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恒压变频供水设备变频器电源切换问题

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变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。

变频供水具有节能、恒压、供水压力可调等突出优点.目前已广泛应用于给水行业中。在长期的实践应用中.根据不同的实际工程条件和供水要求构成了多种类型的控制方案,但多数方案为了节约成本采用变频器循环控制,存在着变频向工频切换不太合理.电气、机械冲击较大,易造成变频器故障停机、开关跳闸等现象。下面将结合实际工程讨论解决变频向工频切换的问题。

变频器循环控制方式及存在问题

据不完全统计,目前国内大多数恒压变频供水设备为了减少成本,较多采用“循环软启,自由停机”的方式。对于大中型泵站一般选用2台变频器,1台主用,1台备用。小型泵站只采用1台变频器。即1台变频器既对水泵调速,又对水泵软启限流。此方案初步投资少,减少了启动过程中的电气冲击,控制设备简单,自动化控制较易实现,并经过较长时间的实践应用,技术比较成熟。但从运行过程情况来看,一些泵站仍存在变频向工频切换引起的一系列问题。一是机组在从变频供电向工频供电切换时,变频器突然卸载,过大的d//dt会损伤功率管或减少其寿命。二是电动机在接人工频的过程中,仍存在较大的电流冲击。严重时可损坏电气设备,造成断路器跳闸。

方案选择

山东枣庄某工业供水泵站,设有6台机组,每台机组装机容量110kw,扬程68m。由于企业对供水率要求较高,选用合肥三益潜水泵,此水泵对水锤要求较为严格。因而每台机组均配1台西门子3RW4软启动器来对机组进行软起软停。在软起及软停的过程中均为工频,避免了控制系统因机组起停冲击造成跳闸停机。

另外安装一台变频器,可以任意对6台机组中万方数据的1台进行变频以调节流量。变频控制时切断3RW4软起动器;非变频控制时切断变频器,接通3RW4软起动器。此方式在出现故障时能随时切换到另一机组,提高了供水保障率。其余机组利用3RW4软起动器实现软起后工频运行。停机时软停。

自动控制系统主要控制流程如下:软启动器和变频器均受PLC控制.当需要增加出水量时,PLC首先提高变频器频率,增加变频机组的供水量;当频率达到工频时,如果供水量仍不能满足需要,PLC通过软启动器启动l台水泵进行供水,如果供水量超出需要,则降低变频器频率以减小变频机组供水量直至满足要求;如仍不能满足需要,则再软启动1台水泵,以满足出水要求。需要减少机组出水量,PLC首先降低变频机组转速,直至满足需要;如不能满足则利用软启动器停止1台机组运行,出水量如仍低于要求,PLC提高变频机组的出水量以满足需要;如出水量仍高于要求,则利用软启再停止1台机组,直至满足要求。

此方案利用软启动器实现机组的软启与软停,利用变频器实现流量调节,初步投资虽略有增加,但这既可避免利用变频器实现软启与流量调节时的状态切换而引起的电气、机械冲击,又可利用软起动器实现机组的软停。减小自由停机引起的水锤对管路、阀门及机组造成的损害。

调试运行情况

在调试过程中.单机启动电流为额定电流的1.5倍,过程平滑稳定;软起动器在甩接时无电气冲击。停机过程中管道压力没有变化,增加了工程运行的安全性。在自动调试过程中变频器运行稳定。