變頻器在高速公路上的應(yīng)用

1 引言
在高速公路上，設(shè)有很多收費(fèi)站，每一進(jìn)、出車(chē)道上均有一欄桿機(jī)，欄桿機(jī)的傳動(dòng)需要變頻器驅(qū)動(dòng)。這些收費(fèi)站大都遠(yuǎn)離城市，收費(fèi)站的生活區(qū)也不可能由城市自來(lái)水供應(yīng)。一般是就地打一口井，抽地下水滿(mǎn)足生活需求，這就需要一套小型的供水系統(tǒng)。高速公路上每間隔50～60km就有一個(gè)服務(wù)區(qū)，這些服務(wù)區(qū)也是遠(yuǎn)離城市，同樣需要獨(dú)立的供水系統(tǒng)。在全國(guó)，高速公路收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)的數(shù)量眾多，變頻恒壓供水系統(tǒng)是必然的選擇。另外，在較長(zhǎng)隧的通風(fēng)系統(tǒng)中變頻器也有應(yīng)用。

2 變頻器在欄桿上的應(yīng)用
欄桿機(jī)控制高速公路的起、閉。欄桿機(jī)由金屬機(jī)箱（橙黃色）、電機(jī)、減速器，變頻器、動(dòng)態(tài)平衡器、控制凸輪組、橫桿、防砸檢測(cè)器等組成。其中控制器由兩部分電路組成，一部分控制檔車(chē)器的橫桿運(yùn)動(dòng)；另一部分用于處理各種輸入輸出信號(hào)，如防砸處理、119報(bào)警處理和等待放行功能等。欄桿機(jī)與入口終端機(jī)及出口終端機(jī)等設(shè)備聯(lián)機(jī)，以控制檔桿之開(kāi)啟與關(guān)閉。檔桿長(zhǎng)度為3m或以上。檔桿可做0～90°間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)不會(huì)過(guò)載，啟、閉檔桿的時(shí)間在5s以?xún)?nèi)，每天可操作10000次。欄桿機(jī)的供電電壓為交流220v，由于高速公路收費(fèi)站遠(yuǎn)離城市，供電大多就近取自農(nóng)網(wǎng)，農(nóng)網(wǎng)的供電壓不穩(wěn)定，電壓的波動(dòng)達(dá)到±20%。由此對(duì)變頻器的要求是：頻繁的起動(dòng)停止、快速的加減速、適應(yīng)寬范圍波動(dòng)的電源電壓、運(yùn)行平穩(wěn)、欄桿起升、下降的位置準(zhǔn)確。一般欄桿機(jī)安裝在野外，收費(fèi)站的頂棚可遮擋從上面下的雨，但擋不住風(fēng)大時(shí)從側(cè)面吹來(lái)的雨水，因此，欄桿都有一個(gè)封閉的機(jī)箱，用來(lái)安裝變頻器和電器控制系統(tǒng)。變頻器裝在空間不大的封閉機(jī)箱中，在夏季氣溫較高時(shí)不會(huì)引起過(guò)熱跳閘。因?yàn)榘惭b位置有限，要求變頻器的體積盡量小。
希望森蘭sb40d系列變頻器是高性能的通用變頻器、具有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、設(shè)計(jì)上運(yùn)用獨(dú)有樹(shù)狀散熱器，可使機(jī)身超小型、生產(chǎn)采用貼片工藝，使機(jī)器可靠性大幅度提高、內(nèi)置plc功能、igbt、ipm智能功率模塊超靜音運(yùn)行、多路可編程功能輸出端子和繼電器輸出端子、輸入電壓的變化范圍允許在176v～264v之間。在某高速公路收費(fèi)站用希望森蘭sb40d0.75kw變頻器控制欄桿機(jī)，變頻器的設(shè)置如下：f02=1運(yùn)轉(zhuǎn)指令由端子控制，f08=0.7加速時(shí)間0.7s，f09=0.7減速時(shí)間0.7s，f31=0.1起動(dòng)持續(xù)時(shí)間0.1s，其余均按出廠值。欄桿機(jī)使用變頻器后，由于加減速時(shí)間可任意調(diào)節(jié)，此處設(shè)置加減速時(shí)間為0.7s，檔桿每天操作數(shù)百次至上千次，擋桿起降平穩(wěn)自如；輸入電壓的變化范圍到±20%后，沒(méi)有因電壓的波動(dòng)跳閘，取得了較好的使用效果。

3 高速公路服務(wù)區(qū)和收費(fèi)站的恒壓供水
高速公路服務(wù)區(qū)和收費(fèi)站中有不少工作人員，有人生活的地方就一定要用水，而服務(wù)區(qū)和收費(fèi)站一般離城市較遠(yuǎn)，不可能依靠城市自來(lái)水管網(wǎng)供水，只好就近取水源供水?？亢舆叺膮^(qū)、站總是少數(shù)，因此絕大多數(shù)區(qū)、站取地下水，如果鐵錳含量超標(biāo)，經(jīng)暴化處理，再經(jīng)沉淀，過(guò)濾后作為生活用水。在這些區(qū)、站中人數(shù)不是很多，高峰和低谷的用水量變化非常大，不用變頻調(diào)速的供水系統(tǒng)會(huì)造成電能極大的浪費(fèi)。因此，最常見(jiàn)的都做成變頻恒壓供水系統(tǒng)，這樣，當(dāng)用水量較小時(shí)，變頻器自動(dòng)降頻，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速變慢，電能消耗大幅度下降；深夜無(wú)人用水時(shí)，還可使變頻器進(jìn)入休眠狀態(tài)，即變頻器停止運(yùn)行，但仍在監(jiān)測(cè)管網(wǎng)的水壓。由于管道的泄漏，當(dāng)管網(wǎng)的水壓低于某一值時(shí)，例如，設(shè)定值的65%（此值可任意設(shè)定），變頻器重新起動(dòng)，管網(wǎng)水壓又開(kāi)始上升，到設(shè)定值時(shí)仍無(wú)人用水，過(guò)一段時(shí)間變頻器再次進(jìn)入休眠。這樣，無(wú)需人員的干預(yù)，就可實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)起停，節(jié)電會(huì)更顯著。從上面的過(guò)程還可看出，用水的高峰和低谷之間差別越大，管道的泄漏越少，節(jié)電越顯著。
4 收費(fèi)站的變頻恒壓供水系統(tǒng)
高速公路某收費(fèi)站有20多人，離最近的城市也有10km的路程，生活用水就自建一個(gè)小型的供水系統(tǒng)。選擇適當(dāng)?shù)牡胤?，打了一?0m深的井，地下水的水質(zhì)還不錯(cuò)，細(xì)菌含量低于自來(lái)水飲水標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)沉淀，過(guò)濾后就是優(yōu)質(zhì)的生活用水。抽水泵采用一臺(tái)功率22kｗ深井泵，用鋼絲繩吊裝在離井口28m的井水中。井水抽上來(lái)進(jìn)入沉淀池，過(guò)濾后再由兩臺(tái)15kｗ水泵（一用一備）將水送入管網(wǎng)供使用，變頻恒壓供水系統(tǒng)的主電路原理圖和控制原理圖如圖1和圖2所示。

圖1 恒壓供水主電路原理圖