变频器在高速公路上的应用

1、变频器在高速公路上的应用近年来，我国高速公路建设的发展迅速，自1988 年建成我国第一条高速公路，到2004年底，我国高速公路通车里程已超过3.4万公里，仅次于美国，继续保持世界第二。高速公路及其他高等级公路的建设，改善了我国公路的技术等级结构，改变了我国公路事业的落后面貌，缩短了我国同发达国家之间的差距，有效地拉动内需，刺激了高速公路附近地区的经济繁荣和发展，高速公路的发展对国民经济产生了越来越重要的影响。在高速公路上，设有很多收费站，每一进、出车道上均有一栏杆机，栏杆机的传动需要变频器驱动。这些收费站大都远离城市，收费站的生活区也不可能由城市自来水供应。一般是就地打一口井，抽地下水满足生活

2、需求，这就需要一套小型的供水系统。高速公路上每间隔5060公里就有一个服务区，这些服务区也是远离城市，同样需要独立的供水系统。在全国，高速公路收费站、服务区的数量众多，变频恒压供水系统是必然的选择。另外，在较长隧的通风系统中变频器也有应用。二.变频器在栏杆上的应用栏杆机控制高速公路的起、闭。栏杆机由金属机箱（橙黄色）、电机、减速器，变频器、动态平衡器、控制凸轮组、横杆、防砸检测器等组成。-其中控制器由两部分电路组成，一部分控制档车器的横杆运动；另一部分用于处理各种输入输出信号，如防砸处理、119报警处理和等待放行功能等。栏杆机与入口终端机及出口终端机等设备联机，以控制档杆之开启与关闭。档杆长度

3、为3米或以上。档杆可做090度间连续运转不会过载，启、闭档杆的时间在5秒以内，每天可操作10000次。栏杆机的供电电压为交流220V，由于高速公路收费站远离城市，供电大多就近取自农网，农网的供电压不稳定，电压的波动达到 20%。由此对变频器的要求是：频繁的起动停止快速的加减速适应宽范围波动的电源电压运行平稳栏杆起升下降的位置准确。一般栏杆机安装在野外，收费站的顶棚可遮挡从上面下的雨，但挡不住风大时从侧面吹来的雨水，因此，栏杆都有一个封闭的机箱，用来安装变频器和电器控制系统。变频器装在空间不大的封闭机箱中，在夏季气温较高时不会引起过热跳闸。因为安装位置有限，要求变频器的体积尽量小。希望森兰SB4

4、0D系列变频器是高性能的通用变频器、具有较高的启动转矩、设计上运用独有树状散热器，可使机身超小型、生产采用贴片工艺，使机器可靠性大幅度提高、内置PLC功能、IGBT、IPM智能功率模块超静音运行、多路可编程功能输出端子和继电器输出端子、输入电压的变化范围允许在176V264V之间。在某高速公路收费站用希望森兰SB40D0.75KW变频器控制栏杆机，变频器的设置如下：F02=1 运转指令由端子控制，F08=0.7 加速时间0.7s，F09=0.7 减速时间0.7s，F31=0.1 起动持续时间0.1s，其余均按出厂值。栏杆机使用变频器后，由于加减速时间可任意调节，此处设置加减速时间为0.7s，档

5、杆每天操作数百次至上千次，挡杆起降平稳自如；输入电压的变化范围到 20%后，没有因电压的波动跳闸，取得了较好的使用效果。三. 高速公路服务区和收费站的恒压供水高速公路服务区和收费站中有不少工作人员，有人生活的地方就一定要用水，而服务区和收费站一般离城市较远，不可能依靠城市自来水管网供水，只好就近取水源供水。靠河边的区、站总是少数，因此绝大多数区、站取地下水，如果铁锰含量超标，经暴化处理，再经沉淀，过滤后作为生活用水。在这些区、站中人数不是很多，高峰和低谷的用水量变化非常大，不用变频调速的供水系统会造成电能极大的浪费。因此，最常见的都做成变频恒压供水系统，这样，当用水量较小时，变频器自动降频，水

6、泵电机的转速变慢，电能消耗大幅度下降；深夜无人用水时，还可使变频器进入休眠状态，即变频器停止运行，但仍在监测管网的水压。由于管道的泄漏，当管网的水压低于某一值时，例如，设定值的65%（此值可任意设定），变频器重新起动，管网水压又开始上升，到设定值时仍无人用水，过一段时间变频器再次进入休眠。这样，无需人员的干预，就可实现水泵的自动起停，节电会更显著。从上面的过程还可看出，用水的高峰和低谷之间差别越大，管道的泄漏越少，节电越显著。四. 收费站的变频恒压供水系统。高速公路某收费站有20多人，离最近的城市也有10公里的路程，生活用水就自建一个小型的供水系统。选择适当的地方，打了一口30米深的井，地下水

7、的水质还不错，细菌含量低于自来水饮水标准，经沉淀，过滤后就是优质的生活用水。抽水泵采用一台功率22kw深井泵，用钢丝绳吊装在离井口28米的井水中。井水抽上来进入沉淀池，过滤后再由两台15kw水泵（一用一备）将水送入管网供使用，变频恒压供水系统的主电路原理图和控制原理图如图1和图2所示。 图1 恒压供水主电路原理图 图2 恒压供水控制电路原理图从图1可见，由于供水泵是一用一备，任何时候都只有一台水泵在变频状态或者在恒速状态工作，图中的KM1KM4就用于变频和恒速；1#泵和2#泵之间的切换，所以系统具有较大的灵活性，可任意选择1#泵和2#泵工作于变频或恒速。恒压供水选用森兰BT12S15KW系列风

8、机、水泵专用变频器，该系列变频器有内置PID调节器，并集成有供水软件，非常适合恒压供水应用。压力变送器选用森纳斯DG13W-BZ-A 量程1MPa，显示器采用宏润WP-801多功能显示器，在运行过程中，可从显示器上读出实时的压力值。收费站的楼层一般都不高，恒压供水的给定值设为0.25MPa0.3MPa，可用外接电位器或直接在变频器操作键盘上设定。为防止无关的人员修改设定，推荐使用键盘设定。从图2可见，K3用于恒速/变频选择；ZK1、ZK2为中间带零位的三位旋钮开关，用于水泵的选择，并且为保证安全，恒速与变频之间；1#泵与2#泵之间都有互锁。本例恒压供水系统已经安全运行了两年，为用户节省了电能，

9、取得了较好的经济效益。五变频器在隧道通风中的应用在山区修建高速公路，必然要建隧道，当隧道的长度较长或隧道穿过有煤层地质存在的地方时，由于隧道较长，车辆经过时扬起的灰尘和煤层中泄出的瓦斯在隧道中不易消散，前者在隧道中使能见度降低，引发交通事故；后者使瓦斯在隧道空气中积累，当瓦斯在隧道中集聚的浓度比较高时，可能引发恶性爆炸事故，这应该绝对避免发生的。因此，隧道中装有光电传感器和瓦斯传感器，只要隧道中使能见度降低或瓦斯浓度超标时，就起动安装在隧道中的风机进行排风作业，达到要求后自动停止风机运转。实际上，通风系统是一计算机监控系统，由计算机对隧道中的状况进行实时监控和记录，保证行车和隧道的安全。高速公路隧道的通风也可用变频器，也可用软起动器，一般来说，用变频器可节省电力变压器和线路的投资。隧道中除风机用电外，照明也需要用电，常规的方法是就近架一路10kv输电线到隧道附近，再由变压器降压到380v/220v使用。变频器驱动的风机可在额定电流下起动，如果用软起动器起动风机，用限流起动方式时，起动电流为额定电流的2.55倍，如用电压斜坡式起动，其起动电流为额定电流的57倍。这就意味着变压器的容量须加大，考虑起动时线路的压降，输电线的线径也必须增加，能耗也要加大。因此，在隧道通风中用变频器不仅可