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市政供水Pipe Water Supplies
來源: | 作者:pmtc2a342 | 發布時間: 49天前 | 137 次瀏覽 | 分享到:

市政供水行業現代化節能驅動與智能驅動


  1市政供水行業特點
  2傳統市政供水電控柜主要缺失
  3市政供水行業待解決電氣問題
  4各種啟動裝置啟動特性比較
  5流體機械、產業機械、機床行業應用
  6推薦替代產品
  7替代的主要效益
  8節電模式
  9使用傳統交直交變頻器主要缺失
  10傳統軟啟動與瘦斯達變頻式軟啟差異分析


  1.市政供水行業特點



  市政供水里面耗電量最大為污水處理廠及輸送水泵、加壓泵等,傳統市政供水的水泵均運行在“大馬拉小車”工況下較多,電機采用不能隨意啟停方式控制導致能源利用率較低,因此存在許多節能技術改造空間。
  許多市政供水選用高壓電機軟啟動器作為降壓啟動設備,通過一段時間的運行驗證,發現啟動效果不是很理想,啟動電流約在200-600%之間,接近全壓啟動電流,效果有限,而且無法帶載啟動(交流電機的電壓與轉矩平方成比例),因此檢修或停用一段時間后水泵生銹后再啟動很困難,同時必須再投資節能改造、無功補償等設備。
  也有使用高壓變頻器作為節能改造用途,當前多電平變頻器的電流諧波污染問題已經嚴重影響到二次變電所,現在高壓變頻器用量較多導致諧波電流進入一次變電所,嚴重影響電力公司大面積的供電質量;高壓變頻器的運行損耗達到最低25%,運行效率極低,電機壽命縮短,節能效果甚微;高壓多電平變頻器不值得使用在節能驅動用途。 




  2.傳統市政供水電控柜主要缺失
  瘦斯達交流驅動器替代傳統電控柜的效益:
  降低30%電氣總投資費用,每月節約25%電費,電控柜縮小80%體積。



高壓單元串聯變頻器采用串聯疊加性原理,高壓10KV經過移相變壓器降壓改變相序及電壓等級,再經過功率單元變頻調速,最后串聯起來輸出為10KV電壓等級。


  高壓變頻器缺失:
  1.移相變壓器的損耗最低10%,全部驅動運行損耗達到25%左右。
  2.低壓變頻器本身運行時會增加電網變壓器的諧波損耗2-5%。
  3.高壓變頻器PWM高頻開關導致電機發燙運行損耗提高10%左右。
  4.高壓變頻器本身的損耗約2-4%。
  5.電網諧波污染無法忍受;諧波污染影響到二次變電所,大功率影響到一次變電所。
  6.如果需要諧波治理等于再購買一臺高壓變頻器,那么運行損耗再加倍計算。
  7.高壓變頻器投資金額極高,加上故障率極高,回收時間遙遙無期。
  8.高壓變頻器的PWM波形帶來嚴重的無線電干擾(EMI)問題。
  9.風機水泵設備一般不允許調速,調速以后所有運行參數均改變(壓力、流量平方下降),調速后負載設備運行效率急劇惡化。
  10.高壓變頻器的電子元器件太多,損耗大,發熱量高,導致產品故障率極高。


  通過以上分析后就知道單元串聯高壓變頻器不適合做風機、水泵、壓縮機節能改造,這是所有已經使用高壓單元串聯變頻器節能改造驗證的共同結果。


  傳統軟啟動與瘦斯達變頻式軟啟動差異分析
  市政供水許多使用傳統移相電機軟啟動器作為電機啟動裝置,但是效益有限,除了降低少部分啟動電流外沒有其他幫助,因為移相軟啟動器啟動電流在2-6倍(直接啟動5-8倍),不能帶載啟動(交流異步電機特性:電壓與轉矩平方成比例),因此常有啟動失敗問題發生。采用移相電機軟啟動器還必須進行節能改造,無功補償等設備投資。
  瘦斯達節能型交流驅動器替代傳統移相式電機軟啟動器具有許多好處,參考下列比較表格。



  市政供水待解決電氣問題
  1.降低電氣總投資成本,也就是降低電控柜、動力線等相關費用。
  2.電機啟動時無啟動沖擊電流,應該允許多次啟動不會影響到電網及驅動電機。
  3.有效降低電網啟動容量,最好沒有啟動沖擊電流。
  4.降低流動電費;允許多次啟停方式提高電機能源利用率。
  5.解決大馬拉小車問題,減免無功補償設備。
  6.防止水錘現象,防止水管破裂,有效解決水管破裂問題。
  7.可免除再投資購買各種電氣輔助設備(沒有環境污染問題)。
  8.能夠智能自動化節能驅動控制,通過壓力、流量反饋信號閉環控制。
  9.具備現代化人機界面控制,各種通訊接口或觸摸屏人機界面。


  1.各種啟動裝置啟動特性比較
  傳統電氣工程師都是按照電機5-8倍啟動特性設計驅動控制;電機不能隨意啟停,越大功率限制越嚴格,因為會影響到電網質量、電機壽命、輸配電線、開關設備、負載安全等連串問題。
  西普瘦斯達變頻式電機軟啟動器將改變過去百年來交流電機啟動沖擊電流問題;瘦斯達驅動交流異步電機在滿載轉矩時的啟動電流只需要額定電流(參考圖一到圖三)。
  瘦斯達節能型交流驅動器-A6是替代傳統電控柜的核心部件,采用變頻式交交變頻技術在滿載轉矩啟動時只需額定電流,大幅度降低電網容量需求?;褂兄悄芐畔⑽锪ㄑ?,半導體器件全數字控制技術,帶有節能與全方位電機?;すδ?,是21世紀最先進可靠的交流異步電機綠色節能智能控制產品。
  由于沒有啟動沖擊電流發生,交流電機可以隨意啟??刂?,不會增加電網容量、開關設備、輸配電線等負擔,也沒有電網諧波污染,電機壽命也不受影響,那么電機任意啟停沒有限制;這樣才能有效提高能源利用率,改變了傳統電機節能降耗的觀念。
  圖四及圖五說明了環保型綠色變頻器的輸出特性,與傳統電壓型變頻器具有相同的輸出特性,輸出高轉矩,分為恒轉矩-G與平方遞減轉矩-P輸出特性。


  2.流體機械、產業機械與機床行業應用
  傳統移相軟啟動器有局限性,就是無法帶載啟動,因為采用移相減壓原理將抑制啟動電流,而交流異步電機的特性是電壓與電機轉矩平方成比例,因此即使在流體機械的應用里,如果有回風、持壓或銹泵都是無法順利啟動的,也就是如果有負載時啟動電流還是非常大的,所以傳統移相式電機軟啟動器應用的市場就局限于風機、水泵、壓縮機等負載,無法帶載啟動。
  瘦斯達采用交交變頻轉矩控制技術(VVVF)作為啟動技術,驅動電機在額定負載情況下啟動電流也只有額定電流而已(請參考上圖)。簡易型家族具有遞減轉矩輸出(P)與恒轉矩輸出(G)兩種輸出特性可選,突破了傳統軟啟動器的局限性;P遞減轉矩輸出特性可應用于流體機械應用還可解決帶載啟動問題,G型恒轉矩輸出特性可應用在產業機械與工具機械負載。


  3.推薦替代產品


 


  循環水泵的應用
  瘦斯達節能型交流驅動器可接受物理量反饋控制,作為電機啟??刂菩藕?,全速時可以旁路運行沒有額外損耗發生,采用變頻式技術,可帶載啟動沒有沖擊電流。具有泵停功能防止水錘現象。進一步資料請查看泵浦現代化節能驅動資料。
  用戶如需調速,可選用環保型綠色變頻器(A7/H7)替代傳統電壓型變頻器,這樣沒有諧波污染及電機PWM噪音無線電干擾等問題。


  市政供水所有的交流異步電機驅動控制均可選用西普產品。 


  水泵各種控制裝置性能比較


  推薦節能驅動選型
  替代傳統高壓變頻器方案、替代傳統高壓電機軟起動器
  1.主要推薦瘦斯達節能型交流驅動器-A6/H6替代傳統移相式電機軟啟動或星三角降壓啟動裝置達到無啟動沖擊電流降低電網容量達到降低基本電費,運行時可通過PFC控制解決大馬拉小車問題達到減免無功補償設備,可頻繁啟動提高能源利用率達到降低流動電費目的,利用負載物理量檢測反饋來自動啟停電機,調整電機做功滿足變動負載特性需要。
  2.選用瘦斯達變頻式交流驅動器-A5/H5替代傳統移相式電機軟啟動或星三角降壓啟動裝置,無啟動沖擊電流降低電網容量達到降低基本電費;可使用多次啟動模式提高能源利用率達到降低流動電費目的,利用開關量反饋控制電機啟停方式調整做功滿足變動負載特性需要。
  3.推薦選用普司達環保型綠色變頻器-A7/H7直接替代傳統交直交變頻器或高壓單元串聯變頻器,具有前面兩種產品的功能特性外還增加變頻調速功能;雖然兩者雖然都是變頻器,性能卻大不相同;普司達產品沒有電網污染問題也沒有高頻干擾污染問題不必投資諧波抑制設備,而且提高25%以上的節能效果及旁路節能運行。
  4.可直接選用普司達低壓智能全數字電控柜-P,由本公司按照客戶需要推薦各種現代化驅動控制裝置全面解決傳統市政供水問題,降低電氣總投資成本,降低電費及檢修成本,智能制造控制。


  4.替代的主要效益
  1.電氣投資總成本下降30%左右,包括電網容量下降,動力線及開關設備等。
  2.電控柜體積縮小80%。
  3.電網容量下調25%,沒有啟動沖擊電流。
  4.接觸器采用半導體過零開關控制,沒有火花拉弧現象。
  5.可利用多次啟動方式(無啟動沖擊電流)節能控制-流動電費下降20%左右。
  6.不必再投資購買節能改造、技術改造、無功補償、污染防治設備。
  7.具有功因控制技術(PFC功能),解決大馬拉小車問題。
  8.具有遠程監控功能,局網、總線、RS-485,MODBUS-RTU,PROFIBUS-DP
  9.全方位電機?;すδ?,電機不再燒毀。
  10.具有防水錘減速功能,避免?;趕窒?。
  11.智能全數字電控柜,顯示屏或觸摸屏現代化人機界面。


  5.節電模式




  標準節能:按照負載做功需要來多次啟停電機以提高能源利用率。
  旁路節能:負載率較高時可以旁路運行(DOL),沒有多余損耗。
  閉環節能:通過開關量傳感器反饋信號作為啟停指令。
  輕載節能:透過PFC功能達到輕載自動降壓達到降低運行損耗提高功因功能。   低速節能:不均勻負載在等待期間可以降低轉速2X運行達到節能效果(例如輸送帶)。
  調速節能:流體機械的轉速與功率成三次方關系,恒轉矩輸出則為正比例關系。


  H5/A5節能模式

  軟啟??刂剖親鍆ㄓ玫慕諛苣J?,利用手動或者負載信號檢測反饋開關量來啟停電機達到控制做功的目的,例如:空壓機、風機、泵類、壓縮機利用壓力傳感器的上下限開關量來啟停驅動電機。H5本身采用變頻式技術,瘦斯達可以無沖擊電流平滑啟停電機,即使在滿載轉矩下也只需要額定電流,電網沒有諧波污染問題;瘦斯達驅動時交流異步電機沒有啟動沖擊電流而且能夠滿載恒轉矩啟動的特性將顛覆交流電機驅動控制傳統觀念。
  固定電費評估:由于沒有啟動沖擊電流,電網變壓器容量可以有效下降,至少節約25%的固定電費。
  流動電費評估:依據負載做功需求情況來決定驅動電機的啟??刂?,提高能源利用率。節電效果可能30%(依據工況決定)。
  主要節能降耗技巧可點擊參考瘦斯達節能降耗技巧。


  H6/A6節能模式
  在H5節能模式的基礎上增加輕載節能與低速節能的功能;
  大馬拉小車是目前最普遍的現象,也就是電機運行在額定負載以下,這樣會提高線損、降低功因提高無功補償設備費用。輕載節能就是解決大馬拉小車的問題。
  低速節能在輸送帶系統普遍應用,例如機場、商場、地鐵等沒有旅客時可以降低轉速達到有效節能的目的,在電磁閥控制系統卸載時也能再次降低損耗50%左右。雖然傳統變頻器也能做到,但是必須支付額外15%的損耗、電網諧波污染、PWM噪音、無線電干擾等成本問題。

  H7/A7節能模式
  流體機械最重要的調速目的在于節能,因為速度與功率三次方的比例,節能效果明顯。產業機械轉速與功耗成正比關系,但是更多的目的在于生產工藝需要。
  H7/A7就是綠色變頻器,采用特殊VVVF控制技術,能夠實現傳統變頻器的節能省電功能,而且還提高15%以上節電空間(高壓可提高25%),沒有電網污染、無線電干擾與PWM噪音問題。
  還有比傳統變頻器更好的地方就是H7能夠旁路運行,在接近工頻速度就可以直接旁路,這是傳統變頻器做不到的。其他功能請參考H5及H6相同的節能模式介紹。
  詳細應用技術請參考瘦斯達節能降耗原理資料


  6.使用傳統交直交變頻器的缺失

  傳統電壓型變頻器采用交直交技術造成電網諧波電流污染嚴重,又是采用高頻載波PWM技術,帶來了極大的無線電干擾(EMI)與PWM污染問題,導致驅動電機損耗提高10%左右,電腐蝕現象嚴重,線圈承受3倍的突波電壓,電機驅動線集膚效應嚴重。
  低壓電壓型變頻器驅動系統的損耗超過15%以上,高壓多電平控制技術因為使用移相變壓器導致效率再降低10%以上,因此傳統高壓變頻器體積大、價格高、器件多、故障率高、運行效率低的特點。
  傳統電壓型變頻器的環境污染問題嚴重,治理需要投資高于變頻器的價格,而且無法全部有效抑制,治理設備的損耗更大。因此完全失去了節能驅動的價值。

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