一、前言

隨著我國人口的增長以及經濟的快速發展，許多原有民生工程已無法滿足現代國民的生活需求，受此影響，某地市政府計劃在十二五規劃期間建設改造民生工程自來水廠，該方案將會在原有基礎上新建了近期五萬噸日供水工程，遠期規劃擴建十萬噸日供水，其中在給水泵房中配備的315kw/10kv水泵6臺，由于日夜供水差別較大。這樣水泵頻繁啟停帶來的沖擊，會引起電機、水泵、閥門故障率增加，維修費用加大，同時對電網和管網都有很大沖擊。

二、自來水生產工藝流程介紹

確定自來水廠日供水量能力。不同大小的自來水廠，根據供水范圍及使用居民人數。其生產工藝流程基本相同，包括水源、取水、混合、反應、沉淀、過濾、消毒、給水等過程。

自來水廠水處置工藝流程

通過一級泵房（取水泵）將水送至廠內水處理系統，首先選取合適的水源。經過機械混合、混凝反應處理，可以把水中不易沉淀的膠粒及微小懸浮物脫穩、相互積聚，最終形成較大的絮粒，以便于從水中分離、沉淀下來。機械混合的目的通過水力、機械的劇烈攪拌，使藥劑迅速均勻地溶于水中，提高混凝效率。經混凝反應處入沉淀池，凝聚起來的絮狀物依靠重力作用從水中分離進去，顆粒沉于池底。沉于池底的污泥不時堆積并濃縮，定期排出池外。過濾是為了進一步去除水中細小懸浮雜物，過濾后的水經過加氯消毒系統處置，破壞細菌酶系統使細菌死亡。消毒后的水由清水池經過給水泵房提升到一定的水壓，再通過輸、配水管網送給千家萬戶。

三、SKI300系列變頻產品的運行原理

其為直接高-高變換電壓源型，SKI300系列變頻產品采取的拓撲結構方式為單元串聯型重載變頻器。

SKI300運行原理示意圖

經過內部移相變壓器降壓、移相、隔離輸送給各個功率單元，高壓變頻器從10kV電網取電。功率單元從原理上等效于一個三相交流輸入、單相交流輸出的低壓變頻器。電路結構如圖3所示：

功率單元結構

多脈沖構成多極管相疊加的整流方式極大地改善網側的電流波形，功率單元整流電路為二極管全波整流。使其負載下的網側功率因數大于0.95輸出側由每個功率單元的UV輸出端子相互串聯而成星型接法給電機供電，通過對IGBT逆變橋進行正弦SVPWM控制，得到階梯的SVPWM波形，該波形正弦度好，dv/dt小，可以降低輸出諧波及由此引起的電機發熱、噪音等，從而減少對輸出電纜和電機的絕緣損壞，無需輸出濾波器，可直接驅動普通異步電機。同時，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉片的機械應力。通過軟件控制，可以輸出不同等級的頻率電壓。SKI300系列變頻產品系統平安、可靠，維護裝置功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、過熱、缺相等維護裝置。具有完整的故障監測電路、精確的故障報警維護。

四、三科變頻產品的特點

系統更簡潔、維護更方便、平安性能更高。1一體化設計。

通過增加限流電阻能夠減小高壓變頻器上電時對上一級開關的沖擊電流，2輸入限流功能。實現軟充電。

抗干擾能力更強，3單元模塊化設計以及雙冗余機械式單元旁路技術。可靠性更高。每個功率單元的結構與電氣性能一致，可互換使用。

當某個單元呈現故障時，4具有單元旁路技術。可將故障單元旁路，實現旁路運行，不停機，保證生產連續性。

當輸入電網電壓發生動搖時，5AVR自動穩壓功能。AVR功能可以堅持變頻器的輸出電壓不受影響。

分別由兩路電源供電，6雙電源冗余設計。比傳統UPS方案更可靠。

通過轉速跟蹤技術，7飛車”啟動功能當電機仍處于旋轉狀態時。可直接帶電機啟動，無沖擊電流。

直流母線電壓利用率高，8SVPWM空間電壓矢量控制。可提高輸出電壓15%如圖4所示：

五、調速方案

一共6臺315kw/10kv送水泵，根據現場實際情況。平時只開其中2臺，另外4臺備用。用水高峰期是為了維持管網壓力，滿足供水需求。2臺送水泵均工頻運行，用水低谷時只開1臺送水泵。針對該地自來水廠遠期十萬噸日供水計劃和用戶要求。采用希望三科第三代高壓變頻器對水廠送水泵進行改造，電機額定參數為315kW/10kv選配杭州三科的SKI300-500G/560P-4規格的變頻產品。一次系統方案如圖5所示：

一次系統方案

當變頻器處于檢修和維護狀態時，通過手動操作分斷QS1,送水泵變頻改造系統包括三部分：隔離柜、限流柜、高壓變頻器。其中隔離柜由兩個隔離開關組成。QS2開關，確保檢修過程的平安性。當需要對電機進行絕緣耐壓試驗時，需要將QS2分斷，試驗完畢，再手動將QS2合閘。

限流電阻實現對變頻器電容軟充電，限流柜由高壓真空接觸器KM1與充電電阻R組成。使上電過程中對電網無沖擊。

水泵不出水，由于用戶在出水閥前加裝了多功能止回閥通過測試發現變頻器運行在35hz及以下多功能止回閥未打開。所以把最低頻率限制在35hz

通過簡單的參數設置，SKI300系列變頻產品自身具有PID調節功能模塊。可針對不同供水量需求，實現恒壓供水，確保管網供水平安性需求。如圖6所示：

恒壓供水系統工作原理框圖

可以實時調節管網壓力及供水量，通過變頻控制。降低供水能量消耗，具有較明顯的經濟效益。

六、結語

自三科SKI800系列的水泵變頻器正式投產以來，至今未有客戶反饋過產品運行故障，這為水廠正常供水提供了強有力的保障。通過SKI800的應用在降低了系統對管路密封性能破壞的同時，也延長了設備的使用壽命，并且明顯的降低了設備日常維護工作量，同時由于提高了系統的自動化程度，既節約了大量電能和水資源，也切實響應了國家節能降耗的號召。