浅谈泵站变频选型设计
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【摘要】本文阐述了变频选型的意义和其主要类型，列出了各类高压变频器的优缺点，并提出了选择高压变频器的考虑因素和注意事项。
【 abstract 】 this paper expounds the significance of variable frequency selection and its main types, lists the advantages and disadvantages of all kinds of high voltage inverter, and we choose the high voltage inverter consideration factors and the matters needing attention.
【 keywords 】 pump station; High voltage variable frequency selection
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
一、变频选型的意义
泵站泵类负载是耗电量大的流体机械，占整个用电设备能耗的40%左右，高压大功率的水泵更为突出。这是因为：一方面，设备在设计时，通常都留有一定的余量；另一方面，由于工况的变化，需要水泵输出不同的流量，经常启停水泵组来控制系统流量，工频启动水泵时会对泵组及供水管网造成水锤威胁，如通过阀门的开度来调节水量，大量电能消耗在阀门上。泵类负载采用不同的流量调节方式，所消耗的电能是不同的。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着市场经济的发展和自动化，智能化程度的提高，采用变频器对泵类负载进行速度控制，不但对改进工艺、提高产品质量有好处，又使水泵高效合理地利用能源，是设备经济运行的最有效的方式，是企业节能降耗的主要技术手段之一。
二、变频器的类型
变频器的种类繁多，其分类方法也多种多样。按中间环节有无直流部分，可分为交交变频器和交直交变频器；按直流部分的性质，可分为电流型和电压型变频器；按有无中间低压回路，可分为高高变频器和高低高变频器；按输出电平数，可分为两电平、三电平、五电平及多电平变频器；按电压等级和用途，可分为通用变频器和高压变频器；按嵌位方式，可分为二极管嵌位型和电容嵌位型变频器等等。
（一）电流型变频器：具有四象限运行能力，能很方便地实现泵机的制动功能。但装置结构复杂，调整较为困难。另外，输入电流谐波较大，容量大时对电网会有一定的影响。
（二）电压型变频器：可实现四象限运行，也能实现矢量控制，已经成为当前传动系统调速的主流产品。
（三）高低高变频器：可任意匹配电网及电动机的电压等级，容量小的时候改造成本较低。缺点是体积大，较笨重，频率范围易受变压器的影响，系统效率比较低。
（四）高高变频器：无需升降压变压器，功率器件在电网与电动机之间直接构建变换器。采用器件串联的办法来提高电压等级。缺点是技术复杂，难度大。
（五）二极管嵌位型变频器：输出可以不安装正弦波滤波器，但是由于采用了变压器，成本上有所增加。
（六）电容嵌位型变频器：采用同桥臂增设悬浮电容的办法实现了功率器件的嵌位，目前这种变频器应用的比较少。
三、变频器的优点
（一）原泵机直接由工频驱动时，满载时功率因数为0.85左右，实际运行功率因数远低于0.8。采用变频后，电源侧的功率因数可提高到O.9以上，无需无功补偿装置就能大大减少无功功率，可降低设备的运行费用。
(二）采用变频调节后，由于通过调节泵机转速实现节能。在负荷较低时，水泵转速也降低，主设备及相应的辅助设备如轴承等磨损较前减轻，维护周期可加长，设备运行寿命延长。
（三）用变频装置后，可对泵机实现变频启动，启动时电流不超过泵机额定电流的1.2倍，对电网无冲击，同时对电机绝缘不产生破坏，使电机使用寿命延长。
（四)与原系统相比较，变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升等多项保护功能，更完善地保护了泵机。
(五）操作简单，运行方便。可通过计算机远程给定流量或压力等参数，实现智能调节，也可由压力、时间实现水泵的开停机。
（六）调整水泵转速，延长开机时间，对管网缓慢增压，也可降压运行，可以减少管道爆管，减少了渗漏，可延长供水管网的使用寿命，减少了供水故障率。
（七）使用变频器，可以为国家节能降耗做出贡献。
四、变频器选型因素
（一）品牌：有实力的大品牌，其产品在行业内使用信价比高。
（二）技术：稳定性及产品性能是主要的技术问题。国外品牌由于产品技术相对成熟，行业应用经验也相对丰富，在故障率，元器件质量上相对比较满足要求。
（三）价格：国内品牌较有价格优势，在考虑信价比的情况下，可以减少项目成本。
（四）资金：变频器的单价较高，收款周期都较长，所以必须考虑企业资金的充裕性和购买力。
目前，国内在变频器尤其是大功率变频器，所采用技术即单元串联多重化结构。国外各大品牌的变频器生产商，均形成了系列化的产品，其控制系统也已实现全数字化。几乎所有的产品均具有矢量控制功能，工艺水平也较完善。在进行泵站变频选型时，除了要考虑变频器本身的技术性能，如可靠性、运行效率、谐波含量、调速范围、对环境的适应能力如温度、海拔高程等，还要考虑变频器厂家技术力量、技术方案的可靠性、设备尺寸、价格、供货期、售后服务等，经过综合比较，层层筛选，择优选用。
五、变频器选型注意事项
变频器价格昂贵, 如选择不当, 就达不到节电和提高运行效率的目的, 以致造成浪费、不必要的麻烦和损失。在这里, 提供一些选择变频器的意见供参考。
（一）用变频器调速虽是水泵节能的有效途径, 但并非凡是水泵都能采用调速节电。对于工艺参数基本稳定, 不需要调速的水泵可以采用高效节能电机, 以提高系统效率。调速时应注意水泵的转速变化范围不宜太大, 通常最低转速不少于额定转速的50%, 一般调速范围在100%～70%之间为宜。
（二）进行可行性分析。在选择要进行变频调速的设备对象以后, 应以提高系统效率为出发点, 对节约电能的情况进行分析、计算, 并与变频器的投资进行比较，计算出变频器的投资回收期。一般来说, 如能从节约的电费或从提高效率等方面所得的收益中，在两年内偿还变频器的投资, 都应认为是可行的。同时还应分析外部条件是否满足变频器的使用要求。
（三）变频器的可靠性。变频器的可靠性如何, 直接决定了变频器能否成功地应用于生产。这是选择哪种变频器的首要条件。有的供水泵站所购买的变频器可靠性不高, 加之自身的维修技术力量不强, 变频器出了故障, 只好停用, 甚至弃用。造成损失。
（四）根据生产厂家提供的技术规格和技术参数来选择变频器。在按工艺要求、电源条件、场地及容量等选择了变频器方案后, 再选择哪个厂家的哪种变频器。在选择变频器时可以根据厂家提供的产品样本等技术资料及报价表来选择。
（五）泵站变频器装置投入电网必须符合国家有关谐波抑制的规定。
六、结语
综上所述, 泵站使用变频技术，不但可以提高泵站的各项经济技术指标, 而且能使整个泵站系统的自动化程度提高到一个新的水平。在工程实际中，工程技术人员应根据工况条件，选择合适的变频器及技术方案，做到量材使用，以取得最优的经济使用效果。