1、大功率變頻器
在城市供水中,大功率變頻器主要應用在水泵上,由于水泵流量隨著外界用水情況不斷變化,揚程也因流量和吸水井水位的變化而變化,因此設備不可能總保持在一個高效工作點運行,需要進行控制。為使水泵能夠運行在其特性曲線的高效區,過去多采用閥門控制與臺數控制,效果不能令人滿意。為滿足工藝要求和適應運行工況的改變,需要水泵調速使機組盡可能始終運行在高效區內,以達到節約電能的目的。下面是幾種常見的大功率變頻器。
1.1大功率交—直—交電壓型、電流型變頻器
此類變頻器采用幾個功率單元多重化并聯而成,達到低諧波、大電流的輸出目的。若中間耦合電路電容較大,使逆變輸入端直流電壓保持恒定,不受負載變化的影響,則逆變器的輸入端可以看成是一個電壓源,這就是電壓變頻器。若中間耦合電路電感較大,則逆變器輸入端就可以看成是一個電流源,這就是電流型變頻器。
1.2完美無諧波變頻器
該變頻器由多個功率單元串聯而成,由低壓單元疊加達到高壓輸出的目的,各個功率單元由輸入隔離變壓器的二次隔離線圈分別供電,二次線圈互相存在一個相位差,實現輸入多重化,疊加得到多種不同的電壓等級,合成正弦輸出電壓波形,由此可以消除各單元產生的諧波。每個功率單元都是由IGBT構成三相輸入、單相輸出的PWM型變頻器,根據電機的電壓等級確定每相串聯功率單元的數量。
實踐證明,應用大功率變頻調速節能效果非常顯著。交—直—交電壓型、電流型變頻器多用于新建水廠,采用高—低形式,直接選用中、低壓電機;而完美無諧波變頻器更適合于改造項目,無須更換原有的高壓電機或另加升壓變壓器。在采用大功率變頻器時,首先要考慮采用調速系統的節能潛力,其次要考慮到諧波對電網的影響,選擇合適的容量與臺數。
2、中小功率變頻器
中小功率變頻器大多采用了高密度集成電路和高效率冷卻技術,體積小,安裝容易,維護方便,操作簡單。變頻器提供了豐富的頻率控制端子,以便用戶根據實際情況選擇合適的控制方式。通常變頻器都設有0~10V或4~20mA的頻率控制端子以及數字通訊接口。變頻器的閉環頻率控制系統主要包括被控對象、測量元件、變送器、調節器和執行機構。調速電機所傳動的生產機械控制對象有溫度、位置、壓力和流量等,變頻器和電機構成的傳動機構是閉環系統中的執行機構,變頻器接受調節器所輸出的信號,調節電機轉速,維持被控量的設定值。
中小功率變頻器在自來水的輸送及小區二次加壓泵供水的應用十分廣泛。自來水的輸送泵及加壓泵,傳統設計均為閥門調整流量。其主要缺點為:電機起動電流大,用電效率低,水錘問題嚴重,易造成管路破裂、漏水等問題。應用變頻器有如下優點:
1)恒壓供水技術因采用變頻器改變電動機電源頻率,而達到調節水泵轉速改變水泵出口壓力,比靠調節閥門的控制水泵出口壓力的方式,具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。
2)由于變量泵工作在變頻工況,在其出口流量小于額定流量時,泵轉速降低,減少了軸承的磨損和發熱,延長泵和電動機的機械使用壽命。
3)因實現恒壓自動控制,不需要操作人員頻繁操作,降低了人員的勞動強度,節省了人力。
4)水泵電動機采用軟啟動方式,按設定的加速時間加速,沒有起動沖擊電流,避免電動機啟動時的電流沖擊,對電網電壓造成波動的影響,同時也避免了電動機突然加速造成泵系統的喘振。
5)具有軟起動及軟停車功能,可以防止水錘現象發生。
6)由于變量泵工作在變頻工作狀態,在其運行過程中其轉速是由外供水量決定的,故系統在運行過程中可節約可觀的電能,其經濟效益是十分明顯的。由于其節電效果明顯,所以系統具有收回投資快,而長期受益,其產生的社會效益也是非常巨大。
恒壓供水調速系統實現水泵電機無級調速,依據用水量的變化自動調節系統的運行參數,在用水量的變化自動調節系統的運行參數,在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求,是當今最先進、合理的節能型供水系統。在實際應用中,變頻調速恒壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點,在小區二次加壓泵站得到了廣泛的運用。隨著電力電子技術的發展,變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器內置的各種功能,對合理設計變頻調速恒壓供水設備,降低成本,保證產品質量等方面有著非常重要的意義。
二.源泰軟起動器
軟起動器是一種用來控制鼠籠型異步電動機的新設備,集電機軟起動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置,國外稱為SoftStarter。它的主要構成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯閘管及其電子控制電路。運用不同的方法,控制三相反并聯晶閘管的導通角,使被控電機的輸入電壓按不同