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低压变频器在市政行业的应用

发布日期:2012-11-28 09:00浏览次数:103400

   市政行业关系到百姓日常生活的方方面面,主要包括供水、采暖、燃气、废水处理系统等。据国家统计局统计,在全国的800个城市,45000个乡镇中,较大的城市均设有燃气系统,北方的城市均设有供暖系统,所有城市和绝大多数乡镇均设有供水系统。
我国市政工程建设中,关于“水”系统的建设项目居多。由于我国基础薄弱,水资源匮乏,在未来的几年中,我国仍将建立一系列的供水工程及污水处理工程,以提高供水综合能力和水资源的利用率,满足日益增长的居民生活用水及工业用水需求。

  恒压供水
   在工业生产、生活、农业节水灌溉工程中,普遍应用供水专用变频器,可加快速装配成恒压供水系统。用变频调速来实现恒压供水,与用调节阀门来实现恒压供水相比,节能效果十分显著。其优点是:

   1.     起动平衡,起动电流可限制在额定电流以内,从而避免了起动时对电网的冲击;

   2.     由于泵的平均转速降低了,从而可延长泵和阀门等的使用寿命;

   3.     可以消除起动和停机时的水锤效应;

   一般地说,当由一台变频器控制一台电动机时,只需使变频器的配用电动机容量与实际电动机容量相符即可。当一台变频器同时控制两台电动机时,原则上变频器的配用电动机容量应等于两台电动机的容量之和。但如在高峰负载时的用水量比两台水泵全速供水量相差很多时,可考虑适当减小变频器的容量,但应注意留有足够的容量。

 污水处理
   污水处理厂的设备是全天候运转的,而且曝气机和潜水泵是污水处理的核心设备,需要用变频器对曝气机的鼓风机和潜水泵进行调速。
   变频器在鼓风机上的应用
   鼓风机将压缩空气通过管道送入曝气池,让空气中的氧溶解在污水中供给活性污泥中的微生物。鼓风机在工频状态下起动时,电流冲击较大,容易引起电网电压波动,而鼓风机风压一定,风量只能靠工作台数及出气阀来调节,实际生产运行中往往是通过调节出气阀门来控制,即增加管道阻力。因而许多能量多浪费在阀门上。由于变频器的软启动大大的减小了电机起动时对电网的冲击,而且在正常运行的时候,将出气阀门开到最大,根据工艺和参数的要求,适当的调节(通过控制系统的电位器)电机的转速来调节管道的风量,从而来调节污水中的氧气含量。而且可以根据溶解氧传感器反馈的信号(4-20MA)很方便的实现闭环自动控制。免去了许多繁琐的人工操作,并且具有明显的节电效果。
   变频器在潜水泵上的应用
   潜水泵起动时的电流冲击及调节压力/流量的方式与鼓风机相似。潜水泵起动时的急扭和突然停机时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂,严重的可能造成电机的损坏,且电机起动/停止时需开启/关闭阀门来减小水锤的影响,如此操作一方面工作强度大,且难以满足工艺的需要。在潜水泵安装变频调速器以后,可以根据工艺的需要,使电机软启/软停,从而使急扭及水锤现象得到解决。而且在流量不大的情况下,可以降低泵的转速,一方面可以避免水泵长期工作在满负荷状态,造成电机过早的老化,而且变频的软启动大大的减小水泵启动时对机械的冲击。并且具有明显的节电效果。 
   污水处理工艺过程及应用效果(活性污泥处理方式,日处理量为8000吨级):
   污水处理厂中的鼓风机和潜水泵在使用了变频器以后,不但免去了许多繁琐的人工操作,不安全隐患因素,并使系统始终处于一种节能状态下运行,延长了设备的使用寿命,更好的适应了生产需要。
        
 轨道交通
   电气化铁路和城市轨道交通从直流到交流传动的迅猛发展,是和新兴的电力电子器件的发展密不可分的。因为任何一种新器件的出现,都会为电力变换技术和控制技术的发展创造突破口,从而大幅度提高变频器的性能和扩大其应用范围。
   随着国民经济的发展,我国的城市轨道交通建设也在不断发展。近几年,我国的城市轨道交通建设步入了快速发展的轨道,尤其是北京、上海,广州、深圳、南京、苏州、杭州等城市以珠江三角洲、长江三角洲地区的经济腾飞为时机,其地铁、轻轨等城市轨道交通的建设更趋活跃。
   轨道交通行业中,除了城轨车辆的牵引系统需要使用牵引变频器之外,像轨道交通中的风机、空调和电梯系统也都需要变频器进行变频调速和节能作用,特别是节能作用越来越被轨道交通行业所重视。如上海地铁出于节能考虑,从2007年开始考虑在新建的线路上空调箱和风机采用变频控制,而从八十年代开始建成的七条线的空调和风机上都没有采用变频控制。因此,可以预见,变频器在风机和空调箱上的使用越来越多。
   在电梯方面,北京地铁开始建设时,自动扶梯设置较少,为方便各国政要及国内外游客参观中国革命军事博物馆,北京地铁1号线军事博物馆站东北侧出站口设有一台自动扶梯。近年,随着13、5、10、8号线的开通,在大多数出入口设置了自动扶梯,以后,北京地铁的主要车站,都将设置上行乃至上下行自动扶梯。随着电梯建设得越来越多,节能需求的越来越强烈,变频器在其中的使用也将越来越多。国内轨道交通行业中使用的电梯是由电梯系统集成商将变频器集成到电梯中,作为一个整体来中标,不存在单独招标变频器的情况,一般设计院也不会专门制定使用哪个品牌的变频器,因此变频器厂商主要需要和电梯系统集成商形成合作,而国内轨道交通行业的电梯系统主要的系统集成商大约7、8家,如日立、三菱、奥的斯、迅达、蒂森等。
   随着风机、空调系统中变频器应用的从无到有和电梯建设的由无到有,变频器在其中的应用将越来越多,呈现一种高速增长的方式,因此,对于变频器在轨道交通行业的应用,我们持一种乐观的态度。
   低压变频器在轨道交通行业应用较多的,为空调系统及电梯。用变频装置拖运空调系统的冷冻泵、冷水泵、风机是一项非常好的节电技术。目前国内出现不少专做空调节电的公司,其中主要技术是变频调速节电。近几年,电梯调速以原来直流调速,转为交流电动机变频调速,上海三菱、广州日立、青岛富士、天津奥的斯等均采用交流变频调速,传统电梯生产厂家也逐步进行变频技术的改造。
   2011年低压变频器应用于市政行业市场规模达到11.5亿。
图表 78 城市轨道交通主要低压变频器应用负载
轨道设备
负载
功率段
风机
隧道风机、回排风机、排热风机
11—110KW
空调
组合中央空调系统
11—110KW
电梯
自动扶梯、电梯
2.2—22KW