供水與污水 | 有源濾波器增強了變速驅動器的性能

多年來，英國Chertsey水處理廠的四臺高揚程水泵，一直都是由675伏電壓下500千瓦12脈沖變速驅動器來控制的。但是，這些驅動器現已相當老舊，越來越不可靠且難以維護。廠主Affinity Water覺得這些舊驅動器在能效方面已遠遠落后于與現代同類產品，是時候更換驅動器了。

對于更換后的變速驅動器有以下三點關鍵性的要求。第一，盡可能提供最佳的能效；第二，符合G5/4諧波要求；第三，適用于某些絕緣性能不符合IEC 60034-25標準曲線B而使用690伏變頻器的泵電機。

Affinity Water先生對市場進行調研，尋求合適的驅動器解決方案，最后將選擇范圍縮小到兩項產品。一是Danfoss公司的帶有有源諧波濾波器（VSD）的VLT AQUA驅動器，另一個是應用了有源前端（AFE）技術的驅動器。

有源濾波器

Danfoss有源濾波器的一個主要優點，是它們與驅動器的供電并行相連，電機電流不通過它們，因此損失遠低于傳統濾波器。因為在傳統濾波器中，電機電流必須通過一個或多個電感。

另一個優點是電機電壓不會因為使用了濾波器而受到影響，相反，使用AFE驅動器通常會使電壓提高10％左右。此外，萬一有源濾波器失效，驅動器仍可以繼續工作，就像濾波器并沒有連在電機的電流通路中一樣。

Chertsey水處理廠的高揚程水泵。

額定功率高于90千瓦的Danfoss VLT AQUA驅動器，裝有回道冷卻系統，與傳統設計的驅動器相比，前者使得所需要的風扇冷卻能量減少了90％。這就意味著需要的風扇數量更少，因此節省了驅動風扇所需的能量，還能節省系統使用壽命期內更換空氣過濾器的成本。

成本比較

為了幫助Affinity Water，Danfoss公司的工程師們對二者的運行成本進行了詳細比較。結果表明，每臺Danfoss 400kW VLT AQUA驅動器的損耗比AFE的損耗少9.6千瓦。

假設四臺泵里有三臺通常都保持運轉，那么，Danfoss驅動器每年可節省168,192千瓦時電能。假設每千瓦時電能的成本為0.10英鎊，每年就可節省能源成本16,820英鎊，在20年的使用壽命里可節省336,380英鎊。同期二氧化碳排放量可減少1,776噸。

這次的分析使Affinity Water決定采用Danfoss解決方案，并選擇了Saftronics控制系統公司作為系統建設者，Saftronics公司在滿足供水行業的需求方面具有長期的實踐經驗。

項目選擇了IP20版驅動器，這種驅動器在用于Affinity 675 v供電系統中時，其額定功率為400千瓦。驅動器安裝在由Saftronics設計和制造的兩個新的電機控制中心內，并且還聯合應用了du/dt濾波器來保護這些泵電機，因為這些電機的絕緣材料最初并不是為了使用變速驅動器而設計的。

高效的冷卻

每個新的電機控制中心包括兩臺驅動器和兩臺du/dt濾波器。驅動器的布局有利于實現高效的回道冷卻。因此只需8臺冷卻風扇，相比之下，傳統驅動器則大約需要24臺風扇。為盡可能充分利用有限的空間，他們將有源諧波濾波器安裝在現有的控制面板中。

Chertsey水處理廠的Danfoss VLT AQUA驅動器。

建造好控制面板并對其進行測試后，Saftronics將新設備運送到工作現場，進行安裝并投入使用。Saftronics與Affinity Water全力合作，盡量使安裝和調試對水處理工作的影響減小到最低程度。

新型Danfoss VLT AQUA變速驅動器已經運行了兩年，一直保持良好的工作性能。它們實現了對泵的準確、可靠的控制，諧波電平輕而易舉地就達到了G5/4要求，而且初步測量結果表明將來一定能實現預計的節能。

相比于為該項目提供的另一套解決方案來說，預計Danfoss VLT AQUA變速驅動器在20年的使用壽命期內，將節省30萬英鎊以上的運行成本。