GM城建水工業(yè)通用機械6. l in (its (eninrctwn .t later industr變頻調(diào)速裝置在循環(huán)水泵中的應用中鋁洛陽銅業(yè)有限公司(河南471039)王桂霞【摘要】由于水泵電動機都是按照滿足最大運行循環(huán)水泵配套電動機有兩種型號,一種Y3555-6,工況設計的,因此在非最大負荷時電動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(diào)速后,閥門仝定轉(zhuǎn)速985rmin,2臺;另一種JS1286,額定電壓開、不需閥門調(diào)節(jié),提高了系統(tǒng)的自動化運行程度,變3kⅴ,額定電流469A,額定功率190kW,額定轉(zhuǎn)速頻器自動根據(jù)需求量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、而且平滑穩(wěn)定,不但節(jié)約了能源,而且減少了職工的勞動工作量。【關鍵詞】變頻調(diào)速功率能耗流量壓力二、水泵特性分析水泵節(jié)能如圖1和圖2所示,分別為閥門控制和轉(zhuǎn)速控制流量的特性曲線。根據(jù)水泵的功率(P)、流量(Q)與壓力(H)三者之間的關系:P=QH,由圖可知,當、前言流量降到80%時,功耗為原來的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。隨著公司生產(chǎn)規(guī)模的不斷由圖2可見,當流量下降到80%時,功耗為原來的擴大以及10萬高精度電子銅板帶系統(tǒng)陸續(xù)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。為滿足生產(chǎn)用水需要,擔負公司生產(chǎn)調(diào)速比調(diào)閥門增加的節(jié)電率為41%供水任務的動力廠大循環(huán)水泵站也進行了擴建,新增綜上所述,對于水泵來說,按照其工藝要求的流循環(huán)水泵2臺。循環(huán)水泵站現(xiàn)有循環(huán)水泵8臺,其中3臺量,實現(xiàn)變速變流量控制,是節(jié)電的最有效方法。是冷泵,4臺是熱泵,另一臺水泵根據(jù)需要既可作冷泵對于循環(huán)水泵站,傳統(tǒng)的流量控制方式是:當流用,也可作熱泵用。量需要改變時,操作人員通過調(diào)節(jié)閥門的開度進行控大循環(huán)水泵站主要工藝流程為:從用戶回收的廢制,電動機的輸出功率沒有改變,因而用電量也沒有改水及臟水經(jīng)初沉池后進入熱水池,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(jié)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(diào)整的精再由冷水泵供給用戶,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(jù)有功功率P、無功功率Q、視在功率S和功率因數(shù)角小之間的關系:P=Scos中,Q=ssin?？芍猚osφ越大,有功功率P大。普通水泵電動機的功率因數(shù)在0.8左右,使用變頻調(diào)速裝置后,由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用,cosφ≈l,從而減少了無功損耗,增加了電網(wǎng)的有功功率3軟起動節(jié)能由于沒有安裝變頻調(diào)速裝置之前水泵電動機為直2B e接起動,起動電流等于4~7倍的額定電流,這樣會對機/(m/s)圖1水泵流量的閥門控制電設備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊,而且還會對電網(wǎng)容量要求過高,起動時產(chǎn)生的大電流和振動對擋板和閥門的損害極大,對設備、管路的長期安全使用極為不利。而使用變頻調(diào)速裝置后,利用變頻器的軟起動功能使起動電流從零開始,最大值也不超過額定電流,減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求,延長了設備和間門的使用存命,節(jié)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,先將工頻電源經(jīng)過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(zhuǎn)速控制(n>n2)逆變?yōu)轭a率可調(diào)的交流電源。其工作原理如圖3所示。變頻調(diào)速裝置的節(jié)能原理1變頻節(jié)能從理論上講,水泵各性能參數(shù)與轉(zhuǎn)速n具有以下關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(jù)其運行指令工藝要求,當要求調(diào)節(jié)流量下降時,轉(zhuǎn)速n可成比例地下降,而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即水泵電圖3交一直一交型變頻器原理動機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關系。對額定功1.交流電源(率,電壓不可調(diào))2.整流器3逆變器4異步電動機5控制電路率為90kW的循環(huán)水泵電動機來說,當平均轉(zhuǎn)速下降到原來的9/10,即運行頻率在45Hz時,其耗電量為13851四、大循環(huán)水泵變頻改造方案kW,每小時可節(jié)電5149kWh。對于額定功率為220kW為了節(jié)約能源,保證冷熱水泵平衡供水,安裝了的循環(huán)水泵電動機,當平均轉(zhuǎn)速下降到原來的91時,兩套變頻調(diào)速裝置,分別用于冷、熱水泵的變頻運行其耗電量為160.38kW,每小時可節(jié)電省電59.62kWh由于是對原來的系統(tǒng)(如圖4所示)進行改造,而且為2功率因數(shù)補償節(jié)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功功率不但增加線損和使設備的發(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(shù)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功電能消耗在線路當中,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(tǒng)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1.節(jié)電效果對比以額定功率為220kW的冷水泵為例分別統(tǒng)計了變頻運行及工頻運行時的電量,見下表。變頻運行電量統(tǒng)計(單位:kWh)每H用電各時段工頻運行電量統(tǒng)計變頻運行電量統(tǒng)計圖4原有供電系統(tǒng)2200-8005903kv3kV8:00-160015725l302.5QF21182.5全天平均用電量47353855LIAGLIB經(jīng)計算,變頻運行時平均每天用電量可比工頻運行時減少880kWh,按平均電價0.547元/kWh計算,每變頻器天可節(jié)約電費481.36元,每年可節(jié)約電費1756964元2改造后的功能特點1)水泵變頻運行時,節(jié)電效果顯著。2)供水穩(wěn)定,變頻系統(tǒng)能根據(jù)母管壓力和水位高低的變化,調(diào)節(jié)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(tǒng)穩(wěn)定變頻系統(tǒng)的主控單元采用PLC,執(zhí)行元件為變頻運3)水泵電動機的的起動方式為變頻軟起動,能夠行的冷、熱水泵,對冷、熱水泵控制參數(shù)分別為給水母平滑穩(wěn)定地起動和減速停止,有效地減少了直接起動時管壓力和冷水池水位?？刂苹芈肥歉鶕?jù)母管的實際壓力大電流的沖擊,延長了水泵和電動機的使用壽命。和冷水池實際水位進行調(diào)節(jié)的,其目的是使母答壓力和4)設備的保護功能齊全,能有效地實現(xiàn)電氣設備冷水池水位在冷、熱水泵供水過程中保持穩(wěn)定。當實際的安全可靠運行。水壓或水位產(chǎn)生變化時,裝置通過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(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換,送至6)設備自動化程度高,減輕了操作人員勞動強PLC。將信號經(jīng)過PID控制算法計算后,由DA單元輸度。出給變頻器。變頻器再通過輸出不同電壓及頻率的交流電來控制冷、熱水泵的轉(zhuǎn)速,從而改變水泵的供水量六、結語以保持給水母管壓力或水池水位的穩(wěn)定。采用變頻調(diào)速技術后,取消了原來的閥門調(diào)節(jié),變頻器投入自動運行后,系統(tǒng)會根據(jù)給水母管壓水泵轉(zhuǎn)速的下降,使其電耗也隨之降低。該系統(tǒng)投入使力的大小和冷水池水位的高低自動調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻用后,冷水泵運轉(zhuǎn)時,表計指示電流由原來的48A左右率。當母管壓力或水池水位低于設定值時,變頻器的輸減少到29-38A,電動機功率因數(shù)由原來的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(jié)電效果十分顯著(即變頻器的輸出頻率)達到50Hz時,母管壓力或水池水位還沒有達到設定值,這時系統(tǒng)發(fā)出壓力或水位低參考文獻信號,再起動一臺水泵。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》編委會鋼鐵企業(yè)電力設定值時,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,母管壓力或水位還沒有降到設定值,這時系CNMHG期:201112/09)88 Gmt用額yIN.IICt2012年第4期