變頻調速裝置在循環(huán)水泵中的應用

GM城建水工業(yè)通用機械6. l in (its (eninrctwn .t later industr變頻調速裝置在循環(huán)水泵中的應用中鋁洛陽(yáng)銅業(yè)有限公司(河南471039)王桂霞【摘要】由于水泵電動(dòng)機都是按照滿(mǎn)足最大運行循環(huán)水泵配套電動(dòng)機有兩種型號,一種Y3555-6,工況設計的,因此在非最大負荷時(shí)電動(dòng)機輸出了相當一額定電壓3kV,額定電流555A,額定功率20kW,額部分多余功率,浪費電能。采用變頻調速后,閥門(mén)仝定轉速985rmin,2臺;另一種JS1286,額定電壓開(kāi)、不需閥門(mén)調節,提高了系統的自動(dòng)化運行程度,變3kⅴ,額定電流469A,額定功率190kW,額定轉速頻器自動(dòng)根據需求量調節轉速、而且平滑穩定,不但節約了能源,而且減少了職工的勞動(dòng)工作量?！娟P(guān)鍵詞】變頻調速功率能耗流量壓力二、水泵特性分析水泵節能如圖1和圖2所示,分別為閥門(mén)控制和轉速控制流量的特性曲線(xiàn)。根據水泵的功率(P)、流量(Q)與壓力(H)三者之間的關(guān)系:P=QH,由圖可知,當、前言流量降到80%時(shí),功耗為原來(lái)的96%,即PB=HQ=中鋁洛銅是高耗水企業(yè),生產(chǎn)用水主要用于設備096P。以及產(chǎn)品的直接和間接冷卻。隨著(zhù)公司生產(chǎn)規模的不斷由圖2可見(jiàn),當流量下降到80%時(shí),功耗為原來(lái)的擴大以及10萬(wàn)高精度電子銅板帶系統陸續投產(chǎn),生產(chǎn)56%,降低了4%,即PC=H(Q=0.56PA。由此可得,用水量大幅增加。為滿(mǎn)足生產(chǎn)用水需要,擔負公司生產(chǎn)調速比調閥門(mén)增加的節電率為41%供水任務(wù)的動(dòng)力廠(chǎng)大循環(huán)水泵站也進(jìn)行了擴建,新增綜上所述,對于水泵來(lái)說(shuō),按照其工藝要求的流循環(huán)水泵2臺。循環(huán)水泵站現有循環(huán)水泵8臺,其中3臺量,實(shí)現變速變流量控制,是節電的最有效方法。是冷泵,4臺是熱泵,另一臺水泵根據需要既可作冷泵對于循環(huán)水泵站,傳統的流量控制方式是:當流用,也可作熱泵用。量需要改變時(shí),操作人員通過(guò)調節閥門(mén)的開(kāi)度進(jìn)行控大循環(huán)水泵站主要工藝流程為:從用戶(hù)回收的廢制,電動(dòng)機的輸出功率沒(méi)有改變,因而用電量也沒(méi)有改水及臟水經(jīng)初沉池后進(jìn)入熱水池,由熱水泵泵到冷卻塔變,造成了一定程度的能源浪費。為了節約能源,提高上冷卻,然后經(jīng)隔油池、氣浮池和濾池,回到冷水池,調整的精再由冷水泵供給用戶(hù),如此反復循環(huán)利用。中國煤化工彈度,公司在20年7、8CNMHG改造。86GM通用wi.c+2012年第4期城建/水工業(yè)通用機械GMGlin( int (unsrue'rinn Ia er IndusTr重。根據有功功率P、無(wú)功功率Q、視在功率S和功率因數角小之間的關(guān)系:P=Scos中,Q=ssin?？芍猚osφ越大,有功功率P大。普通水泵電動(dòng)機的功率因數在0.8左右,使用變頻調速裝置后,由于變頻器內部濾波電容的作用,cosφ≈l,從而減少了無(wú)功損耗,增加了電網(wǎng)的有功功率3軟起動(dòng)節能由于沒(méi)有安裝變頻調速裝置之前水泵電動(dòng)機為直2B e接起動(dòng),起動(dòng)電流等于4~7倍的額定電流,這樣會(huì )對機/(m/s)圖1水泵流量的閥門(mén)控制電設備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊,而且還會(huì )對電網(wǎng)容量要求過(guò)高,起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和振動(dòng)對擋板和閥門(mén)的損害極大,對設備、管路的長(cháng)期安全使用極為不利。而使用變頻調速裝置后,利用變頻器的軟起動(dòng)功能使起動(dòng)電流從零開(kāi)始,最大值也不超過(guò)額定電流,減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求,延長(cháng)了設備和間門(mén)的使用存命,節省了設備的維護費用4變頻器的工作原理常用的交直交型變頻器,其工作原理是借助gc i pa微電子器件、電力電子器件和控制技術(shù),先將工頻電源經(jīng)過(guò)二極管整流成直流電,再由電力電子器件把直流電圖2水泵流量的轉速控制(n>n2)逆變?yōu)轭a率可調的交流電源。其工作原理如圖3所示。變頻調速裝置的節能原理1變頻節能從理論上講,水泵各性能參數與轉速n具有以下關(guān)Q /Q=nn,, HH=(nn, ) P/P=(n /n,控制指令控制指令由于水泵的流量不是要求恒定的,因此可根據其運行指令工藝要求,當要求調節流量下降時(shí),轉速n可成比例地下降,而此時(shí)軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電圖3交一直一交型變頻器原理動(dòng)機的耗電功率與轉速近似成立方比的關(guān)系。對額定功1.交流電源(率,電壓不可調)2.整流器3逆變器4異步電動(dòng)機5控制電路率為90kW的循環(huán)水泵電動(dòng)機來(lái)說(shuō),當平均轉速下降到原來(lái)的9/10,即運行頻率在45Hz時(shí),其耗電量為13851四、大循環(huán)水泵變頻改造方案kW,每小時(shí)可節電5149kWh。對于額定功率為220kW為了節約能源,保證冷熱水泵平衡供水,安裝了的循環(huán)水泵電動(dòng)機,當平均轉速下降到原來(lái)的91時(shí),兩套變頻調速裝置,分別用于冷、熱水泵的變頻運行其耗電量為160.38kW,每小時(shí)可節電省電59.62kWh由于是對原來(lái)的系統(如圖4所示)進(jìn)行改造,而且為2功率因數補償節能了最大限度地發(fā)揮變頻器的作用,采取了兩臺冷泵和兩無(wú)功功率不但增加線(xiàn)損和使設備的發(fā)熱,更主要臺熱泵分別共用一套變頻器的供電運行方式,如圖5所的是功率因數的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低,大量的示。共用于一臺變中國煤化工只能有無(wú)功電能消耗在線(xiàn)路當中,設備使用效率低下,浪費嚴臺變頻運行,另THCNMHG狀態(tài)。用87cM城建水工業(yè)通用機械Gl in Cin Construction later industri統發(fā)出壓力或水位高信號,停止一臺水泵。五、改造成果與功能特點(diǎn)1.節電效果對比以額定功率為220kW的冷水泵為例分別統計了變頻運行及工頻運行時(shí)的電量,見(jiàn)下表。變頻運行電量統計(單位:kWh)每H用電各時(shí)段工頻運行電量統計變頻運行電量統計圖4原有供電系統2200-8005903kv3kV8:00-160015725l302.5QF21182.5全天平均用電量47353855LIAGLIB經(jīng)計算,變頻運行時(shí)平均每天用電量可比工頻運行時(shí)減少880kWh,按平均電價(jià)0.547元/kWh計算,每變頻器天可節約電費481.36元,每年可節約電費1756964元2改造后的功能特點(diǎn)1)水泵變頻運行時(shí),節電效果顯著(zhù)。2)供水穩定,變頻系統能根據母管壓力和水位高低的變化,調節水泵的出水流量,以保證水壓和水位的圖5變頻改造后供電系統穩定變頻系統的主控單元采用PLC,執行元件為變頻運3)水泵電動(dòng)機的的起動(dòng)方式為變頻軟起動(dòng),能夠行的冷、熱水泵,對冷、熱水泵控制參數分別為給水母平滑穩定地起動(dòng)和減速停止,有效地減少了直接起動(dòng)時(shí)管壓力和冷水池水位?？刂苹芈肥歉鶕腹艿膶?shí)際壓力大電流的沖擊,延長(cháng)了水泵和電動(dòng)機的使用壽命。和冷水池實(shí)際水位進(jìn)行調節的,其目的是使母答壓力和4)設備的保護功能齊全,能有效地實(shí)現電氣設備冷水池水位在冷、熱水泵供水過(guò)程中保持穩定。當實(shí)際的安全可靠運行。水壓或水位產(chǎn)生變化時(shí),裝置通過(guò)壓力或水位檢測將測5)設備的可靠性高,減少了設備維護及檢修費用。出的壓力或水位信號轉換成電信號,經(jīng)A/D轉換,送至6)設備自動(dòng)化程度高,減輕了操作人員勞動(dòng)強PLC。將信號經(jīng)過(guò)PID控制算法計算后,由DA單元輸度。出給變頻器。變頻器再通過(guò)輸出不同電壓及頻率的交流電來(lái)控制冷、熱水泵的轉速,從而改變水泵的供水量六、結語(yǔ)以保持給水母管壓力或水池水位的穩定。采用變頻調速技術(shù)后,取消了原來(lái)的閥門(mén)調節,變頻器投入自動(dòng)運行后,系統會(huì )根據給水母管壓水泵轉速的下降,使其電耗也隨之降低。該系統投入使力的大小和冷水池水位的高低自動(dòng)調節變頻器的輸出頻用后,冷水泵運轉時(shí),表計指示電流由原來(lái)的48A左右率。當母管壓力或水池水位低于設定值時(shí),變頻器的輸減少到29-38A,電動(dòng)機功率因數由原來(lái)的08左右提高出頻率增加,如果受控制的一臺水泵的電源輸入頻率到0.97,節電效果十分顯著(zhù)(即變頻器的輸出頻率)達到50Hz時(shí),母管壓力或水池水位還沒(méi)有達到設定值,這時(shí)系統發(fā)出壓力或水位低參考文獻信號,再起動(dòng)一臺水泵。當母管壓力或水池水位高于設1]《鋼鐵企業(yè)電力設計手冊》編委會(huì )鋼鐵企業(yè)電力設定值時(shí),變頻器的輸出頻率減少,如果輸出頻率降到計手北曠,1996.cM中國煤化工30Hz時(shí),母管壓力或水位還沒(méi)有降到設定值,這時(shí)系CNMHG期:201112/09)88 Gmt用額yIN.IICt2012年第4期