變頻器在高速公路上的應用

1 引言
在高速公路上，設有很多收費站，每一進、出車道上均有一欄桿機，欄桿機的傳動需要變頻器驅動。這些收費站大都遠離城市，收費站的生活區(qū)也不可能由城市自來水供應。一般是就地打一口井，抽地下水滿足生活需求，這就需要一套小型的供水系統(tǒng)。高速公路上每間隔50～60km就有一個服務區(qū)，這些服務區(qū)也是遠離城市，同樣需要獨立的供水系統(tǒng)。在全國，高速公路收費站、服務區(qū)的數(shù)量眾多，變頻恒壓供水系統(tǒng)是必然的選擇。另外，在較長隧的通風系統(tǒng)中變頻器也有應用。

2 變頻器在欄桿上的應用
欄桿機控制高速公路的起、閉。欄桿機由金屬機箱（橙黃色）、電機、減速器，變頻器、動態(tài)平衡器、控制凸輪組、橫桿、防砸檢測器等組成。其中控制器由兩部分電路組成，一部分控制檔車器的橫桿運動；另一部分用于處理各種輸入輸出信號，如防砸處理、119報警處理和等待放行功能等。欄桿機與入口終端機及出口終端機等設備聯(lián)機，以控制檔桿之開啟與關閉。檔桿長度為3m或以上。檔桿可做0～90°間連續(xù)運轉不會過載，啟、閉檔桿的時間在5s以內，每天可操作10000次。欄桿機的供電電壓為交流220v，由于高速公路收費站遠離城市，供電大多就近取自農網(wǎng)，農網(wǎng)的供電壓不穩(wěn)定，電壓的波動達到±20%。由此對變頻器的要求是：頻繁的起動停止、快速的加減速、適應寬范圍波動的電源電壓、運行平穩(wěn)、欄桿起升、下降的位置準確。一般欄桿機安裝在野外，收費站的頂棚可遮擋從上面下的雨，但擋不住風大時從側面吹來的雨水，因此，欄桿都有一個封閉的機箱，用來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箱中，在夏季氣溫較高時不會引起過熱跳閘。因為安裝位置有限，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、具有較高的啟動轉矩、設計上運用獨有樹狀散熱器，可使機身超小型、生產采用貼片工藝，使機器可靠性大幅度提高、內置plc功能、igbt、ipm智能功率模塊超靜音運行、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。在某高速公路收費站用希望森蘭sb40d0.75kw變頻器控制欄桿機，變頻器的設置如下：f02=1運轉指令由端子控制，f08=0.7加速時間0.7s，f09=0.7減速時間0.7s，f31=0.1起動持續(xù)時間0.1s，其余均按出廠值。欄桿機使用變頻器后，由于加減速時間可任意調節(jié)，此處設置加減速時間為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，沒有因電壓的波動跳閘，取得了較好的使用效果。

3 高速公路服務區(qū)和收費站的恒壓供水
高速公路服務區(qū)和收費站中有不少工作人員，有人生活的地方就一定要用水，而服務區(qū)和收費站一般離城市較遠，不可能依靠城市自來水管網(wǎng)供水，只好就近取水源供水。靠河邊的區(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，經暴化處理，再經沉淀，過濾后作為生活用水。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，不用變頻調速的供水系統(tǒng)會造成電能極大的浪費。因此，最常見的都做成變頻恒壓供水系統(tǒng)，這樣，當用水量較小時，變頻器自動降頻，水泵電機的轉速變慢，電能消耗大幅度下降；深夜無人用水時，還可使變頻器進入休眠狀態(tài)，即變頻器停止運行，但仍在監(jiān)測管網(wǎng)的水壓。由于管道的泄漏，當管網(wǎng)的水壓低于某一值時，例如，設定值的65%（此值可任意設定），變頻器重新起動，管網(wǎng)水壓又開始上升，到設定值時仍無人用水，過一段時間變頻器再次進入休眠。這樣，無需人員的干預，就可實現(xiàn)水泵的自動起停，節(jié)電會更顯著。從上面的過程還可看出，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 收費站的變頻恒壓供水系統(tǒng)
高速公路某收費站有20多人，離最近的城市也有10km的路程，生活用水就自建一個小型的供水系統(tǒng)。選擇適當?shù)牡胤?，打了一?0m深的井，地下水的水質還不錯，細菌含量低于自來水飲水標準，經沉淀，過濾后就是優(yōu)質的生活用水。抽水泵采用一臺功率22kｗ深井泵，用鋼絲繩吊裝在離井口28m的井水中。井水抽上來進入沉淀池，過濾后再由兩臺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