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1、变频技术应用1引言我电厂的综合泵房共有9台水泵,其中有3台工业水泵,2台消防稳压泵,2台消防泵,2台生活水泵。而工业水泵承担着我公司两台5万KW汽机,两台额定蒸发量220T/H锅炉生产用水的供水任务,工业水泵的型号:250SSK468/54,流量:468m3/h,扬程54米,转速1470r/min,配用功率110KW;配用电机型号Y315S-4B3,电压380V,电流201A,转速1480r/min.建厂初期由于设计问题,全部采用工频运行。为了保证生产的可靠性,各种水泵在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电
2、能的浪费,2007年由于燃煤机组发电成本越涨越高,为了节能增效,公司采购了2台西门子MICROMASTER430系列MM400变频器,对供水量最大的工业水泵进行节能改造。控制方式为1#工业水泵使用一台变频器,2#和3#共用一台变频器控制。一台变频器设一台压力变送器,压力变送器把工业水泵出口母管压力信号转换成40mA电流信号送到变频器。变频器根据变送器提供的电流信号自动调节水泵转速,从而维持生产需要的供水压力,形成一个闭环调速控制系统。改造完成后,工业水泵的控制系统不仅很好的完成了公司生产用水的任务,而且给公司节约了大量的能源。2采用变频技术前后工业水泵的流量特性水泵电机工频运行如图1所示,当水
3、泵工作在曲线的A点时,其流量与压力分别为Q1、P2,此时水泵所需的功率正比于P2与Q1的乘积。由于工艺要求需减小水量到Q2,通过增加管网管阻,使水泵的工作点移到曲线上的B点,水压增大到P1,这时水泵所需的功率正比于P1与Q2的乘积,由图可见这种调节方式控制虽然简单,但功率消耗并无减少。若水泵电机采用变频调速,水泵转速由n1下降到n2,这时工作点由A点移到C点,流量仍是Q2,压力由p2降到p3,这时变频调速后水泵所需的功率正比于p3与Q2的乘积,由图可见功率的减少是明显的。3改造设计调速控制系统设计根据终端用户生产工艺供水要求,考虑若干方面的因素,采用闭环调速控制。系统主要由两部分组成。控制对象
4、。工业水泵电机功率110kW,额定电流201A;水泵配用功率l10kW,流量468m3/h,扬程54m。变频调速设备。变频器选用西门子MICROMASTER430系列MM400变频器,适配电动机功率150kW;PLC选用S7-200CPU226;扩展模块EM235;操作面板选用PSW1711-CTN。压力测量变送器。选用EJA430A-630SE/S1-2Mpa。用于控制水管出口压力并将压力信号变换为4mA-20mA的标准电信号,再输入调节器。鼠笼型电动机变频改造设计变频器选型。电机用变频器运转同采用工频电源运转相比,电机的效率、功率因数将降低,电流增加,对同一负载而言约增加10%,400V电
5、压等级频率为50Hz和60Hz时有如下电流关系:I400/50I400/60。电机变频运转在50Hz时温升裕量小,要降低负载转矩使用;当电机极数4极时,选择变频器容量要用电流来校核,即电动机脉动电流应不超过变频器的过电流耐量,1脉动;Ie电机负载很轻时,即使电机的电流在变频器额定以内,亦不能使用比电动机容量小很多的变频器。低速时,电机的铜耗大体与额定时相同,但由于转速越低,电机冷却效果越差,定子的温升会发生变化。因此,选择变频器时,要考虑在低速下使用电机的温升,相应减小运转转矩,降低铜耗。电机运转在低频区时,转矩特性会大幅度降低。对于负载变动大或启动转矩大的情况,可选用上一级电动机与变频器。要
6、考虑电机允许最高频率的范围。容量的选择。连续运转设备所需的变频器容量的计算,要考虑变频器传给电动机是脉动电流,其脉动值比工频供电时电流要大,因此变频器的容量须留有适当的量。考虑到离心泵负载的具体情况,并参照厂家提供的产品选择样本确定变频器的容量为150kVA。4节能效果计算节能效果可按GB12497三相异步电机经济运行管理强制性国家标准实施监督指南中的计算公式计算:采用阀门调节流量对应电动机输入功率P1V与流量口的关系为:P1V=+P1e;式中P1e额定流量时电动机输入功率,KW;QN额定流量,m3/h;工业水泵采用变频调速后节电率Ki为:Ki=1-3/+。低压配电系统运行电压380V,电机实
7、际运行电流201A,水泵电机功率l10kW、极数4极、实际出力为55%83%,取Q/QN=得:Ki=1-3/+=/=;P1e=380201=132KW;P1V=P1e=132=94kW。变频器调速调节水量时相对阀门调节水量的节电率为。设备运行每年按300天计算。年节电量超过27万kW/h。按电价元/kW/h计算,年节约电费超过万元,技术经济效益可观。5我公司变频器其它方面的应用工业水泵变频节能改造成功之后,公司又对两台消防稳压泵和两台除盐水泵进行了改造。两台消防稳压泵自动切换使用一台西门子MICROMASTER430系列MM400变频器;两台除盐水泵自动切换使用一台西门子MICROMASTER430系列MM400变频器。也都获得了很好的节能效果。然而,在电厂厂用电中耗电最多的四大辅机:给水泵,引风机,一次风机,二次风机,却仍然没有采用变频或是液力耦合等节能技术。电机全部工频运行,只是用调节其出口阀门开度来调节介质流量,系统瘪压情况较严重,压力不稳定。设备振动厉害,给生产带来很多不稳定的因素,同时浪费了大量电能。公司管理层现已经越来越意识到节能的重要性,也正在进行有计划的改造工作。希望不久的将来能给公司带来更加可观的经济效益。变频技术应用
