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1、凈水廠水泵機(jī)組變頻調(diào)速設(shè)計運(yùn)行總結(jié)2009-10-169:57:19凈水廠水泵機(jī)組變頻調(diào)速設(shè)計運(yùn)行總結(jié)李大勇[1]溫奇志[1]李克菲[2]李昕[3]李德普[3]王永成[4][1]中國市政工程東北設(shè)計院[2]吉林市水務(wù)集團(tuán)[3]大連市水務(wù)集團(tuán)[4]阜新市水務(wù)集團(tuán) 摘要：本文結(jié)合吉林市第三凈水廠變頻調(diào)速設(shè)計的實例，介紹了多電平拓?fù)潆娐吩砑疤攸c。應(yīng)用變頻器的節(jié)能分析，以及提出送水泵房優(yōu)化控制的想法，并且介紹了調(diào)速系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置?！ ￡P(guān)鍵詞：變頻設(shè)備脈沖寬度調(diào)制拓?fù)潆娐分袎鹤冾l器一、前言 高壓變頻器的產(chǎn)業(yè)化在80年代中期才開始形成，但隨著大功率電力電子器件的迅速發(fā)展和巨大的
2、市場推動力，高壓變頻器十多年來的發(fā)展非常迅速，使用器件已經(jīng)從SCR、GTR、GTO發(fā)展到IGBT、IECT、IGCT（SGCT）等，功率范圍從幾百千瓦到幾十兆瓦，技術(shù)已經(jīng)成熟，可靠性得到保證，應(yīng)用越來越廣。國內(nèi)外生產(chǎn)高壓變頻器的廠家很多，如西門子公司、ABB公司、依林公司、日本的日立公司、國內(nèi)的利德華福公司等均生產(chǎn)高壓變頻器?！ ?984年開始，在沈陽市、哈爾濱市、大連市、鞍山市等城市的供水工程中不同時期先后選用了不同型號，一次側(cè)為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）鞍山市三家凈水廠用的是德國西門子公司80年代末的
3、設(shè)備（日元貸款）。大連沙河第二凈水廠用的是德國西門子公司1998年以后推出的最新的SIMOVERT（日元貸款）。吉林市第二凈水廠及第三凈水廠分別于2002年、2004年選用了和美國羅賓康技術(shù)等同的利德華福公司的10kV變頻調(diào)速設(shè)備。吉林市第三凈水廠產(chǎn)品新穎、運(yùn)行可靠、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能優(yōu)點顯著。另外，以前我們對西門子公司不同時期的產(chǎn)品介紹很多，2005年美國羅賓康公司被西門子公司收購，所以本文重點介紹吉林市第三凈水廠水泵機(jī)組的變頻調(diào)速，其很具有代表性，而且實際意義也很大?！ 〖质凶詠硭瘓F(tuán)有限公司在考察對比了國內(nèi)外多家高壓變頻器生產(chǎn)廠家后,決定選用北京利德華福電氣技術(shù)有限公
4、司生產(chǎn)的HARSVERT-A系列高壓變頻器。2002年先在二水廠選用一臺，兩年來運(yùn)行效果很好，2004年決定在三水廠再選用兩臺。HARSVERT-A系列高壓變頻器技術(shù)先進(jìn),可靠性高,輸出電壓波形好，并且已在電力、冶金、石化、市政供水、水泥等多個領(lǐng)域成功應(yīng)用，得到了用戶的普遍認(rèn)可和市場的長久考驗。二、工程概況 吉林市于1998年建成二水廠（凈水廠）,于2004年建成三水廠（凈水廠及原水給水廠），二水廠與法國得利滿公司合作，V型濾池計算機(jī)系統(tǒng)由設(shè)計院和法國得利滿聯(lián)合設(shè)計。V型濾池用的設(shè)備（閥門、儀表、控制臺）材料，送水泵房的水泵，高壓10kV電機(jī)，中控室計算機(jī)系統(tǒng)及模擬屏、
5、投影設(shè)備均由法國得利滿公司供貨。幾年來，通過與外方合作，去國內(nèi)外水廠考察調(diào)研，學(xué)習(xí)到了國內(nèi)外水廠的長處，積累了豐富的經(jīng)驗，尤其是時間已進(jìn)入了二十一世紀(jì)，在設(shè)計三水廠時，必須以“高起點、上水平、創(chuàng)特色”為宗旨，厚積薄發(fā)，開拓創(chuàng)新，要設(shè)計、建設(shè)最好的水廠，讓市民滿意的水廠。三、節(jié)能原理 同中國其他城市一樣，吉林市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。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量的變化更為顯著?！ ∷谜镜难b機(jī)是按最不利條件下、最大時流量和所需相應(yīng)揚(yáng)程決定的。而
6、實際上每天內(nèi)只有很短時間能達(dá)到最大時流量，大多數(shù)時間里，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)小出口閘門的辦法來控制流量，從而造成出口閘門前后的壓力差值（少則多米，多則幾十米）就白白地浪費(fèi)于閘門阻力上（如圖1）。圖1：用水泵出口閘門調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行情況圖2：調(diào)節(jié)水泵臺數(shù)和出口閘門適應(yīng)流量變化 當(dāng)水泵臺數(shù)足夠多時，是可以很好地適應(yīng)水量變化的，但是水泵型號是有限的，裝機(jī)臺數(shù)過多，不僅管理不便，而且會無謂地增大建筑面積，提高工程造價，即使這樣，也無法做到完全適應(yīng)水量變化，還需要用閘門來調(diào)節(jié)水量（如圖2）?！ 『芏嗨畯S切削水泵葉輪適應(yīng)工作點需要，因
7、水泵工作點不連續(xù)照樣有能量損失。 為此，采用水泵機(jī)組無級調(diào)速技術(shù)，可連續(xù)地改變水泵轉(zhuǎn)數(shù)，來變更水泵工況，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，當(dāng)用水量從Qmax變動到Qmin
