隨著我國人口的增長以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，許多原有民生工程已無法滿足現(xiàn)代國民的生活需求，受此影響，某地市政府計(jì)劃在十二五規(guī)劃期間建設(shè)改造民生工程自來水廠，該方案將會(huì)在原有基礎(chǔ)上新建了近期五萬噸日供水工程，遠(yuǎn)期規(guī)劃擴(kuò)建十萬噸日供水，其中在給水泵房中配備的315kw/10kv水泵6臺(tái)，由于日夜供水差別較大。這樣水泵頻繁啟停帶來的沖擊，會(huì)引起電機(jī)、水泵、閥門故障率增加，維修費(fèi)用加大，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)和管網(wǎng)都有很大沖擊。

二、自來水生產(chǎn)工藝流程介紹

確定自來水廠日供水量能力。不同大小的自來水廠，根據(jù)供水范圍及使用居民人數(shù)。其生產(chǎn)工藝流程基本相同，包括水源、取水、混合、反應(yīng)、沉淀、過濾、消毒、給水等過程。

自來水廠水處置工藝流程

通過一級(jí)泵房（取水泵）將水送至廠內(nèi)水處理系統(tǒng)，首先選取合適的水源。經(jīng)過機(jī)械混合、混凝反應(yīng)處理，可以把水中不易沉淀的膠粒及微小懸浮物脫穩(wěn)、相互積聚，最終形成較大的絮粒，以便于從水中分離、沉淀下來。機(jī)械混合的目的通過水力、機(jī)械的劇烈攪拌，使藥劑迅速均勻地溶于水中，提高混凝效率。經(jīng)混凝反應(yīng)處入沉淀池，凝聚起來的絮狀物依靠重力作用從水中分離進(jìn)去，顆粒沉于池底。沉于池底的污泥不時(shí)堆積并濃縮，定期排出池外。過濾是為了進(jìn)一步去除水中細(xì)小懸浮雜物，過濾后的水經(jīng)過加氯消毒系統(tǒng)處置，破壞細(xì)菌酶系統(tǒng)使細(xì)菌死亡。消毒后的水由清水池經(jīng)過給水泵房提升到一定的水壓，再通過輸、配水管網(wǎng)送給千家萬戶。

三、SKI300系列變頻產(chǎn)品的運(yùn)行原理

其為直接高-高變換電壓源型，SKI300系列變頻產(chǎn)品采取的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方式為單元串聯(lián)型重載變頻器。

SKI300運(yùn)行原理示意圖

經(jīng)過內(nèi)部移相變壓器降壓、移相、隔離輸送給各個(gè)功率單元，高壓變頻器從10kV電網(wǎng)取電。功率單元從原理上等效于一個(gè)三相交流輸入、單相交流輸出的低壓變頻器。電路結(jié)構(gòu)如圖3所示：

功率單元結(jié)構(gòu)

多脈沖構(gòu)成多極管相疊加的整流方式極大地改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，功率單元整流電路為二極管全波整流。使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)大于0.95輸出側(cè)由每個(gè)功率單元的UV輸出端子相互串聯(lián)而成星型接法給電機(jī)供電，通過對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦SVPWM控制，得到階梯的SVPWM波形，該波形正弦度好，dv/dt小，可以降低輸出諧波及由此引起的電機(jī)發(fā)熱、噪音等，從而減少對(duì)輸出電纜和電機(jī)的絕緣損壞，無需輸出濾波器，可直接驅(qū)動(dòng)普通異步電機(jī)。同時(shí)，消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng)，減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。通過軟件控制，可以輸出不同等級(jí)的頻率電壓。SKI300系列變頻產(chǎn)品系統(tǒng)平安、可靠，維護(hù)裝置功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、過熱、缺相等維護(hù)裝置。具有完整的故障監(jiān)測(cè)電路、精確的故障報(bào)警維護(hù)。

四、三科變頻產(chǎn)品的特點(diǎn)

系統(tǒng)更簡潔、維護(hù)更方便、平安性能更高。1一體化設(shè)計(jì)。

通過增加限流電阻能夠減小高壓變頻器上電時(shí)對(duì)上一級(jí)開關(guān)的沖擊電流，2輸入限流功能。實(shí)現(xiàn)軟充電。

抗干擾能力更強(qiáng)，3單元模塊化設(shè)計(jì)以及雙冗余機(jī)械式單元旁路技術(shù)。可靠性更高。每個(gè)功率單元的結(jié)構(gòu)與電氣性能一致，可互換使用。

當(dāng)某個(gè)單元呈現(xiàn)故障時(shí)，4具有單元旁路技術(shù)。可將故障單元旁路，實(shí)現(xiàn)旁路運(yùn)行，不停機(jī)，保證生產(chǎn)連續(xù)性。

當(dāng)輸入電網(wǎng)電壓發(fā)生動(dòng)搖時(shí)，5AVR自動(dòng)穩(wěn)壓功能。AVR功能可以堅(jiān)持變頻器的輸出電壓不受影響。

分別由兩路電源供電，6雙電源冗余設(shè)計(jì)。比傳統(tǒng)UPS方案更可靠。

通過轉(zhuǎn)速跟蹤技術(shù)，7飛車”啟動(dòng)功能當(dāng)電機(jī)仍處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)。可直接帶電機(jī)啟動(dòng)，無沖擊電流。

直流母線電壓利用率高，8SVPWM空間電壓矢量控制。可提高輸出電壓15%如圖4所示：

五、調(diào)速方案

一共6臺(tái)315kw/10kv送水泵，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。平時(shí)只開其中2臺(tái)，另外4臺(tái)備用。用水高峰期是為了維持管網(wǎng)壓力，滿足供水需求。2臺(tái)送水泵均工頻運(yùn)行，用水低谷時(shí)只開1臺(tái)送水泵。針對(duì)該地自來水廠遠(yuǎn)期十萬噸日供水計(jì)劃和用戶要求。采用希望三科第三代高壓變頻器對(duì)水廠送水泵進(jìn)行改造，電機(jī)額定參數(shù)為315kW/10kv選配杭州三科的SKI300-500G/560P-4規(guī)格的變頻產(chǎn)品。一次系統(tǒng)方案如圖5所示：

一次系統(tǒng)方案

當(dāng)變頻器處于檢修和維護(hù)狀態(tài)時(shí)，通過手動(dòng)操作分?jǐn)郠S1,送水泵變頻改造系統(tǒng)包括三部分：隔離柜、限流柜、高壓變頻器。其中隔離柜由兩個(gè)隔離開關(guān)組成。QS2開關(guān)，確保檢修過程的平安性。當(dāng)需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行絕緣耐壓試驗(yàn)時(shí)，需要將QS2分?jǐn)啵囼?yàn)完畢，再手動(dòng)將QS2合閘。

限流電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器電容軟充電，限流柜由高壓真空接觸器KM1與充電電阻R組成。使上電過程中對(duì)電網(wǎng)無沖擊。

水泵不出水，由于用戶在出水閥前加裝了多功能止回閥通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)變頻器運(yùn)行在35hz及以下多功能止回閥未打開。所以把最低頻率限制在35hz

通過簡單的參數(shù)設(shè)置，SKI300系列變頻產(chǎn)品自身具有PID調(diào)節(jié)功能模塊。可針對(duì)不同供水量需求，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，確保管網(wǎng)供水平安性需求。如圖6所示：

恒壓供水系統(tǒng)工作原理框圖

可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力及供水量，通過變頻控制。降低供水能量消耗，具有較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

六、結(jié)語

自三科SKI800系列的水泵變頻器正式投產(chǎn)以來，至今未有客戶反饋過產(chǎn)品運(yùn)行故障，這為水廠正常供水提供了強(qiáng)有力的保障。通過SKI800的應(yīng)用在降低了系統(tǒng)對(duì)管路密封性能破壞的同時(shí)，也延長了設(shè)備的使用壽命，并且明顯的降低了設(shè)備日常維護(hù)工作量，同時(shí)由于提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，既節(jié)約了大量電能和水資源，也切實(shí)響應(yīng)了國家節(jié)能降耗的號(hào)召。