调压技术在污水处理中的应用课程设计.doc

课 程 设 计 课程名称： 电力电子技术 设计题目： 调压技术在污水处理中得应用 专业班级： 09电本1班 姓 名： 郭太州 学 号： 指导教师 ： 褚晓锐 2011年 12 调压技术在污水处理中的应用 上海市污水治理二期工程是世界银行贷款的大型环境保护项目，工程建成后将有效地改善黄浦江中上游段水质，对于保护环境提高人民生活质量和改善上海市投资环境有着极其重要意义，被列入市重点工程项目，总服务面积为271 1 7平方千米，总服务人口为 355.6万人，设计旱流污水量为172立方米每天工程范围包括浦西徐汇、卢湾二个区内的6排水系统的截流设施截流管及过江管，浦东地区13个地区和城镇的污水总管，浦西责浦江上游的吴泾闵行地区通过南支线接入污水总管。浦东浦江边一直到长江口 ( 白龙港地区 ) 设置有三座中途提升泵站 (SA泵站、SB泵站及M2泵站 ) ，然后进入白龙港出口泵站并进行预处理后通过江底隧道进入深水排放。 为了对长距离污水输送的有效调节达到满足变化的输送工艺要求、优化调度方案，故在三座中途泵站中分别都设有2变频调速器对水泵电机进行调速，也就是按不同的工艺 ( 流量、扬程 ) 调节电机供电电源的频率对水泵的转速进行调节，使输送污水的流量和扬程达到最佳的协调。这种调速最简便有效可靠而且节能 ( 对调节闸门开启程度而言 ), 还能满足一定范围内的无级调速。随着工业电子技术的飞速发展和高压变频技术的不断提高和成熟，使二期污水输送中的水泵转速的调节己成为现实。 1 变频调速的基本原理 众所周知水泵的原动机是异步电动机，所以要改变水泵的转速关键在于改变带动水泵运转的电动机的转速，而在交流异步电动机的诸多调速中变频调速性能最好，调速范围大、静态稳定性好、运行效率高，所以，一般均采用变频器对异步电动机进行调速控制。由于用方便可靠性高而且经济效益显著以致于该方法逐步得到推广应用。从电机学的基本原理可知异步电动机的同步转速即旋转磁场的转速为N = 60F/P 式中：N- 电机转速 F-电源频率 P-磁极对数 从式中可知极对数 P 是电机制造中已固定不变的，如二期污水工程运行使用的SA泵站、SB 泵站、M2 泵站电机都是 16 极的，其同步转速为 375r/min, 可见 N 与 F 成相对比例关系，只要改变电动机电源频率就可以改变电动机的转速，而且变频调速属于非能耗调速，是异步电动机最有效的调速方法。对异步电动机进行调速控制时希望电动机的磁通保持额定值不变，由电机理论知道三相异步电动机定子每相电动势的有效值为 : E = 4.44FN Φ m E- 定子每相由气隙磁通感应的电动势的均方根值（V）F- 定子频率 (HZ)N - 定子相绕组有效匝数Φ m - 每极磁通量 由上式可见Φ m 值是由 E 和 F 共同决定的，对E和F进行控制就可以使气隙磁通Φ m 保持额定值不变，所以对基频 (50HZ) 以下的恒滋通调速 ( 向下调速 ) ，为保持电动机的负载能力，应保持气隙磁通Φ m 不变，这就要降低供电频率的同时降低感应电势，保持 E/F = 常数 (U/F = 常数 ) ，这种控制称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。另一种情况如工频以上的调速 ( 向上调速 ),F 向上增加但由于电压受额定电压限制不能升高，必然会使主磁通随着 F 的上升而减小，相当于弱磁调速，属于恒功率调速。如图 1 所示。 以上可知异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率即必须通过变频装置获得电压与频率均可调节的供电电源，实现所谓的 VVVF(Variable Voltage Variable Freqeney) 变压变频调速控制。 图 1 　 异步电动机调速控制特性 对于具有风机和泵类特性的机械负载其转矩 M L 与转速 N 是成二次曲线关系 (M L N 2 ), 轴功率 P 与转速是三次曲线关系 (P ∝ N 3 ) 随着速度的下降阻转矩 M L 下降很快、轴功率下降更快 ,( 如图 2 所示 ) 。根据此特性我们可采用不同于恒功率或恒转矩的调速方法 , 即采用变转矩的调速使变频器输入电压 V 和频率 F 具有不同的比值 , 在确保电机有足够的