產(chǎn)品與應(yīng)用循環(huán)水泵系統(tǒng)的變頻改造霍建文(石家莊金剛集團(tuán),石家莊052165)摘要在工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品加工制造業(yè)中,風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛;其電能消耗是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用開(kāi)支。隨著經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入,市場(chǎng)竟?fàn)幍牟粩嗉觿?節(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一,本文通過(guò)對(duì)我公司循環(huán)水泵系統(tǒng)改造實(shí)踐,闡述了變頻節(jié)能技朮的原理與應(yīng)用關(guān)鍵詞:變頻技術(shù);節(jié)能;應(yīng)用Circulating Pump System Frequency TransformationHuo jianwen((Shijiazhuang Jin gang Internal Combustion Engine Parts Group, Ltd, Shijiazhuang 052165Abstract The industrial production and the manufacturing of products, fans, pumps a wide rangeof equipment, its power consumption is a small production expenses. Alodeepening of economic reform, the growing competition in the market; saving energy has become acirculating pump system of practice on the application of energy-saving technologies Frequency panylower production costs, improve product quality one of the important means Based on the corKey words frequency conversion technology; energy saving; application1引言我單位循環(huán)水系統(tǒng)分布見(jiàn)表1。表1近年來(lái),出于節(jié)能的迫切需要和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量不語(yǔ)號(hào)位置功率起動(dòng)方式名稱斷提高的要求,加之采用變頻調(diào)速器(簡(jiǎn)稱變頻器「中央空調(diào)室」2W「Y-△冷卻循環(huán)易操作、免維護(hù)、控制精度高,并可以實(shí)現(xiàn)高功能中央空調(diào)室1wy-△冷凍循環(huán)化等特點(diǎn),因而采用變頻器驅(qū)動(dòng)的方案開(kāi)始逐步取中央空調(diào)室供暖循環(huán)代風(fēng)門(mén)、擋板、閥門(mén)的控制方案。車(chē)間冷卻水30w△冷卻循環(huán)15kw變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工5車(chē)間冷卻水Y-△|冷卻循環(huán)作電源輸入頻率成正比的關(guān)系:m=60(1-),(式中185kWn、八、5、P分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率Y冷卻循環(huán)電機(jī)磁極對(duì)數(shù))通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到22存在問(wèn)題改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交直交電源變換技術(shù)、電力電子、微電腦控制空調(diào)系統(tǒng)使用期間溫度波動(dòng)范圍很大,在天氣等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。稍熱空調(diào)冷水機(jī)組制冷負(fù)荷降低時(shí),所要求的冷卻水和冷凍水的流量要求均有所降低。如制冷量?jī)H為我公司目前風(fēng)機(jī)、水泵等大的用電設(shè)備采用的其額定負(fù)荷的80%時(shí),冷卻水流量?jī)H需其額定流量是常規(guī)控制,存在很大電能浪費(fèi),我們根據(jù)公司領(lǐng)的80%,泠凍水流量?jī)H需其額定流量的80%,就任導(dǎo)授權(quán),對(duì)公司循環(huán)水泵系統(tǒng)進(jìn)行了變頻改造,取何建筑物來(lái)說(shuō),選用空調(diào)系統(tǒng)都是按當(dāng)?shù)刈顭崽鞖獾昧溯^好的效果。時(shí)的最大制冷量來(lái)選取擇機(jī)型的,而根據(jù)一0年當(dāng)2設(shè)備應(yīng)用背景分析中空調(diào)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析,其中90%的運(yùn)行時(shí)21用電設(shè)備情況間處于非滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。而冷卻水泵、冷凍水泵在208年第5期電氣技術(shù)|87產(chǎn)品與應(yīng)用此90%的時(shí)間內(nèi)仍處于是100%的滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。頻器調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。使用閥門(mén)調(diào)節(jié)循環(huán)系統(tǒng),電機(jī)作了大量的無(wú)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)與冷卻部分類(lèi)同,不再重復(fù)。功,造成了電能的浪費(fèi)根據(jù)我單位中央空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際情況以及對(duì)本3改造措施及原理效果分析系統(tǒng)改造的要求,在制冷主機(jī)制冷負(fù)荷不足100%時(shí),本系統(tǒng)根據(jù)冷卻、冷凍出水和回水的溫度差,3.1系統(tǒng)組成動(dòng)態(tài)地調(diào)整泵電機(jī)轉(zhuǎn)速,并以最小的電能向制冷主外部熱交換”系統(tǒng)由兩個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)組成。機(jī)提供所需的水流量。(1)冷凍水循環(huán)系統(tǒng):由冷凍泵及冷凍管道組3.3節(jié)電原理分析成。從冷凍機(jī)組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷(1)節(jié)電原理凍水管道,在各個(gè)房間內(nèi)進(jìn)行熱交換,帶走房間內(nèi)由流體傳輸設(shè)備水泵的工作原理可知:水泵的的熱量,使房間內(nèi)的溫度下降。流量與其轉(zhuǎn)速成正比:水泵的壓力(揚(yáng)程)與其轉(zhuǎn)(2)冷卻水循環(huán)系統(tǒng):由冷卻泵、冷卻水管道速的平方成正比,而水泵的軸功率等于流量與壓力及冷卻塔組成。冷凍機(jī)組進(jìn)行熱交換使冷凍水溫度的乘積,故水泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比降低的同時(shí),必將釋放大量的熱量。熱量釋放到冷(即與電源頻率的三次方成正比)如表2所示。卻水中,使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷表2卻水壓入水塔,使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換頻率H轉(zhuǎn)速m%流量O%「壓力H%軸功率PA然后再將降了溫的冷卻水,送回到冷凍機(jī)組,如此不斷循環(huán),帶走冷凍機(jī)組內(nèi)釋放的熱量35709876根據(jù)上述原理可知:改變水泵的轉(zhuǎn)速就可改變水泵的輸出功率。例如將供電頻率由50Hz降為45Hz,則P4Ps0=453/503=0.729,即P45=0.729P50(P為電機(jī)軸功率);將供電頻率由50Hz降為40Hz則Po/Pso=403/503=0.512,即P4=0.512Ps0,(P為3.2解決措施電機(jī)軸功率)。采用四套冷凍循環(huán)控制系統(tǒng)和一套冷卻循環(huán)控制系統(tǒng)根據(jù)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度信號(hào)值,經(jīng)模工顙泵功率變系功率擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)轉(zhuǎn)換后,通過(guò)溫度控制器和③節(jié)能變頻器調(diào)整各泵電機(jī)的工作狀態(tài)(主要是轉(zhuǎn)速),?！喂Ψ畈頟(%)軸功率證各電機(jī)以最小功率輸出,精確地進(jìn)行溫度控制Q;5)流量延長(zhǎng)循環(huán)水系統(tǒng)的壽命,并大幅度地節(jié)約電能。另80403060708090100外,即使變頻控制回路發(fā)生故障,本控制系統(tǒng)的變圖1變頻節(jié)能效果簡(jiǎn)圖頻一工頻切換功能也可將機(jī)組切換到工頻工作,以(2)冷凍、冷卻循環(huán)節(jié)電原理確保設(shè)備正常工作的需要。現(xiàn)定性分析冷凍、冷卻循環(huán)系統(tǒng)節(jié)電的原理。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的回水與出水溫度之差,反映現(xiàn)假設(shè)某循環(huán)水泵改為變頻控制,平均流量為原來(lái)了需要進(jìn)行交換的熱量多少。根據(jù)回水和出水溫度的08,現(xiàn)分析節(jié)電情況差,控制循環(huán)水的速度來(lái)控制熱交換的冷卻,在滿節(jié)電率=(Wg-W)/w原*X100%足需要的前提下,達(dá)到節(jié)電的目的。溫差大說(shuō)明冷=(1-Wne/W原來(lái))×100%卻機(jī)組產(chǎn)生的熱量大,應(yīng)降低回水和出水溫度差W=PT; P=QH:通過(guò)加快控制循環(huán)水的速度來(lái)控制熱交換的速度0=K,n: H=K,n:加速冷卻水的降溫;溫差小,說(shuō)明冷卻機(jī)組產(chǎn)生的P=K K2n- Kon熱量小,可降低冷卻泵的循環(huán)速度。溫度控制器將T節(jié)電=T額來(lái)傳感器檢測(cè)到的溫差信號(hào)同設(shè)定溫差比較后控制變節(jié)電率=(1-Pn4/Pg)×100%88電氣技術(shù)200年第5期產(chǎn)品與應(yīng)用=[1-(n節(jié)電/m原來(lái)]×100%=[1(0.8)3]×100%1-(0.8)×100%48.8%≈49%;48.8%≈49%。節(jié)電率按照保守估計(jì)為:40%。上式中,W為功,即水泵所消耗電量;P為功表3率;T為時(shí)間;Q為流量:H為揚(yáng)程;n為轉(zhuǎn)速;設(shè)備名稱型號(hào)數(shù)量單價(jià)(元)合計(jì)(元)K1為系數(shù);K2為系數(shù);K0為系數(shù)。循環(huán)泵H2pU261600123200保守估計(jì)節(jié)電率為:30%循環(huán)泵HL15PU8400034效果分析循環(huán)泵HLPU6l600(1)原機(jī)組的電機(jī)起動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的沖擊電循環(huán)泵HL-30PU84000循環(huán)泉H18PU流,采用節(jié)能系統(tǒng)控制后,可以使電機(jī)起動(dòng)時(shí)電流平合計(jì)緩上升,沒(méi)有任何沖擊:另外,大功率電機(jī)停機(jī)時(shí)會(huì)(2)設(shè)備負(fù)載率計(jì)算產(chǎn)生很大的反生沖擊電流,對(duì)設(shè)備造成一定程度的損按照近似公式:負(fù)載率=運(yùn)行電流/額定電流害。采用變頻控制后,可使電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟停,避免反生×100%。電流造成的危害,有利于延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命負(fù)載率按80%計(jì)算。(2)采用節(jié)能控制系統(tǒng)后,可根據(jù)溫度傳感器(3)投資回報(bào)周期反饋回來(lái)的溫度信號(hào)控制水的循環(huán)速度,從而進(jìn)行(節(jié)電率按照保守估計(jì)為:40%,電費(fèi)按照052準(zhǔn)確的溫度控制元/kWh,設(shè)備總功率:163kW(3)循環(huán)水系統(tǒng)用閥門(mén)來(lái)調(diào)整水的循環(huán)速度循環(huán)系統(tǒng)投資回報(bào)周期=設(shè)備總投資/月節(jié)約電費(fèi)當(dāng)閥門(mén)關(guān)小時(shí),循環(huán)水循環(huán)時(shí)阻力增加,浪費(fèi)了大年節(jié)約電費(fèi)=設(shè)備實(shí)際功率x月運(yùn)行時(shí)間x電費(fèi)量的電能。采用了變頻控制系統(tǒng)后,可將閥門(mén)全部單價(jià)×節(jié)電率打開(kāi),通過(guò)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整水的循環(huán)速度,=額定功率x負(fù)載率x日運(yùn)行時(shí)間x月天數(shù)x電費(fèi)節(jié)省了大量的電能。單價(jià)x節(jié)電率(4)以大大減小電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音,并節(jié)約運(yùn)=163kWx80%×24×30.5×052元/kWh×40%行時(shí)的蒸汽量。=19854元/月由以上內(nèi)容可以看出,用節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行流量(風(fēng)投資回報(bào)周期=45640019854元/月=23個(gè)月量)控制時(shí),可節(jié)約大量電能。冷凍、冷卻循環(huán)系對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行節(jié)電改造,初期雖然有一定的投統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)是技現(xiàn)場(chǎng)最大需求量來(lái)考慮的,其水泵入,但設(shè)備投資一般可在2年內(nèi)收回,而設(shè)備的壽命按單臺(tái)設(shè)備的最大工況來(lái)考慮的,在實(shí)際使用中有可達(dá)15年以上,這對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)收益是相當(dāng)可觀的。95%以上的時(shí)間循環(huán)泵都工作在非滿載狀態(tài)下。采用閥門(mén)調(diào)節(jié)不僅增大了系統(tǒng)循環(huán)壓力和節(jié)流損失,5結(jié)論而且由于對(duì)循環(huán)的調(diào)節(jié)是階段性的,造成整個(gè)空調(diào)風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)等設(shè)備采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能系統(tǒng)工作在波動(dòng)狀態(tài);而在安裝變頻控制系統(tǒng)則可運(yùn)行是我國(guó)節(jié)能的一項(xiàng)重點(diǎn)推廣技術(shù),受到國(guó)家政勞永逸地解決該問(wèn)題,還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,并通府的普遍重視,《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》第過(guò)節(jié)能收回投資。同時(shí)變頻器的軟起動(dòng)功能及平滑39條就把它列為通用技術(shù)加以推廣。實(shí)踐證明,變調(diào)速的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的平穩(wěn)調(diào)節(jié),使系統(tǒng)工作頻器用于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制場(chǎng)合可取得顯著狀態(tài)穩(wěn)定,延長(zhǎng)機(jī)組及管網(wǎng)的使用壽命的節(jié)電效果,是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高4節(jié)電工程回報(bào)分析了設(shè)備效率,又滿足了生產(chǎn)工藝要求,并且因此而大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用,還降低了停產(chǎn)周41工程造價(jià)(見(jiàn)表3)期,直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。4.2節(jié)電費(fèi)用及投資回報(bào)分析(1)節(jié)電率計(jì)算節(jié)電率=(W*-W)Wg*x100%;作者簡(jiǎn)介霍建文(1971-),男,電氣工程師,常年從事高低壓電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)=(1-P節(jié)/P順寒)×100%施工、管理維護(hù)工作=[1-(nt電/m順*)]×100%2008年第5期電氣技術(shù)89