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加强水务企业设备综合管理确保城市安全供水

加强水务企业设备综合管理确保城市安全供水

众所周知,水是人类的生命之源,在人们的日常生活中具有无可替代的作用。随着我国城镇化工作的不断推进,居民的饮用水安全问题受到了各方的严密论文联盟http://关注,这也给我们水务企业的管理工作,尤其是直接关乎水质安全的设备管理工作提出了更高的要求。
  水务企业的设备是企业的固定资产,是开展安全供水工作的物质基础。因此,要保证水务企业设备的正常运转,前提是有一个与企业具体情况相适应的科学完善的管理体系。
  一、从综合管理体制的建立和完善入手
  水务行业虽然是国家众多行业中的新兴者,但从诞生之始就处于不断的变革和发展当中。与国外同类行业相比,我国的管理特别是设备管理工作相对落后,为促使国内企业更稳步地发展,我们必须进一步完善我国水务企业的管理机制。
  首先,要完善设备档案管理。无论是当前的网络时代,还是原来传统的工业时代,企业资料库的建立和完善都是必须要有的环节。因为电气技术设备档案的存在,可以真实记录各项电气设备的进厂日期,及其在不同时间出现的不同故障及其出现原因、改进部位还有处理方法。在设备技术资料搜集完善的过程中,为了防止出现进口高新设备资料看不懂的意外情况发生,我们的相关部门要配备相应的攻关人员做好设备使用资料的翻译工作。
  其次,要规范设备综合管理系统。当全新设备投入使用之前,管理部门要组织专门的技术人员针对设备操作、维修养护资料不全的问题开展工作,根据查阅到设备的说明书、使用手册及养护条款,编订符合水务企业具体情况的设备运行安全操作制度,进一步明确新设备的岗位职责、管理制度和方法,落实设备生产安全责任。WwW.11665.coM最终确保设备的管理工作可以按照明晰的章程来进行,让每一项管理工作都能落实到具体的人和单位。只有规范管理,才能使得各项设备在水务企业生产中的生产功能都得到最大程度的发挥。
  二、加强设备使用现场管理
  要揽瓷器活,就必须得备好金钢钻。要确保水务企业水质生产水平全面提高,就必须加强各项设备的综合管理工作,切实规范各具体设备的操作和责任,保证设备的完美工作状态。
  第一、在设备的使用过程中,也要做到无空白的安全检查。
  水务企业将设备配发到各个工作单位之后,管理部门要进一步加强设备投入使用以后的管理工作。要按周对设备安全进行定期检查并做好记录,要求各岗位员工严格执行设备的安全操作规定,对于发现的安全隐患及时处理,组织安全问题讨论并进行深入分析。不仅是为了确保设备运转的安全与正常,更是为设备使用者——员工的安全负责。
  第二、在设备现场运行中,要进行不间断维护。
  水务企业要建立部门管理与职工管理结合的模式,要坚持日常养护与计划检修相结合,以日常维修养护为主,认真做好水务企业内生产设备的现场管理工作。
  积极开展设备巡检,争取在设备故障出现之前,发现相应的征兆。具体可以通过查看设备的电流及电压正常与否、设备运行的必要附件齐全与否、细听设备运行中有未出现杂音;触摸设备看其运行时温度正不正常;以及注意空气中有没有异常气味等等方式来开展巡查。
  第三、加强推选已有管理方法的同时,注意寻求电气设备管理的新途径。
  城市用水不间断这一特点,给水务企业带来了不小的工作压力,相应地设备的磨损也会不间断的发生。因此管理部门要注意引进新设备运行监测技术系统,以弥补人工巡查无法检查不到的空白处,进而有效延长设备的使用年限。以低压电气自动化在水厂监控系统为例,该系统可以连接企业低压电网的元件,并且对于正在运行中电气设备进行全程控制,在设备出现工艺性故障时,能够及时可靠的启动,严防生产事故的进一步扩大。其控制流程如下

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 系统装置联网后,系统控制人员就可以在后台直接监控各配电现场低压开关的分/合情况,实时了解电压、电流的动态变化,并随时记录事件报警顺序显示、历史曲线等,方便随时掌握水厂设备的运行状况。
  三、抓好参与设备管理的人员素质提升工作。
  水务企业员工的素质是企业水平的重要体现,也是企业管理制度执行程度的重要决定因素。因此,员工整体素质的提高是企业安全生产的生要保证。促进员工整体素质建设,企业要注意:第一,由于水务企业中多为技术含量高的自动化控制体系和高水平的水电设备,在设备投入使用时,企业要做好对员工的设备使用和检查知识培训,以便增强员工对于设备的应急处理能力,最终达到保障水务企业生产的安全与稳定。
  四、倡导社会对水务企业的间接管理,实现
  水务产业的一体化市场经营
  原先,我国的水务企业投资、管理、经营主要由各级政府直接进行的,但是随着我国城市化的发展速度的加快,水务工作被进一步论文联盟http://的推向了市场。逐渐要求城市水务实现政企分离,引入市场机制,分别建立高效的政府管理与企业经营制度,正确处理水务主管部门与水务企业之间的关系。政府相关部门主要做好该市场的准入与退出监管工作,还有产品、服务的质量和价格监管工作,另外,还要在条件允许时,进行水务产业整合,实现一体化市场经营,结束资源多方管理的粗放式经营状况。这样,倡导对于水务企业的间接管理,也是对于水务企业中包括设备管理在内等各项管理工作的监督。
  小结
  水务企业设备综合管理是一个系统性的工作,各水务企业要做到科学地管理设备,合理地使用设备,这样才能保证设备完好和长期使用。这对于当前水务企业现代化设备综合管理水平的提高具有重要的现实意义。转贴于论文联盟 http://

PLC在氯压机自动化控制系统中的应用

本学术论文《PLC在氯压机自动化控制系统中的应用》,转载自学术期刊《电子技术与软件工程》2015年6期 发表过的职称 论文,原文作者:摘 要 氯压机的控制设备在长期与氯气的接触中容易被氧化,在氯压机的控制设备中应用PLC系统,能够有效的防止这一不良状况。本文通过对现在各化工厂普遍应用的氯压机控制部件现存问题的研究,提出一些可实施性的改进方案,并分析在氯压机控制系统中应用PLC这一现代化系统的好处。,由中国学术论文网编辑整理录入,仅供您在PLC控制系统,氯压机,控制,应用等方面参考学习。

摘 要 氯压机的控制设备在长期与氯气的接触中容易被氧化,在氯压机的控制设备中应用PLC系统,能够有效的防止这一不良状况。本文通过对现在各化工厂普遍应用的氯压机控制部件现存问题的研究,提出一些可实施性的改进方案,并分析在氯压机控制系统中应用PLC这一现代化系统的好处。

【关键词】PLC控制系统 氯压机 控制 应用

随着现代化工的快速发展,压缩机作为化工通用机械在现代化工特别是石油化工领域的作用越来越不容忽视。氯压机作为压缩氯气的机械,在机械制备上,其材质的密封性和抗氧化性都有很高的要求。

1 对传统的氯气压缩机中的控制系统的不足进行研究

1.1 传统的氯气压缩机的控制部件易被氧化

传统氯压机的控制系统采用的是继电器,利用多组继电器来实现对氯压机的控制,但是由于继电器组数较多,导致其接头线数量也较多,在长期的与氯气接触的过程中,极易被氧化,从而造成设备故障。另外,由于氯气的强氧化性,在其与继电器的材质长期接触过程中,也会让组成继电器的铜等原材料变质。这些故障都会给整个化工生产过程带来极大的影响,特别是接触点的腐蚀,给整个氯压机的检修盒维护过程都造成了极大的不便。

1.2 传统的氯气压缩机采用的是单机操控

传统氯压机受其机械结构及性能的影响,在制备其控制设备时通常设计成单机操控,这极大的降低了氯气工程的生产效益。首先,在氯气的生产量上,传统氯压机受单机操控的影响,其生产量也相应的受到的限制。其次,单机操控的传统氯压机的安全性低。由于传统氯压机采用的是单机踩空,一旦控制机电设备出此案故障,将直接导致整个生产过程的瘫痪。

2 PLC控制系统在氯压机中应用的设计方案

2.1 对PLC控制系统在氯压机中的应用方案进行设计

对氯压机控制系统中硬件设备的管控设计,氯压机控制系统中的硬件设备主要包括电动设备和油泵等,PLC控制系统设计方案中应该对这些硬件部位采用条件管控编码,即当电路中的电压在电动机使用所允许的范围内,油泵中的油压在机电设备所承受的范围内,整个氯压机可以正常工作,当电路中的实际电压或油泵中的油压过高或过低时,整个电路断开,氯压机停止工作。

同时,要对所设计的应用方案进行实际的检测,需要检测的范围包括以下几个方面:第一,对氯压机中应用了PLC控制系统后的整个装置的安全状况进行检测,利用正交试验的方法,在整个检测过程中,采用多组实验组,通入不同量的氯气来检测氯压机的安全性,首先,通入多组适量的氯气,检查氯压机的整个运行过程是否能顺利完成,其次,通入过量氯气,检查各控制开关是否运行正常,最后再一次对电压、油压等因素进行检测;第二,对PLC系统的准确性进行检测,此过程的具体方式是通入不同量的氯气,检查整个PLC系统的各种数据的变化量;最后,计算出整个系统的灵敏度。

2.2 PLC在氯压机的具体控制过程

PLC由于采用了微电子技术,使得其能在氯气的生产环境中能够正常的工作,以超小型PLC在氯压机控制过程中的应用为例。如图1所示,在整个过程中,PLC控制系统在操作和设备的控制上都能实现自动化,此外,系统还能根据各控制设备的信号灯来判断设备的运行状态。PLC控制系统还能在运行过程中实现软件和硬件的互锁,防止设备故障时故障范围的扩大。

3 PLC系统在氯压机控制中应用的优点

3.1 PLC系统的应用使得氯压机控制系统的自动化程度显著提高

高新科技的发展使得机电设备更加智能和高效,PLC系统在氯压机控制中的应用使得整个操作系统的自动化程度显著的提高。从原理上看,PLC控制系统是在继电保护控制系统的基础,利用计算机技术和网络技术实现其智能化。在整个过程中,以信号源来代替人力控制,以信息信号动态来监测设备的运行状况,自动化水平的提高节省了整个氯气生产过程中的人力财力,提高了氯气生产效益。

3.2 PLC系统的应用使得氯压机控制系统更安全、更简便

PLC系统的应用使得整个氯压机的工作状态更稳定、安全。PLC系统中的监测系统能更快速及时的发现氯压机运行过程中的设备故障,大大降低了氯压机机电设备的检修和维护的难度,员工可以通过系统中各基本参数的情况来判断氯压机的运行状态。此外,PLC系统在对氯压机实行管控的过程中主要采用的是逻辑功能管控,由于没有了继电器中已被氧化的金属材料和接头,氯压机的使用寿命也将有所增加。

3.3 PLC系统采用的是程序化监控

用程序来实现对氯压机的控制可以克服传统氯压机单机操控的缺点,在PLC系统中通常采用多组程序来对氯压机实行二次控制,防止因PLC系统中程序故障而引起的生产过程终止。此外,程序化操控还可以摆脱因单机操控引起的生产限制问题,可以最大限度的提高氯气的压缩效益。

4 结束语

虽然PLC系统的设计与使用已经有了很长的历史,但其在我国化工生产机械的应用中还处于研发和改进阶段,氯压机作为现代化工重要的化工原料生产设备,其安全性和高产率是化工生产一直追求的,PLC系统在氯压机控制中的应用是科技在化工领域的重要体现,同时也说明未来化工要想取得更大成就,必须要牢牢抓住科技,不断记性创新。

参考文献

[1]傅宇.PLC在工业自动化控制中的应用研究[J].机电信息,2012,03:52-53.

[2]李风格,温建新.国产离心式氯压机的应用探讨[J].氯碱工业,2006(11):23-26.

[3]张静.有关氯压机自动控制系统的探讨[J].石河子科技,2013(02):41-42.

作者简介

黄润滋(1987-),男,广西壮族自治区桂林市人。大学本科学历。现为广西柳化氯碱有限公司助理工程师,主要从事自动控制-电气方面的工作。

作者单位

广西柳化氯碱有限公司 广西壮族自治区鹿寨县 545600

关于加强设备管理法制化建设的思考

【论文关键词】设备管理法制化建设特点着眼点新法结构设想
  【论文摘要】就《全民所有制工业交通企业设备管理条例》的历史局限性,提出了加强设备管理法制化建设的思考;从政府管理职能,设备管理的主体、范围和内容四方面,讨论了现阶段设备管理工作的新特点;论述了以市场经济规律为准则建立设备管理法制,变“管理”为“调节”,变“条例”为“法律”,从能源利用、环境保护、安全生产纳入设备管理法制调节范围和明确法律责任、维护法律尊严的五个加强法制建设着眼点,提出了对新法结构的设想。
  随着设备管理工作的深化和设备管理范围的扩大,设备管理的法制化建设已严重滞后,《全民所有制工业交通企业设备管理条例》(以下简称《设备管理条例》)的历史局限性早为各界所认识。在此凭借基层设备管理人员对设备管理的理解谈谈对加强设备管理法制化建设的几点看法。
  一、现阶段设备管理工作的新特点
  1.设备管理活动的主体在改变
  以往,各级设备管理部门的工作职责和具体工作内容《设备管理条例》中都已规定,企业只是被动执行,没有自主性,设备管理的主体是国家和各级政府,这与设备管理主要是企业行为相矛盾,造成《设备管理条例》中的很多内容得不到落实。
  事实上,从设备管理的全过程来看,无论是设备选型、购置、运行、维修、改造、调剂、报废、更新等具体活动,还是投资回报、经济运行、成本控制等经济行为,都是企业根据自身需要进行的,无需政府指挥。wWw.11665.COM而设备管理的开展程度、效果,设备管理水平的高低,在企业的经营与发展过程中,会受到市场的检验和考核,也无须政府检查和考核。
  2.政府管理职能在改变
  肯定设备管理的主体是企业并不是说政府和社会在设备管理方面就无所作为。政府管理部门在设备管理活动中的主要职责应当从直接管理转变为间接管理,并在监督、协调、服务、执法等方面发挥作用。
  3.设备管理范围在改变
  现阶段的设备管理已非以往狭隘的范畴,而是涉及能源、环保、安全、卫生等方面。设备管理与各方面的关系已不再是各成一体、相互配合的关系,而完全融为了一体。事实上,广义的设备管理除包含狭义的设备管理内容外,还应包含与之相关的能源管理、环保管理、安全生产管理、劳动卫生管理等诸多方面。此外,随着市场经济意识的建立和体制的发展,设备管理也必然走上市场经济的轨道。
  4.设备管理的内容在改变
  传统设备管理主要着眼于如何选型采购、安装调试、运行维护、修理改造、报废更新等,基本上局限在企业或行业内部,机构设置、人员安排和资金利用都是围绕这些工作进行的。目前,社会上出现了大量参与设备管理服务、监理、咨询等的机构,以及专业设备维修、备件供应等设备要素市场。因此设备管理工作不再纯粹是企业或行业内部的工作,而应充分利用市场来为企业设备管理服务,从而丰富设备管理内容,提高设备管理水平。
  二、新形势下加强设备管理法制化建设的着眼点
  1.以市场经济规律为准则,建立设备管理法制
  设备管理是经济管理的重要组成部分,设备管理活动是市场经济活动,政府部门应是在市场经济理论指导下,以完备的法律为准绳对社会设备管理活动进行间接干预。因此,加强设备管理法制化建设,必须高度重视市场经济理论在其中的作用和体现,建立以市场经济规律为指导的法律。
  2.解放思想,变“管理”为“调节”
  目前,设备管理的具体工作任务在企业内部,是企业的自主活动,国家、政府对设备管理及其相关的各项强制性要求可以法律形式明确规定,以指导企业自主遵循,使设备管理从政府管理变为企业管理,而设备管理的新法就是规范、调节、约束、指导与设备管理相关的社会各界力量共同维护设备管理要求的最好的手段和工具。
  3.提升设备管理的法律地位,变“条例”为“法律”
  “条例”属于行政法规,无论是在立法程序上还是法律效力上都低于法律。建立设备管理新法,就应当按照严格的立法程序,建立与设备管理地位相适应、法律效力相当的国家法律。


  与设备管理有密切联系的能源管理、计量管理、节约用水管理等,相继制定了《能源法》、《计量法》、《水法》等,而设备管理法制建设却仍停留在行政法规阶段,其发展落后于上述各项管理。修订《设备管理条例》并使之上升为国家法律,在法制建设上更利于同相关行业管理融合。
  4.丰富设备管理内容,将能源利用、环境保护、安全生产纳入设备管理法制调节范围
  设备管理工作既然包含了大量的能源综合利用、环境保护和安全生产等问题,作为调节设备管理各种关系的法律就应当将它们列入其中,以消除其它单项法律在调节设备管理方面的不一致和不全面,使设备管理新法成为与现阶段设备管理范围相适应的完整的法律。
  5.明确法律责任,维护法律尊严
  新法应当吸取原《设备管理条例》的经验,明确违反法律规定将承担的责任,以及违法者将承担的法律后果等。
  在立法程序上,应遵守《立法法》的规定,由全国人民代表大会或其常务委员会审议制定。
  三、对新法结构的设想
  1.名称。建议用《中华人民共和国设备法》
  2.章节设置和基本内容
  第一章:总则。明确设备管理的概念,规定设备管理的目的、方针、原则、任务,确定适用范围。
  第二章:国家及各级政府、设备所有者、参与设备活动的社会团体等的职责、权利、义务。确定政府部门、设备所有者、设备使用者、设备维修者、设备制造者以及参与设备规划、设计、生产、流通、利用、调剂、服务等市场活动的社会团体等的职责、权利、义务。
  第三章:设备安全运行管理。规定国家对有危险性作业性质设备的安全监察规定,设备事故分类和标准,重大、特大设备事故处理程序以及责任者承担的法律责任等。
  第四章:设备节能管理。规定设备运行节能标准、国家对高耗能设备的特殊规定、节能设备的开发利用推广等。
  第五章:设备环保管理。明确设备环保标准,设备与环保的关系,对涉及环保的设备活动的特殊规定等。
  第六章:法律责任。明确法律监督部门和执行程序、对违法行为的追究和补救等。
  第七章:附则。规定解释权和执行时间。
  此外,可在《设备法》指导下编制“实施细则”,对设备管理理论、技术、方式、方法等进行细致说明,补充《设备法》难以详尽包罗的设备管理实践经验。

变频器的节能设备工作原理与仿真

  0 引言
  
  随着全球各国日益重视节能减排,各种节能电气设备大量投入使用,对电力系统的负荷特性和电能计量的准确度产生影响。节能装置与传统用电设备相比,其工作原理更加复杂,大量使用时影响系统的负荷特性,同时新型节能电气设备一般采用电力电子器件作为控制元件,在快速开关控制时难免对电网产生扰动和谐波污染,从而影响电能计量的准确度。针对节能设备原理,仿真设备运行对电网的污染情况,为节能电器大量应用环境下保证电能准确度的研究创造有利条件。
  
  1 节能电器的主要类型和工作机理分析
  
  节能电器种类繁多,目前要包括变频器、节能灯、可控硅交流调压器、无功补偿、永磁电动机、多速电动机和开关磁阻驱动系统(<SRD)等,这些设备能够降低用电负荷的电能消耗,但工作机理差异很大。
  
  1.1 变频器
  
  变 频 器[1-2]( Variable-frequencyDrive,VFD)应用微电子技术与变频技术,主要由整流、检测单元微处理单元、滤波、制动单元逆变和驱动单元等组成,是一种通过改变电动机工作电源频率的途径来实现操纵交流电动机的电力控制设备。通过改变电源的频率来实现改变电源电压的目标,进而达到调速、节能的目的。此外,变频器还有过电流、过电压和过载保护等很多的保护功能。
  
  1.2 节能灯
  
  节能灯[3]是一种高效荧光灯,依靠电子镇流器提供驱动。电子镇流器是一种将 50 Hz 工频交流电源转换成高频交流电源的变换设备,存在多种设计方案。但其基本工作原理大体相同,50 Hz 交流电源通过一种射频干扰滤波器,全波整流有源或者无源功率因数校正器后,变为直流电源。通过DC/AC 转换器,输出 20~100 kHz 的高频交流电源,加到与其连接的 LC 串联谐振电路的加热灯丝,同时会在电容上产生谐振的高压,加在荧光灯管两侧,使荧光灯管发生放电变为导通状态,再一次进入发光状态,此时高频率电感器会有限制电流变大的作用,保证灯电流和灯电压能够满足荧光灯管正常工作需要。此外,常增设异常保护、浪涌电压与电流保护及温度保护等各种保护电路,以提高荧光灯的安全性和可靠性。
  
  1.3 可控硅调压节能
  
  采用可控硅实现的调压技术,是以电力电子及部分高频器件组成的电路产生控制信号,对可控硅实现导通和关断,最终对交流系统实现可控制的快速导通,其相关的技术包括电力调整器、晶闸管调压器和晶闸管调整器等。
  
  主要优点是响应速度快、效率高、体积小、无机械噪声与磨损和重量轻等,但对于实现高压及大容量有一定的难度。
  
  1.4 动态无功补偿
  
  无功功率补偿,在电力供电线路系统中特变是需要消耗大量无功功率的,起着及其重要的作用。其主要可实现提高线路中的功率因数,降低线路中的无功电流,进而进一步降低供电系统中的损耗,提高供电线路的效率。所以根据线路的实际情况合理地选择补偿方式及容量,可以最大程度地减少线路的损耗,提高线路供电质量。相反,如果非合理科学地使用无功补偿,有可能导致供电系统电压发生波动,产生大量谐波,甚至产生系统谐振危机供电安全。
  
  1.5 永磁电动机
  
  稀土永磁电动机[4]是利用稀土材料制作的永磁体,代替电动机原有靠导线产生的励磁,因而降低了电动机的损耗,又因具有结构设计简单,运行故障低;体积较小,质量比普通同容量的电动机轻,同时稀土永磁电动机形状和尺寸设计上比较灵活多变,因而可应用到国防、航空航天、工业、农业和日常生活等领域。
  
  稀土永磁材料具有较好的磁性能,其经过多样的优势充磁后就能建立非常强的永久性磁场,不需要任何其余设备为其提供电磁能量。利用稀土材料制成的稀土永磁电动机具有上述的优点,超过了传统的电励磁电动机无法达到的高效,能满足不同行业特殊的要求,如电梯拉伸电动机、汽车专用高效电动机和高效变频电动机等。
  
  1.6 多速电动机
  
  多速电动机是利用改变电动机极数的原理达到调速的目的,设计使用上通过改变定子绕组的连接方法或对不同的布线线圈通电,实现定子旋转磁场磁极对数的改变,从而得到电动机的不同转速。
  
  双速电动机是从电动机设计方面出发,实现电动机的不同转速运行,满足需要不同转速运行的系统,达到节能的目的;从设计方法入手没有其他电子控制,对电网污染极小,对于电能计量不会有任何干扰,但是由于一台电动机兼顾多种转速,因此电动机的效率就会有所降低。
  
  1.7 开关磁阻电动机驱动系统(<SRD)
  
  20 世纪 80 年,由于电力电子技术,微计算机技术和精细控制技术的快速发展,使得关磁阻电动机驱动系统[5-6]得以实现并得到进一步的发展。电动机系统主要由位置和电流传感器、开关磁阻电动机、控制器和功率变换器组成。电动机运行过程中通过实时检测的转子位置、转速和电流等数据,然后根据给定的控制要求整合检测到的信息,实现不同要求的运行控制。整个系统运行可靠的重要组成部分是转子位置检测环节,其信号是对所有控制回路器件正确判断的主要依据,同时为速度控制环节提回馈信号。
  
  2 节能电器主要应用情况分析
  
  在目前的节能设备中,应用最广泛的是变频器,其主要应用在风机类设备和泵类设备的变频调速中,实现了安全、高效率生产的目的,有效降低了能源的浪费,减少了能源消耗。变频器节能技术得到国家的大力支持与推广,成为我国重点的节能推广技术。经过长期的实践和应用证明,变频器节能技术应用在国内的水泵类设备和风机类设备的变频调速驱动控制,能够有效降低能源的消耗,达到节约能源的效果。
  
  3 变频器的模型与工作方式
  
  3.1 变频器的主电路模型
  
  随着现代工业自动化程度的逐步提高,变频器也得到越来越普遍的应用。变频器主要应用在调节电动机速度,有两方面应用。
  
  图 1 为变频器主电路模型,整流部分采用不可控的三相全桥整流电路。在控制方面,采用120°导电型工作方式,即任一时刻相位不同的下桥臂组及上桥臂组中分别会有一个臂的功率元器件导通,换流时在下桥臂组或上桥臂组的组内依次进行,因此也称为横向的换流。按 VT1到VT6的顺序每隔 60°依次导通。功率器件导通的顺序为 VT6、VT1→VT1、VT2→VT2、VT3→VT3、VT4→VT4、VT5→VT5、VT6→VT6、VT1,每个状态持续 60°。在电路运行时,任意时刻都只有两个开关导通,一个在共阳极组,另外一个在共阴极组。每个周期中,每个元器件会依次导通120°。在分析电路的运行过程时,忽视换流过程,假设 VT1~VT6为理想开关。
  
  3.2 变频器装置与工作方式
  
  变频器变频方法有很多种,目前主流应用一般采用电流型 PWM 交流–直流–交流的变频方法[2],其主要特征如下。
  
  1)直流侧电流基本无脉动,直流回路呈现高阻抗。直流侧串联有大电感,相当于电流源。
  
  2)交流侧输出的电压波形、相位会因负载阻抗情况的不同而发生改变。电路中开关器件的功能仅是改变直流电流的流通路径,因此交流侧输出的电流波形表现为矩形波波,而且和负载阻抗角没关系。
  
  3)大电感为直流侧的滤波元件,可以使直流电流不会产生脉动,可当做恒流源。由于直流电流并不会在反馈无功能量时反向,因而不必向开关器件反并联二极管。当交流侧出现阻性、感性负载时,需要提供无功功率,这时直流侧电感器件起到缓冲无功能量的功能。
  
  交–交变频器采用的开关元器件一般是晶闸管,基于电网系统中电压具有的特征,其自身会自动过零并变为负值,在交流电源上直接接上晶闸管,使晶闸管可以自然开关。但是这种方法存在会使用较多数量的晶闸管,电源频率会限制输出频率,而且会有复杂的主回路,一般要低于电网频率的一半。目前变频电源的主要形式是交–直–交变频方法。按照频率、电压的控制方式的差异,交–直–交变频电源有以下 3 种不同的形式。
  
  1)逆变器调频、可控整流器调压方式。如图 2a 所示,其调频与调压功能分别在两个环节上实施,通过控制电路协调配合,控制方便,结构简单。由于装置输入环节采取可控整流的方法,当在低频、低压情况下运行时,移相触发角非常大,导致输入功率因数很低,每个周期换流两次的逆变器多采用晶闸管型 2 阶梯波,器件开关有着较低频率,导致输出含有大量谐波,IGBT 可控器件的出现使得 PWM 控制成为可能,可以极大地改善其工作性能,但需要较高的成本。
  
  2)逆变器调频、斩波器调压和不控整流器整流方式。如图 2b 所示,由于整流使用二极管,导致了高出输入功率因数。由于采用晶闸管作为输出逆变环节功率器件,输出含有较多谐波成分。
  
  3)同时实现调压调频、不控整流器整流方式的 PWM 逆变器。如图 2c 所示,此时采用高开关频率的逆变器,加上装置输入功率因数高,因而输出谐波很少,性能很好。所提出的变频电源利用不可控的二极管整流,以达到提高网侧电压功率因数的目的,整流得到的直流电压稳压采用大电容进行,进而提供直流电压给逆变器,再通过逆变器输出可变频率和幅值的信号。
  
  3.3 变频器控制电路
  
  本研究采用最基本的控制电路组成部分,其控制电路如图 3 所示。在控制电路中,通过改变 Freq 的值,可以改变输出信号频率,进而使得逆变后的电压频率随之改变,实现 3~100 Hz 的频率范围的变化。
  
  逆变后电压的控制有多种方法,可以利用斩波电路、变压器等方法加以实现。斩波电路则可以加在中间环节的直流电路部分,通过对斩波电路的控制,可以升高或降低整流后的直流电压,进而控制逆变后的电压幅值,实现对变频器的输出电压的控制。变压器控制可以将变压器加在整流部分前的交流电路部分,也可以加在逆变部分后的交流电路部分,通过对变压器电压比的调节,来实现控制变频器输出电压。
  
  4 变频器运行仿真
  
  利用 Matlab/Simulink[7]平台搭建了一个三相 PWM 交–直–交变频器仿真模型[8].图 4 为搭建的交–直–交变频器模型原理图,主要由用于控制的 PWM 发生器、直流侧电容 C、整流器和电压源逆变器组成。工程中还可能有输入和输出侧滤波器。
  
  仿真模型输入为三相工频 50 Hz 的交流电源,经采用 Universal Bridge1 SPWM 整流器的整流,电容器滤波对输出直流电压进行滤波,再进入 Universal Bridge2 的 SPWM 逆变器[9],逆变PWM 模块信号产生采取内调制波方式,载波波形为三角波。当直流逆变成交流后,再经由电感L 和电容 C 构成的滤波器进行滤波后,连接到三相负载上。
  
  本仿真模型假设电源为 3 相 50 Hz,相电压幅值为 500 V;左边是载波频率为 1 000 Hz 的PWM 发生器;m 为调制系数,其值为 0.8;C 为直流侧滤波电容,值为 20 F;逆变器输出侧的电感 L 为 6 mH;滤波电容器无功功率 QC=3 kvar;三相负荷有功功率为 50 kW.
  
  图 5 为有变频器的输入侧电流。从图 6 中可以看出,变频器与逆变器的电压、电流都存在大量纹波。
  
  5 结束语
  
  节能设备的推广应用给用户和社会环境都带来了巨大利益,但也会产生一些负面效果,会对电网带来干扰,对用电设备的电能计量和EMC 带来影响,同时也会对电力线载波通信产生影响。仿真变频器的节能设备运行产生的电压、电流纹波,为在节能环境下研究计量、通信的可靠性创造了有利条件。
  
  参考文献
  
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原文标题:加强水务企业设备综合管理确保城市安全供水
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