康沃CVFP2系列变频器在污水处理系统中的应用.docx
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康沃CVFP2系列变频器在污水处理系统中的应用
变频器技术课程论文
题目：
康沃CVF-P2系列变频器在污水处理系统中的应用
学院（系）：
电信学院
年级专业：
10自动化1班
学号：
201010503048
学生姓名：
涂瑞
指导教师：
摘要
随着环境保护要求的提高及环境保护意识的加强，各行业生产厂家对排放的废渣、废气、废水都需要进行一定的处理。
电子信息技术及污水处理行业自身的迅速发展，自动控制系统逐渐应用到污水处理的控制与监测过程之中，并且取得了很好的效果，既节省了人力资源，同时提高了污水处理的效果和效率。
因此，污水处理的自动控制系统具有广阔的发展潜力与应用前景。
本文主要介绍了污水处理过程及康沃变频器在污水处理系统中的应用。
关键词康沃变频器；环保；污水处理
目录
第一章变频器基本原理及应用………………………………4
第二章污水处理过程………………………………………………5
2.1污水处理流程……………………………………………………5
2.2污水处理示意图…………………………………………………5
第三章污水处理系统的电气控制………………………………6
3.1 污水处理的电气控制………………………………………………6
3.2污泥处理的电气控制……………………………………………6
3.3污泥离心机的电气控制…………………………………………7
3.4污水处理电气控制图……………………………………………7
第四章 污水处理三级自动控制系统的实现………8
第五章变频器的参数设置和现场调试……………………9
5.1变频器的参数设置…………………………………………………9
5.2现场调试常见的几个问题处理……………………………………9
5.3电器柜安装及维护…………………………………………………11
第六章总结与体会………………………………………………………12
参考文献…………………………………………………………………………13
第一章变频器的基本原理
变频器的工作原理：
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。
我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
变频器的调速：
基于调速方便、节能、运行可靠的优点，变频调速器已逐渐替代传统的变极调速、电磁调速和调压调速方式。
在推出PWM磁通矢量控制的变频器数年后，1998年末又出现采用DTC控制技术的变频器。
ABB公司的ACS600系列是第一代采用DTC技术的变频器，它能够用开环方式对转速和转矩进行准确控制，而且动态和静态指标已优于PWM闭环控制指标。
直接转矩控制以测量电机电流和直流电压作为自适应电机模型的输入。
该模型每隔25μs产生一组精确的转矩和磁通实际值，转矩比较器和磁通比较器将转矩和磁通的实际值与转矩和磁通的给定值进行比较，以确定最佳开关位置。
由此可以看出它是通过对转矩和磁通的测量，即刻调整逆变电路的开关状态，进而调整电机的转矩和磁通，以达到精确控制的目的。
第二章污水处理过程
2.1污水处理流程
一般的污水处理主要采用二级处理方式:
第一级机械处理:
一般采用格栅等机械设备过滤污水中漂浮物或颗粒较大的物质;
第二级生化处理:
根据不同处理要求，处理污水含有的各种超标的硅物质或金属元素，使处理后的水能满足后续用水设备的要求，如生活用纯净水、工业锅炉软化与除盐水等。
2.2污水处理系统示意图如图1：
以某矿厂污水处理为例，其污水处理系统图如图1所示，污水主要来源生产线各种设备、工艺用水及部分生活污水等，这些污水经下水管道排送到污水集水池，集水池中的污水先进行机械预处理，主要采用机械转动格栅，经过格栅过滤可将污水的漂浮物或颗粒较大的固状物滤去，由两台潜水泵将污水送入沉淀池，沉淀池采用对角斜板结构这样有利于污泥沉淀于底部，污泥混合物进入污泥池后由一台污泥泵将泥水混合物送入污泥离心机（脱水机）进行固液分离，分离水返回沉淀池重新处理，脱干后的污泥经消毒后送出。
经沉淀池预处理后的污水由一台污水泵将水送入生化处理池进行处理，生化处理主要根据不同的用水要求对污水进行不同的化学处理如酸碱中和、除盐等，经生化处理后的水可进入后续环节。
第三章污水处理系统的电气控制
本污水处理电气控制系统分为污水处理电气控制与污泥处理电气控制两部分,其基本控制原理如下:
3.1 污水处理的电气控制
污水集水池中的污水经两台污水泵1、污水泵2将污水送入沉淀池，两台水泵由一台变频器采用一拖二方式控制，为防止沉淀池水溢出发生事故，沉淀池中设置有水位检测装置，当实际水位超过报警水位时控制系统自动关闭格栅前的电动蝶阀以防止发生溢水事故。
沉淀池中的污水由生化水泵送入生化处理池，生化水泵由一台变频器控制，生化处理池设有水位上限检测，通过控制生化水泵控制生化处理池水位。
该污水处理系统采用中工控机+PLC+变频器控制方式，其中PLC采用西门子S7-300，变频器采用深圳康沃电气技术有限公司生产的CVF-P2风机水泵专用变频器。
沉淀池内设置有上限、下限水位及上、下限报警水位检测，其控制过程为：
当水位达到下限时水位检测将信号送给PLC，PLC启动变频器并将频率上升（变频器中UP端子闭合）信号输出给变频器，当变频器频率达到50Hz时，若此时水位仍处于下限位置，PLC发出切换信号将污水泵1切换到工频运行，延时一段时间后由变频器启动污水泵2，相反当水位达到上限位置时则停止污水泵1，PLC发出变频器频率下降低信号（变频器DOWN端子闭合）。
若因水泵或其它原因造成水位低于下限超过或上限水位报警时，水位检测器将报警信号送给PLC，由PLC输出启动报警电路（报警指灯与响铃），以提示操作人员查看原因。
污水泵1、污水泵2电机功率为22kW，选用变频器型为CVF-P2-4T0220。
上述污水处理控制系统中的生化水泵电机为30kW，由一台CVF-P2-4T0300变频器控制,生化处理池的水位控制方法同沉淀池，同样采用变频器的频率递增、递减功能实现水位自动控制。
3.2 污泥处理的电气控制
斜板沉淀池中的污泥、污水混和物进入污泥池后由污泥泵将污泥混合物送入污泥脱水机（离心机）进行固液分离，污泥池中的污泥通过污泥泵定时排放，当污泥池中污泥水位达到检测位置时，水位检测器将检测信号送给PLC，由PLC启动变频器进行排污（排污时间根据实际情况设定），该污泥处理系统污泥泵定时时间设定为1h，每次排污泥约6t。
当因控制系统不正常造成污泥池液面达到上限水位报警时，水位检测器将信号送给PLC，PLC输出信号启动报警电路（报警指灯与响铃）提示操作人员作相应处理，以防止污泥溢出事故发生。
污泥泵变频控制采用康沃CVF-P2-4T0300型号变频器，主要参数设定如下：
3.3 污泥离心机的电气控制
污泥泵将污泥送给污泥离心机，由PLC输出污泥离心机进行脱水，脱水时间根据实际设定，离心机电机为22kW其控制柜也采用变频控制，变频器选用康沃CVF-G2恒转矩型变频器，由于离心机为惯性负载，采用变频器控制时须安装制动单元和制动电阻否则在减速中容易出现过流与过压保护。
离心机变频控制调试时由于离心机属于大惯量负载，要求负载起动转矩较大，变频器参数设置应适当调整起动转矩及加减时间，若起动时困难可用手动变频器起动转矩同时延长起动时间，延长减速停车时间并注意制动电阻的发热情况。
3.4污水处理电气控制（系统接线图）
第四章 污水处理三级自动控制系统的实现
以上讲述的是污水处理的二级自动控制系统，即主要由现场PLC+变频器（各类电磁阀或仪表）构成，大多工厂对于污水处理系统采用三级自动控制系统，即中央控制室+现场PLC+变频器（各类电磁阀或仪器仪表）。
本控制系统具有手动与自动两种方式，手动控制时可在现场操作台控制污水泵变频器、污泥泵变频、污泥离心机及格栅电动蝶阀。
自动控制时PLC与中央控制室的主机（个人计算机）进行通讯，污水集水池、污泥的水位检测、污水泵、污泥泵变频器、污泥离心机等运行状态均通过主机中组态软件进行仿真，同时在主机上可直接操作现场设备及监视到现场设备是否正常运行，采用这样的系统大大提高污水处理过程控制的自动化程度，提高设备运行效率。
如图所示：
第五章变频器的参数设置和现场调试
5.1变频器的参数设置
变频器的参数设定在调试过程中是十分重要的。
由于参数设定不当，不能满足生产的需要，导致起动、制动的失败，或工作时常跳闸，严重时会烧毁功率模块IGBT或整流桥等器件。
变频器的品种不同，参数量亦不同。
一般单一功能控制的变频器约50～60个参数值，多功能控制的变频器有200个以上的参数。
但不论参数多或少，在调试中是否要把全部的参数重新调正呢？
不是的，大多数可不变动，只要按出厂值就可，只要把使用时原出厂值不合适的予以重新设定就可，例如外部端子操作、模拟量操作、基底频率、最高频率、上限频率、下限频率、启动时间、制动时间（及方式）、热电子保护、过流保护、载波频率、失速保护和过压保护等是必须要调正的。
当运转不合适时，再调整其他参数。
5.2现场调试常见的几个问题处理
现场调试常见的几个问题处理：
起动时间设定原则是宜短不宜长，具体值见下述。
过电流整定值OC过小，适当增大，可加至最大150％。
经验值1.5～2s/kW，小功率取大些；大于30kW，取>2s/kW。
按下起动键*RUN，电动机堵转。
说明负载转矩过大，起动力矩太小（设法提高）。
这时要立即按STOP停车，否则时间一长，电动机要烧毁的。
因电机不转是堵转状态，反电热E=0，这时，交流阻抗值Z=0，只有直流电阻很小，那么，电流很大是很危险的，就要跳闸OC动作。
制动时间设定原则是宜长不宜短，易产生过压跳闸OE。
具体值见表1的减速时间。
对水泵风机以自由制动为宜，实行快速强力制动易产生严重“水锤”效应。
起动频率设定对加速起动有利，尤以轻载时更适用，对重载负荷起动频率值大，造成起动电流加大，在低频段更易跳过电流OC，一般起动频率从0开始合适。
起动转矩设定对加速起动有利，尤以轻载时更适用，对重载负荷起动转矩值大，造成起动电流加大，在低频段更易跳过电流OC，一般起动转矩从0开始合适。
基底频率设定
基底频率标准是50Hz时380V，即V/F=380/50=7.6。
但因重载负荷（如挤出机，洗衣机，甩干机，混炼机，搅拌机，脱水机等）往往起动不了，而调其他参数往往无济于事，那么调基底频率是个有效的方法。
即将50Hz设定值下降，可减小到30Hz或以下。
这时，V/F>7.6，即在同频率下尤其低频段时输出电压增高（即转矩∝U2）。
故一般重载负荷都能较好的起动。
制动时过电压处理
制动时过电压是由于制动时间短，制动电阻值过小所引起的，通过适当增长时间，增加电阻值就可避免。
制动方法的选择
（1）能耗制动。
使用一般制动，能量消耗在电阻上，以发热形式损耗。
在较低频率时，制动力矩过小，要产生爬行现象。
（2）直流制动。
适用精确停车或停位，无爬行现象，可与能耗制动联合使用，一般≤20Hz时用直流制动，>20Hz时用能耗制动。
（3）回馈制动。
适用≥100kW，调速比D≥10，高低速交替或正反转交替，周期时
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