效果。節(jié)能原理如圖3所示。AB為全速泵特性曲線，AnBn為調(diào)速泵特性曲線，CBnB為管路特性曲線，CO為幾何揚(yáng)程（含地形差和自由水頭），當(dāng)用水量從Qmax減少到Qmin的過(guò)程中，全速泵的揚(yáng)程將沿BA曲線上升，而管網(wǎng)所需揚(yáng)程將沿BBn曲線下降，這兩
6、條曲線縱坐標(biāo)的差值就意味著全速泵揚(yáng)程的浪費(fèi)。應(yīng)用水泵調(diào)速技術(shù)時(shí)，當(dāng)用水量從Qmax變動(dòng)到Qmin的過(guò)程中，水泵轉(zhuǎn)數(shù)隨流量從額定位n降到n1n2n3……nn，水泵的Q—H特性曲線AB也相應(yīng)變化為A1B1，A2B2，A3B3……AnBn。而這組平行的特性曲線AB—AnBn與管路特性曲線CB的交點(diǎn)軌跡BBn正在管路特性曲線上。這樣就可使水泵工作點(diǎn)沿管路特性曲線滑動(dòng)，使他揚(yáng)程處處能與系統(tǒng)阻力相適應(yīng)，做到?jīng)]有多余壓力的損失，且能保持管網(wǎng)供水壓力恒定，根據(jù)水泵軸功率的計(jì)算公式，明顯收到節(jié)能效果。為實(shí)現(xiàn)水泵機(jī)組
7、隨用水量變化而自動(dòng)調(diào)速，最直接的辦法是在管網(wǎng)最不利點(diǎn)處設(shè)壓力變送器，并設(shè)定壓力值。自控系統(tǒng)據(jù)輸入的壓力信號(hào)按存放的程序改變水泵轉(zhuǎn)數(shù)，達(dá)到最不利點(diǎn)壓力恒定和供需水量平衡。但是最不利點(diǎn)距泵站往往很遠(yuǎn)，遠(yuǎn)傳信號(hào)不很方便。采用泵站出口壓力和流量來(lái)控制水泵轉(zhuǎn)數(shù)是常用的辦法。當(dāng)管網(wǎng)確定之后，出口壓力應(yīng)是流量的函數(shù)其函數(shù)曲線即為管路特性曲線，所以可以利用圖-4的控制系統(tǒng)自動(dòng)地調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)數(shù)。3SimovertMV系列變頻器技術(shù)特點(diǎn)SimovertMV電壓源型系列變頻器采用了基于電壓空間矢量菱形調(diào)制原理的三電平技術(shù)
8、，高性能矢量控制（VC）技術(shù)以及全數(shù)字無(wú)傳感器控制技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)配置中在逆變器側(cè)采用了大功率半導(dǎo)體全控器件－高壓IGBT，網(wǎng)側(cè)采用12脈動(dòng)二極管整流器，從而保證網(wǎng)側(cè)電源反饋諧波較小，并使電機(jī)受到較小的沖擊。IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程是連續(xù)可控的，其電流自限制功能使得過(guò)電流限制容易實(shí)現(xiàn)而無(wú)需其它附加電路，能夠?qū)崿F(xiàn)dv/dt控制，減少作用于電機(jī)和變壓器繞組上的dv/dt。它的模塊化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則使其得到靈活應(yīng)用，在其標(biāo)準(zhǔn)輸出范圍內(nèi)，冷卻方式可在空冷，水冷方式中任選其一。無(wú)熔斷器設(shè)計(jì)技術(shù)減少了故障點(diǎn)
