GM城建水工業(yè)通用機(jī)械6, lin cis(atnet . t later ledon變頻調(diào)速裝置在循環(huán)水泵中的應(yīng)用中鋁洛陽(yáng)銅業(yè)有限公司(河南471039)王桂霞【摘要】由于水系電動(dòng)機(jī)都是按照滿(mǎn)足最大運(yùn)行循環(huán)水泵配套電動(dòng)機(jī)有兩種型號(hào),一種Y355-6,工況設(shè)計(jì)的、因此在非最大負(fù)荷時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出了相當(dāng)額定電壓3kV,額定電流55.5A,額定功率220kW,部分多功率、浪費(fèi)電能。采用變煩調(diào)速后,閥門(mén)全定轉(zhuǎn)速985/min,2臺(tái);另一種JS1286,額定電壓開(kāi),不需閥門(mén)調(diào)節(jié),提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行程度,變3kV,額定電流469A,額定功率19kW,額定轉(zhuǎn)速頻器自動(dòng)根據(jù)需求量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、而且平滑穩(wěn)定,不但節(jié)980rmin,6臺(tái)。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(diào)速功率能耗流量壓力二、水泵特性分析水泵節(jié)能如圖和圖2所示,分別為閥門(mén)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(guān)系:P=QH,由圖可知,當(dāng)、前言流量降到80%時(shí),功耗為原來(lái)的96%,即PB=HaQt中鋁洛銅是高耗水企業(yè),生產(chǎn)用水主要用于設(shè)備0.96P。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(jiàn),當(dāng)流量下降到80%時(shí),功耗為原來(lái)的擴(kuò)大以及10萬(wàn)(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=HQ=0.56P。由此可得,用水量大幅增加。為滿(mǎn)足生產(chǎn)用水需要,擔(dān)負(fù)公司生產(chǎn)調(diào)速比調(diào)閥門(mén)增加的節(jié)電率為41%。供水任務(wù)的動(dòng)力廠大循環(huán)水泵站也進(jìn)行了擴(kuò)建,新增綜上所述,對(duì)于水泵來(lái)說(shuō),按照其工藝要求的流循環(huán)水泵2臺(tái)。循環(huán)水泵站現(xiàn)有循環(huán)水泵8臺(tái),其中3臺(tái)量,實(shí)現(xiàn)變速變流量控制,是節(jié)電的最有效方法。是冷泵,4臺(tái)是熱泵,另一臺(tái)水泵根據(jù)需要既可作冷泵對(duì)于循環(huán)水泵站,傳統(tǒng)的流量控制方式是:當(dāng)流用,也可作熱泵用。量需要改變時(shí),操作人員通過(guò)調(diào)節(jié)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(jī)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(fèi)。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)整的精度和速度,減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度,公司在201l再由冷水泵供給用戶(hù),如此反復(fù)循環(huán)利川。年7、8月份對(duì)大循環(huán)水泵站進(jìn)行了變頻改造86GM通用醺uwyi.t2012年第4明城建/水工業(yè)通用機(jī)械cMG l/in(itt (ansruetinn t' later IndusTr重。根據(jù)有功功率P、無(wú)功功率Q、視在功率S和功率因數(shù)角中之間的關(guān)系:P=Scos,Q=sind可知cosφ越大,有功功率P越大。普通水泵電動(dòng)機(jī)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(wú)功損耗,增加了電網(wǎng)的有功功率。3軟起動(dòng)節(jié)能由于沒(méi)有安裝變頻調(diào)速裝置之前水泵電動(dòng)機(jī)為直2B g接起動(dòng),起動(dòng)電流等于4~7倍的額定電流,這樣會(huì)對(duì)機(jī)圖1水泵流量的閥門(mén)控制電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊,而且還會(huì)對(duì)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(duì)擋板和閥門(mén)的損害極大,對(duì)設(shè)備、管路的長(zhǎng)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(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(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求,延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門(mén)的0使用存命,節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。4變頻器的工作原理常用的交直一交型變頻器,其工作原理是借助gc 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(zhuǎn)速控制(n1>n2)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電源。其工作原理如圖3所示。三、變頻調(diào)速裝置的節(jié)能原理變頻節(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(guān)Q/Q=n /n, H JH=(n /n, ) 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(yùn)行指令工藝要求,當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí),轉(zhuǎn)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變一直一交型變頻器原理動(dòng)機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。對(duì)額定功1交流電源(頻率,電壓不可調(diào))2整流器3逆變器4異步電動(dòng)機(jī)5控制電路率為190kW的循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)米說(shuō),當(dāng)平均轉(zhuǎn)速下降到原來(lái)的9/10,即運(yùn)行頻率在45Hz時(shí),其耗電量為138.51四、大循環(huán)水泵變頻改造方案kW,每小時(shí)可節(jié)電5149kWh。對(duì)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(dòng)機(jī),當(dāng)平均轉(zhuǎn)速下降到原來(lái)的910時(shí),兩套變頻調(diào)速裝置,分別用于冷、熱水泵的變頻運(yùn)行其耗電量為l6038kW,每小時(shí)可節(jié)電省電5962kWh。由于是對(duì)原來(lái)的系統(tǒng)(如圖4所示)進(jìn)行改造,而且為2功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能了最大限度地發(fā)揮變頻器的作用,采取兩臺(tái)冷泵和兩無(wú)功功率不但增加線損和使設(shè)備的發(fā)熱,更主要臺(tái)熱泵分別共用一套變頻器的供電運(yùn)行方式,如圖5所的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低,大量的示。共用于一臺(tái)變頻器的兩臺(tái)水泵如M和M2,只能有無(wú)功電能消耗在線路當(dāng)中,設(shè)備使用效率低下,浪費(fèi)嚴(yán)臺(tái)變頻運(yùn)行,另一臺(tái)作在(或備用在)工頻狀態(tài)。cM題用酮■201年第4期 wM\. \I\IICl87cM城建/水工業(yè)通用機(jī)械Gl in Cin Construction d Iater industry3kv統(tǒng)發(fā)出壓力或水位高信號(hào),停止一臺(tái)水泵。五、改造成果與功能特點(diǎn)1.節(jié)電效果對(duì)比以額定功率為220kW的冷水泵為例分別統(tǒng)計(jì)了變頻運(yùn)行及工頻運(yùn)行時(shí)的電量,見(jiàn)下表。變頻運(yùn)行電量統(tǒng)計(jì)(單位:kWh)每日用電各時(shí)段工頻運(yùn)行電量統(tǒng)計(jì)變頻運(yùn)行電量統(tǒng)計(jì)圖4原有供電系統(tǒng)00-8003kV8:00-160057l302.5NOF21182.5962.5全天平均用電量47353855GLIA經(jīng)計(jì)算,變頻運(yùn)行時(shí)平均每天用電量可比工頻運(yùn)行時(shí)減少880kWh,按平均電價(jià)0.547元/kWh計(jì)算,每變頻器天可節(jié)約電費(fèi)481.36元,每年可節(jié)約電費(fèi)1756964元。2改造后的功能特點(diǎn)GL2AGL2B1)水泵變頻運(yùn)行時(shí),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(yùn)3)水泵電動(dòng)機(jī)的的起動(dòng)方式為變頻軟起動(dòng),能夠行的冷、熱水泵,對(duì)冷、熱水泵控制參數(shù)分別為給水母平滑穩(wěn)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?jù)母管的實(shí)際壓力大電流的沖擊,延長(zhǎng)了水泵和電動(dòng)機(jī)的使用壽命和冷水池實(shí)際水位進(jìn)行調(diào)節(jié)的,其目的是使母管壓力和4)設(shè)備的保護(hù)功能齊全,能有效地實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備冷水池水位在冷、熱水泵供水過(guò)程中保持穩(wěn)定。當(dāng)實(shí)際的安全可靠運(yùn)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(cè)將測(cè)5)設(shè)備的可靠性高,減少了設(shè)備維護(hù)及檢修費(fèi)用。出的壓力或水位信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),經(jīng)AD轉(zhuǎn)換,送至6)設(shè)備自動(dòng)化程度高,減輕了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)PLC。將信號(hào)經(jīng)過(guò)PID控制算法計(jì)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(zhuǎn)速,從而改變水泵的供水量,六、結(jié)語(yǔ)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(shù)后,取消了原來(lái)的閥門(mén)調(diào)節(jié),變頻器投入自動(dòng)運(yùn)行后,系統(tǒng)會(huì)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(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻用后,冷水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),表計(jì)指示電流由原來(lái)的48A左右率。當(dāng)母管壓力或水池水位低于設(shè)定值時(shí),變頻器的輸減少到29-38A,電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)由原來(lái)的08左右提高出頻率增加,如果受控制的一臺(tái)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(dá)到50Hz時(shí),母管壓力或水池水位還沒(méi)有達(dá)到設(shè)定值,這時(shí)系統(tǒng)發(fā)出壓力或水位低參考文獻(xiàn)信號(hào),再起動(dòng)一臺(tái)水泵。當(dāng)母管壓力或水池水位高于設(shè)《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì)鋼鐵企業(yè)電力設(shè)定值時(shí),變頻器的輸出頻率減少,如果輸出頻率降到計(jì)手冊(cè)[M北京:冶金工業(yè)出版社,1996.cM30Hz時(shí),母管壓力或水位還沒(méi)有降到設(shè)定值,這時(shí)系(收稿日期:201112/0988cM用wyjx.wt2012年第4期