變頻調速技術(shù)在循環(huán)水泵節能改造上的應用

2013年12月第6期變頻調速技術(shù)在循環(huán)水泵節能改造上的應用一- -王濤王玉呈●39.電力節能變頻調速技術(shù)在循環(huán)水泵節能改造上的應用王濤王玉呈(中國鋁業(yè)蘭州分公司，甘肅蘭州730080)摘要]介紹了電解鋁企業(yè)鑄造車(chē)間鑄造循環(huán)水泵的能效、變頻調速技術(shù)的特點(diǎn)和節能改造方案及實(shí)施情況，改造后降低了電能消耗,節能效果明顯。[關(guān)鍵詞] 變頻調速;水泵;節能改造[中圖分類(lèi)號] TM773[文獻標識碼] B[文章編號] 1008 -5122(2013)06 -0039 -03Application of Variable Frequency Speed Regulation Technology inEnergy Saving Modification of Circulating Water PumpWANG Tao, WANG Yu-chengAbstract: The energy efficiency of circulating water pump of casting workshop in a electrolysis aluminumenterprise , its characteristics of variable frequency speed regulation technology ，and energy saving modi-fication scheme and implementation were introduced. The electric energy consumption was reduced andthe energy saving effects were obvious after modification.Key words: variable frequency speed regulation; water pump; energy saving modification實(shí)際用水量需求,造成泵在運行中的效率偏低,存在0前言著(zhù)大量的電能浪費，對電解鋁這樣的高耗能企業(yè)來(lái)合理用電,節約用電,已經(jīng)成為企業(yè)節能減排工說(shuō),使用變頻器進(jìn)行節能改造勢在必行。作的重中之重。但目前很多工礦企業(yè)的大型機電設1循環(huán)水泵的能效分析備因為生產(chǎn)工藝的原因存在嚴重的高耗能現象,節能空間非常大。在淘汰落后設備的同時(shí)，企業(yè)應汲泵的效率主要由輸電網(wǎng)絡(luò )效率、電機效率、傳輸取國外先進(jìn)的管理經(jīng)驗和技術(shù),進(jìn)行技術(shù)改造,實(shí)現設備效率、驅動(dòng)設備效率、物料網(wǎng)絡(luò )損失五大因素決節能降耗,造福人類(lèi)。某電解鋁企業(yè)鑄造車(chē)間鑄造定,其中主要集中于電機效率,驅動(dòng)設備效率和輸送循環(huán)水泵房承擔著(zhù)鑄造生產(chǎn)用水的任務(wù),泵房現有網(wǎng)絡(luò )損失。鑄造循環(huán)水流程圖如圖1所示。水泵在3臺循環(huán)冷水泵,型號為SLW150-400,電機功率為45kW，揚程為50m,流量為200m'/h,效率為70%。鑄造車(chē)間蝶閥逆止閥日D>小3臺循環(huán)冷水泵目前為2用1備的運行方式,按照1"冷水泵蝶閥」選用泵的額度流量,啟動(dòng)一臺可以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要,但②管路)-(3管路)是實(shí)際生產(chǎn)當中開(kāi)啟一臺不能滿(mǎn)足鑄造生產(chǎn)需要,+②2管路)必須啟動(dòng)2臺,兩臺泵的額定供水量遠遠超過(guò)鑄造中國煤化工、[收稿日期] 2013-07-30[作者簡(jiǎn)介]王濤(1979-),男,甘肅通渭人,大學(xué)本熱水池MYHCNMH G一冷卻塔冷水池科,工程師,從事設備檢修維護管理工作。圖1鑄造循環(huán)水 流程圖有色冶金節能口電力節能啟動(dòng)時(shí),電機的電流遠高于額定電流,不但會(huì )影響電鑄造生產(chǎn)時(shí)必須開(kāi)啟2臺泵才能保證生產(chǎn)需要。機的使用壽命而且浪廢較多的電能。系統設計時(shí)在表1出口閥門(mén)開(kāi) 度、流和出口壓力統計表電機選型.上會(huì )留有一定的余量,正常情況下電機的閥門(mén)開(kāi)度/(°)流量/m’'h-'電流/A出口壓力/MPa速度是固定不變,但在實(shí)際使用過(guò)程中,有時(shí)要以較0310.52低或者較高的速度運行?，F對鑄造水泵電機效率進(jìn)15542行分析。3096由生產(chǎn)報表統計數據可知3臺循環(huán)冷水泵合計4580.51運行時(shí)間為1200h左右。出口閥門(mén)開(kāi)度與流量和出口壓力統計如表1所示,開(kāi)泵臺數如圖2所示,流生產(chǎn)中鑄造用水量最大為198 m'/h,最小用水量為58m'/h;當生產(chǎn)流量大于100m*/h時(shí),對應的量曲線(xiàn)如圖3所示。從圖2、圖3統計數據(2012年3月某日)可以.開(kāi)泵臺數為2;開(kāi)2臺泵時(shí)平均流量為161. 78 m'/h,看出:當泵的出口閥門(mén)開(kāi)度達到45°時(shí),電機電流已開(kāi)1臺泵時(shí)的平均流量為94. 1 m'/h,每臺泵的平均達到額定電流,而流量只有120m'/h,達不到額定流流量為85. 29 m'/h。且壓力波動(dòng)不大,平均壓力為量200 m2/h。如果閥門(mén)開(kāi)度加大,電機將過(guò)載,致使0.51 MPa。2:.0 p4++和1.0↓0.5-時(shí)刻圖2開(kāi)泵臺數50-+總管流量---2臺平均流量-- I臺平均流量-200-圖3流量曲線(xiàn)通過(guò)對某月泵運行電機電流統計發(fā)現,一臺泵99x1 00x9.8x51_13. 745kw3 600運行時(shí)電機平均電流為56. 86 A。一臺泵的平 均流量:Q# =85. 29m'/h泵最小輸出能量:最大流量:Q大=99 m'/h .P小=m小gh=Q小pgh=58x1 000 x9.8x51最小流量:Q小=58 m'/h=8. 052 kW由壓強公式:P =ρgh≈0.51 MPa,得到:h≈51 m輸入電機平均功率為:泵平均輸出能量:P=√3UIcosφ =3 x380 x56.86 x0.88 =32.93 kWP. =mgh=Q# pgh=P平_ 11. 8485.29x1 000x9.8x51=11. 84 kw平均效率:n平=p=方03 =36%泵最大輸出能量:最大效率中國煤化工。P大=m大gh=Q★pgh=YHCNMH G2013年12月第6期變頻調速技術(shù)在循環(huán)水泵節能改造上的應用一王濤王玉呈,41●最小效率:η小=P小_ 8.052=24%P- 32. 93鑄造車(chē)間循環(huán)水泵的運行效率低,多數時(shí)間為36% ~42% ,所以耗能比較嚴重,必須進(jìn)行節能改造。2變頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)通常把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱(chēng)作“變頻器”。變改造前改造后頻調速是以變頻器向交流電動(dòng)機供電,并構成開(kāi)環(huán)圖5控制部分改造前后對比圖或閉環(huán)系統，自身?yè)p耗小,工作效率高。在交流調速改造后利用前面公式和軸功率比例定律p技術(shù)中,變頻調速具有絕對優(yōu)勢,并且它的調速性能與可靠性不斷完善,價(jià)格不斷降低,特別是變頻調速節電效果明顯,易于實(shí)現過(guò)程自動(dòng)化,已被工業(yè)行業(yè)(臺)=(會(huì ))=0.5,計算泵的功率減少32. 93 x廣泛采用。其主要優(yōu)點(diǎn)是調速時(shí)平滑性好,效率高;0.5= 16.47 kW,多數時(shí)間泵運行效率為51% ~低速時(shí),相對穩定性好;調速范圍較大,精度高;起動(dòng)74%電流低,對系統及電網(wǎng)無(wú)沖擊,節電效果明顯;體積3臺泵月平均運行時(shí)間1 200 h,小，便于安裝、調試、維修簡(jiǎn)便;易于實(shí)現過(guò)程自動(dòng)每月節約電:16.47x1 200=19 764 kW.h化。用于風(fēng)機、泵類(lèi)等平方律特性負載,可達到每年節約23.7萬(wàn)kW.h。50%的節能率;設備的轉速降低后，可減少磨損,延于160◆-流量一-平均值長(cháng)使用壽命,獲得可觀(guān)的間接經(jīng)濟效益。是123節能改造方案及實(shí)施(1)選用FRENIC5000p7變頻器-臺。.時(shí)刻(2)將原控制回路拆除，在控制回路上加裝變圖6改造后流量曲線(xiàn).頻器一臺。(3)改造原理是根據軸功率比例定律,應用變5結束語(yǔ)頻技術(shù)改變水泵的轉速,相應改變水泵的特性曲線(xiàn),從而調節水泵的流量。改造系統框圖如圖4所示。.高耗能設備的節能改造勢在必行,鑄造循環(huán)水泵改造后實(shí)現了大幅度的節能,大大減少碳的排放電源變頻控l電動(dòng)機水泵量(節約1kW.h電等于減排0.272kg“碳”) ,減少污”l制系統自動(dòng)壓力染。企業(yè)和設備能源管理部門(mén)應及時(shí)總結經(jīng)驗,推調頻傳感器廣類(lèi)似的節能改造,提高能源利用效率,為企業(yè)節能調節器減排做出貢獻。圖4改造系統框圖[參考文獻](4)控制部分改造前后對比如圖5所示。[1]鄧星鐘,周祖德. 機電傳動(dòng)控制[M].北京:華中理工4改造效果大學(xué)出版社，1997.改造后變頻器頻率設定為40Hz后泵的泵的平[2吳民強.泵與風(fēng)機節能技術(shù)[ M].北京:中國電力出版社，1989.均流量:122. 6 m'/h,最大流量為180 m/h,最小流量[3]張正選 內萬(wàn)海巒炻盟共陜冷斷5維修[M].北京:中國煤化工為68 m'/h,流量曲線(xiàn)如圖6所示(2013年2月某日)。電子工rYHCNMHG.