HINV高压变频器在城市供水行业中的应用

    1．项目概述    自来水厂是我国工业系统中的消耗大户，由于历史原因，我国自来水厂在技术水平和管理水平上很不平衡，自来水厂的主要用电设备水泵电动机的性能也是高低不一。特别是在供水的低峰期，水泵仍然高速运转，一方面白白消耗了许多宝贵的电能，加大了自来水厂的运行成本；另一方面使管网始终在高压环境下运行，增加了管网的内耗以及发生系统爆管的几率。    广东某水厂，担负着全市50%以上的供水任务，日供水能力40万t，是城市的主力水厂。送水泵房有水泵12台，32SA水泵3台，24SA水泵5台，20SA水泵2台，14SA水泵1台。水厂日平均供水能力达到35万t。冬季等时间段，用户负载最小可以达到20万t左右；夏季供水量最大时，可以达到45万t左右。    (1)设备参数（见表7.2-9）    表7. 2-9    设备参数
    (2)输水水泵分布（见表7.2-10～表7.2-12）    表7. 2-10    一期输水水泵房
    表7.2-11    二期输水水泵房
    表7.2-12    三期输水水泵房
    (3)配置情况    根据现场考察，我公司为其提供的高压变频器的容量为1400kVA，型号为HINV-10／1400B，变频系统整体采用一拖二运行模式。其主供电回路简图如图7.2-2所示。
    图7. 2-2    主供电回路简图    图中，QS1、QS2、QS3为高压变频器自身内部所带的隔离开关，主要作用为现场两台水泵电动机的切换和停机检修时提供高压电路断开点。QF1、QF2、QF3为现场日前所用的高压开关（断路器）柜。其中QF1、QF2是水泵电动机的高压启动柜；实现最优控制改造后，这两台高压柜的作用为变频系统旁路功能柜，以保证高压变频器在故障或工程检修时，该水厂供水系统的正常运行。QF3为现场的备用高压开关柜，实现最优控制改造后，这台高压开关柜变为高压变频器的电源进线开关柜，为高压变频器提供高压工作电源。    为了保证现场运行的安全性，其中QS2与QS3之问存在严格的机械与电气上的互锁，QF1与QS2和QF2与QS3之间都存在着可靠的电气互锁，同时为了满足水泵的启动逻辑，高压变频驱动的两台水泵电动机的启动逻辑由高压变频器内部的PLC进行控制，取消原来启动柜上的启动逻辑。    在整个系统巾，各操作器件都有必要的严格的互锁关系：刀闸之间都有准确的机械互锁关系、各带电电器柜柜门安装了门禁保护、变频器系统严重故障时联跳上级供电断路器等。这种设计对于系统原有的并联电容不产生影响，在工频运行状态下，仍然可以使用电容提高功率因数。    (4)控制方式    根据考察，水厂目前采用的是PLC+上位机的控制方式，设备间采用MODBUS通信协议。图7. 2-3为水厂自动化监控系统的组态画面。
    图7. 2-3    水厂自动化监控系统的组态画面    根据实际情况，采用上位机监控方式，通过设备上的RS485接口与工厂内的没备利用MODBUS通信协议联网通信，这样网络内的数据可以共享，同时组态画面又可以嵌入到用户的系统中(见图7. 2-4)，操作灵活方便。
    图7. 2-4    用户的系统界面    2．节能情况    在安装使用北京动力源科技股份有限公司生产的HINV系列高压变频器之前，水厂与北京动力源科技股份有限公司的技术人员已经对于各台要改造的高压电动机的耗电情况进行了详细的记录、统计，并且在变频器投入使用之后，双方的技术人员也对变频状态下的耗电情况进行了跟踪记录，为改造项目效果的统计做了大量的准备工作。    综合在自来水供水泵变频改造项目实施的过程中的数据对比，对于此机组改造效果的统计结沦见表7. 2-13。    表7. 2-13    机组改造效果的数据统计
    从上表可以很明显地看出．在使用了HINV系列高压变频器后，电动机在相同工况要求下消耗的电网侧功率大大减少，全年节约电能约1854930kW·h，节电率达到32%，节能效果非常明显。    3．结束语    通过使用北京动力源科技股份有限公司生产的HINV系列高压变频器对自来水厂进行的高压变频改造项目，节约了大量的电能，改善了在生产工艺中对自来水厂的控制方式，电动机实现了软启动，延长了设备的使用寿命，减少了设备的维护量，取得了预期的效果。    国家十一五规划中明确提出了要抓好“电动机系统节能”、“进行电动机拖动风机、水泵系统优化改造”的目标。目前．在自来水等各种耗能大户行业中已经展开了一场节能改造的革命。而且随着国内高端电子行业的发展，国产高压变频器的生产已经成熟，国产高压变频器的推广使用对于建设节约型社会、推动国内高科技产业发展具有重大意义。    高压变频技术是日前领先的高压电动机节能技术，EMC是国际先进的合作方式，我们将这两者有机结合，创造了我公司和自来水厂共赢的局面，我们会将这项绿色工程深入开展下去，让每个企业都能享受到高科技产品带来的效益。