变频器和软启动器在污水提升泵系统中的实际应用

摘 要：普通变频调速系统控制系统是过去城市污水处理厂中的一个重要系统，但是经过长期实践证明，该系统运行中存在着许多安全隐患，运行可靠性不足，影响到污水的处理，不能够满足当前社会发展的需求。因此我们开始将变频控制系统应用在其中，这一系统主要是由变频器、软启动器等构成，提高了对污水的处理能力，保证其高效、可靠的运行，满足了现代化社会的发展需求以及人们的需求。本文就变频器与软启动器在污水提升泵系统中的应用进行分析，以供参考。

关键词：变频器；软启动器；污水处理；泵系统；应用

在城市污水处理厂运行过程中，每日污水的进水量相对比较大，污水提升泵系统的启停频率非常高，并且还需要对污水的流量进行合理的控制，这样才能够保证其运行的经济性与合理性目的。为了达到这一要求，我们将变频调速技术应用在其中，通过这一技术的应用可以达到节能环保的要求，但是我们其与当前采用的循环软启动形式变频调速系统方案进行比较发现，仍然存在着变频与工频切换不合理的问题，为了解决这一问题，我们根据污水处理厂的运行特点提出了一种科学的系统方案。

一、循环软启动形式变频调速污水提升泵系统在运行中存在的问题

目前，大多数城市污水处理厂为了提高其处理效率，保证其处理质量，都将各种变频形式的污水提升泵应用在其中，但是这种在运行中存在着以下两个方面的问题。

1、变频与工频切换不合理，存在的隐患与问题

在污水提升泵系统实际运行过程中，由于变频转变成工频的时间相对比较短，定子线圈所产生的电能必将会对系统产生一定的影响。在变频切换成工频的瞬间，由于变频器所输出的电压不够稳定，对电网电压产生一定的影响，这就导致其电流超过了额定电流，最终导致其中的熔断器、交流接触器、开关设备都受到了严重的损坏。有些技术人员为了解决这一问题，采用了一种掩饰方法，但是通过实践证明，这种方法依然会出现电压以及机械冲击，导致其中的各个设备都受到严重的影响，影响到污水提升泵系统的正常使用。

2、系统运行中无法实现循环软停止功能，导致其存在的隐患与问题

在城市污水处理厂中，当我们启动污水提升泵时，其根本不能够达到软停止的目的，这是由于提升泵在停止过程中，电机设备与工频电网之间出现了相互脱离现象，此时我们也就不能够保证其正常运行，导致提升泵出现损坏。

当污水提升泵系统出现上述两种隐患，必然会影响到整个污水处理厂的正常运行，如果技术人员没有对其进行合理的处理，那么就会导致整个系统出现安全事故，造成巨大的经济损失。

二、软启动器的基本原理与功能介绍

软启动器是现代化社会发展中出现的一种新型电机控制装置，这一装置具有节能、轻载、软启停等多种优点，受到了业界人士的广泛关注。

1、软启动器的基本工作原理

与三相全控桥式整流电路相同的是，软启动器也是将三相反并联晶闸管作为调压设备，然后将这一装置直接安装到电源与电动机定子之间。当我们采用软启动器开机电动机时，晶闸管中的输出电压会随之不断增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。

2、软启动器的软启、软停、级联功能

软启动器在污水提升泵系统中应用的过程中，软启停功能是最重要的功能之一。为了使这一功能得到充分发挥，技术人员对于软启动器的性能要求也非常高。例如在启动1#电机的过程中，软启动器晶闸管的起始导通角由小变大，电机端电压逐渐升高到电网电压，电机可较平稳升速完成启动过程。此时电机的端电压与电网电压同频率、同相位，这样就可将和软启动器并联的接触器KM12闭合，使软启动器旁路，然后KM11断开，软启动器退出运行。在电机由软启动器向电网切换过程中，电机端子上始终保持着较稳定的电压，所以整个启动过程平稳，无冲击。软启动器退出运行以后准备接受下一次启动或停机操作指令。如果下一次操作指令是再启动一台电机，软启动器将关闭其上的晶闸管，然后使相应的接触器闭合，再重复上述过程。

三、本工程变频、软启动形式污水提升泵控制系统

1、系统控制原理

在城市污水提升泵系统中，采用的变频控制系统主要有变频器、软启动器等部分构成，为了是整个控制系统的功能得到充分发挥，对于变频器与软启动器的性能要求非常高，因此在实际工作中，我们只有对这两个装置的功能进行合理的分配，这样才能够提高其运行状态，达到经济运行的目的。

变频控制系统在运行过程中，其工作原理是，当启动设备时，软启动器会自动启动一台污水提升泵，然后很自然地将变频切换到工频电网，带动另一台污水提升泵进行运行，通过实际情况来合理控制其污水浸水的速度，当污水提升泵已达到最高限度，那么软启动器则可以启动下一台污水提升泵，直到污水水位下降，软启动器也就需要停滞污水提升泵的运行。

2、系统技术性能

该系统在保留变通变频调速污水提升泵系统的功能和优点的基础上，由于采用了软启动器，克服了水泵由变频向工频切换过程中所产生的电气和机械冲击。系统所有电机均可以实现“变频调节、循环软启、软停”功能，避免启停泵过程中管道压力突然变化和污水提升高差回流造成水锤危害，提高污水提升泵系统技术性能，保证了设备运行安全，具有一定实用性。

四、结束语

综上所述，由变频器、软启动器及可编程控制器为主组成的新的变频调速控制系统，充分利用变频器和软启动器本身具有的优良特性，组成了适应中小型污水提升泵站泵站需求的高性能变频调速控制系统。此系统具有运行稳定，高效节能，自动化程度高，易于操作等优点。■

参考文献

[1] 刘琴，刘春雷，陈其伟.污水处理厂厂外提升泵站方案设计及应用[J].机械与电子.2010（S1）

[2] 苏群勇.谈污水提升泵站设计与泵型比选[J].工程建设与设计.2009（09）