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高压变频器在循环水泵中的应用
 
文/石药集团欧意药业有限公司 胡迪芳 马剑
 
摘 要   本文分析了水泵变频恒压控制技术应用的成功案例,介绍了利德华福风机水泵用常规形式高压变频器在水系统改造中的应用效果并进行客观的评价。
关键词  变频器 水泵 应用
一、引言
        变频调速是近年来兴起的一门成熟的新技术,它通过改变电源频率来实现速度的调节,因其具有调速平稳、瞬态稳定性高、节能等特性,越来越被人们所重视。随着变频调速技术的不断成熟,变频调速装置在水泵设备上的应用也越来越广泛。
        采用变频器直接控制水泵负载是一种最科学的控制方法。利用变频器内置PID调节软件,直接调节电动机的转速,保持恒定的水压,从而满足系统要求的压力。由于变频器可实现电动机的软停、软起,避免了启动时的电压冲击,可减少电动机故障率,延长使用寿命,同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗,设备运行工况得到明显改善,系统的安全可靠性和设备利用率得到提高,节能效果十分显著。
        循环水是现代大工业降温系统工程中最为常用的水系统,经常作为工业的基础存在。正是因为它的基础作用和广阔的应用范围,决定了它的能量消耗在工业中占据较大的比重,需要作为重点节能对象去对待。
二、循环水泵特点
        维生药业动力车间工艺循环水泵采用24SH-13A型离心泵,电动机功率450kW,额定电流52A。系统共配置4台循环水泵,其出口调节门采用蝶阀,冷却水流量调节采用开泵台数及阀门开度进行控制,由于季节及昼夜的温度差异,大部分时间开1台流量不够,开2台流量过大的情况;这种较为原始的调节方法,不能保证循环水泵在经济运行方式下运行,浪费了大量电能。
三、高压变频技术的实际应用
        经过仔细分析论证,可以利用现有的变频器技术,将电机转速适当降低,从而降低电流,这样可以减少因阀门部分关闭,所产生的阻力造成对压力和流量的浪费,达到节能的目的,还可以大大减少操作人员的劳动强度,减少阀门调节所用的时间。
       
公司针对此情况,对循环水泵安装了利德华福风机水泵用常规形式高压变频器,其主回路如图1所示(图中n=5代表级数)。
         
        HARSVERT系列高压变频调速系统本体由变压器柜、功率柜及控制柜组成。将系统的压力信号通过压力变送器送到高压变频器PLC的模拟量输入模块中,在PLC中进行PID参数调节,作为变频器频率调节的依据。图2为高压变频调速系统结构示意图
                         
                                                                          图2 高压变频器结构图
四、效益计算
       
根据详细统计,高压变频器自2008年11月份运行到2009年11月份的累积运行时间如表1 所示。

                                                              表1 高压变频器的累积运行时间
        在没有安装变频器前,电机的运行电流为50A,电压为6300V,满载功率因数为0.85。按平均功率因数为0.80计算,根据公式:功率P=√3*功率因数0.80*电压U*电流I ,可计算每小时用电:      1.732*0.80*6300*50=436464W
          可知每小时耗电:436.464kW.h
          每天耗电:436.464*24=10475.136 kW.h
          由此可知年运行8792h,用电为:436.464*8792=3837391.488 kW.h。
          安装变频器后,根据每月25号生产部抄写的如表2所示的表底数可知。
          
表2  根据每月25号生产部抄写的表底数

          有以上分析可知,循环水泵在2008年11月份到2009年11月份的13个月中共节约电能为:3837391.488-1659571.2=2177820.248(kW.h),12个月平均用电为(2177820.248/13)*12=2010295.61 kW.h。 按电价0.57元/ kW.h计算,共节约电费:1241357.5元。即每年节约电费为:        
         1241357.5/13*12=1145868.46
          通过以上计算可知,变频器的单台节电率为:
         (3823424.64-2010295.61)/3823424.64*100%=47.4
         表3所示的是摘取运行中1天的实际运行参数。
         表3  变频器一天中的运行记录
记录时间 设定数值 运行频率 输入电流 输出电流 输入电压 输出电压 实际被控 备注 
00:00:00 0.4MPa    44.99     22.01     36.1      6.5       5.65      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
01:00:00 0.4MPa    46.49     25.73     37.9      6.5       5.78      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
02:00:00 0.4MPa    45.54     23.25     36.4      6.5       5.7       0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
03:00:00 0.4MPa    44.42     21.08     35.2      6.5       5.58      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
04:00:00 0.4MPa    45.12     22.63     35.8      6.47      5.65      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
05:00:00 0.4MPa    45.52     23.25     37.0      6.52      5.7       0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
06:00:00 0.4MPa    45.42     23.25     37.0      6.5       5.7       0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
07:00:01 0.4MPa    44.76     22.01     35.8      6.47      5.6       0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
08:00:00 0.4MPa    44.49     21.08     35.2      6.45      5.53      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
09:00:00 0.4MPa    45.5      24.18     36.4      6.32      5.53      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
10:00:00 0.4MPa    45.55     24.49     36.7      6.33      5.58      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
11:00:00 0.4MPa    45.09     22.93     36.4      6.33      5.53      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
12:00:00 0.4MPa    44.78     22.63     35.8      6.42      5.53      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
13:00:00 0.4MPa    45        22.93     36.1      6.42      5.56      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
14:00:00 0.4MPa    45.76     24.49     37.0      6.37      5.58      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
15:00:00 0.4MPa    45.36     23.87     36.4      6.39      5.53      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
16:00:00 0.4MPa    44.52     22.01     35.2      6.37      5.43      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
17:00:01 0.4MPa    45.16     23.25     36.1      6.39      5.51      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
18:00:01 0.4MPa    45.86     24.8      37.0      6.42      5.62      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
19:00:00 0.4MPa    45.73     24.49     37.0      6.45      5.65      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
20:00:00 0.4MPa    45.34     23.56     36.4      6.45      5.58      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
21:00:00 0.4MPa    44.92     22.32     35.8      6.47      5.56      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
22:00:00 0.4MPa    46.24     25.42     37.3      6.47      5.7       0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
23:00:00 0.4MPa    45.93     24.18     36.7      6.45      5.65      0.40MPa   正在运行;闭环远控计给
五、存在问题:
        (1)、对于控制部分,厂家按照常规方式进行控制,尤其是现场控制上如果断电后,送电的程序很复杂,在适应现场的各种功能上,还有待改进;
        (2)、变频器采用风冷形式,但排风在配电室内部,在夏季运行时因为环境温度太高,变频器经常出现“箱体温度过高”报警,散热形式还应该根据现场情况进行一定的改进。
六、结束语
        高压变频装置节能效果明显,采用变频调速后,实现了电机的软启动,延长电机的使用寿命,减少操作人员劳动强度。高压变频器在组循环水泵系统的调速改造中是相当成功的,变频器能正常拖动循环水电动机,循环水的压力能稳定在千分级/公斤,很好的实现了恒压供水;因为实现了恒压供水,变频器可以自动根据用水量来调节循环水泵的转速,减少了操作工调整阀门的次数,只用在水泵不能满足生产需要或过剩时启停其它的工频泵,减少了操作工的劳动强度。
        在节能方面,通过2009年近一年来的运行情况计算,变频器完成了预期的设计目的,并在节能方面远远超出了设计目标。
参考文献
        [1] harsvert高压变频器技术方案闭环远控计
 

 

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