【其它行业】IDrive系列在市政行业的应用分析
江苏石狮供水公司设计有3台供水泵组,前期为2台(#2、#3)供水泵组工频启动运行(#1供水泵组进行技改),#2机组电机功率为200kw/10kv,泵组额定流量为4200m3/h,#3机组电机功率为1120kw/10kv,泵组额定流量为8200m3/h,由于全天各个时间段电价的不同及水厂用水量变化较大的因素,水厂平时要靠经常启停供水泵组来控制系统的供水,这样会造成工频启动供水泵时对泵组及供水管道造成冲击威胁,并且通过阀门的开度来调节供水量,大量电能消耗在阀门上。考虑到上述因素,供水站决定对#1供水泵组进行技改。
1 变频改造方案
经过考察及研究,变频调速在节能、调速精度、调速范围等方面具有同其它调速装置无法比拟的优越性,以及可以方便实现同自动化控制系统(如dcs系统等)的通讯,决定使用上海亿思特电气股份有限公司IDrive系列变频装置带#1泵组运行。
现场供水机组
1.1 IDrive系列高压变频装置原理
IDrive系列高压变频调速系统采用直接“高-高”变换形式,为单元串联多电平拓扑结构,主体结构由多组功率模块串联而成,从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出,它对电网谐波污染小,总体谐波畸变thd小于4%,直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准,输入功率因数高,不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形质量好,不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt问题、共模电压等问题,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机。
变频装置10kv系统结构由移相变压器、功率单元和控制器组成。10kv系列有24个功率单元,每8个功率单元串联构成一相。
每个功率单元结构以及电气性能完全一致,可以互换,其电路结构如图2所示,它为基本的交-直-交单相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥,通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制,可得到如图3所示的波形。
图2 功率单元原理图 图3 功率单元输出波形实测图
PLC人机界面
在信号稳定之前,变频控制采用手动控制,电价谷值开1、3号机,其余开1、2号机,峰值时变频器频率调在30hz,平值根据水位手动调节,这样整个供水系统可年省100万元以上(日供30万吨),但手动调节存在不能合理地分配平值电价时的流量及时间控制上的误差以及对日供水量的估计不足等因素,因此,水站在日供水为27.5~31万吨时建立一模型,和手动调节的唯一不同在平值电价时的频率根据调节池水位及总用水量(山兜取水量+20万吨取水量)进行调节,调节池水位设定在3.3m,运行一星期,和手动调节相比,千吨水的耗电量由112kwh降到105kwh(日供30万吨),以平均电价0.51元/kwh计算,日省1071元,年省38万元,自动运行后,到晚上11:00调节池水位保持在3.28~3.38之间,达到设计理想值,若将保持水位降到3.3m以下,则省电效果更加明显。
在日供水流量低于27.5万吨或大于31万吨时,要达到最佳省电效果就要调节工频机(2#、3#机组)的运行时间,更加复杂,现水厂正在努力进行计算,争取可以拿出一个最佳的方案。可见,建立一个可行有效的模型是省电的关键,在做好日常维护的同时,需时时根据管道参数及水泵运行参数完善运行模型,使之可以让变频发挥最大的作用。
3 结束语
高压变频装置其节能效果明显,采用高压变频调速后,实现了电机的软启动,延长了电机的寿命,减少了对引水管路的冲击,引水管路挡板全开,也减少了引水管道的震动和磨擦。总之,希望以上海亿思特电气股份有限公司为代表生产的高压变频调速系统能以其可靠的运行性能及良好的节能效果为石狮供水站及其他广大用户创造了更大的经济效益和社会效益。
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亿思特电气推出新产品第二代高压变频器IDrive2000系列
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