中压变频器在供水上的应用
摘要:变频调速以其优异的调速和起制动性能、高效率、高功率因数和节能效果,被广泛应用。在供水工业上使用新科瑞中压变频器,可以有效延长电机寿命,减少对水路的冲击。 1 、引言 水厂的工业泵房,水泵开后一直处于满负荷状态,而用水量是随生产而时刻变化。因此,必须频繁开停泵或采用挡板、阀门等方法调节供水量。这必将对水泵、电机造成机械冲击,既减少它们的使用寿命,也造成电能的浪费。采用变频调速既节能、延长设备使用寿命,又能很好满足要求。 2、变频调速简介 一个交流电动机的变频调速系统由变频调速驱动器、交流电动机和控制器组成。其转速n与电源频率f、转差率s、电机极对数p有如下关系: 变频调速通过改变电源频率f的方式来改变电动机转速的。 一般要求主磁通保持不变,这样在调速范围内可保持转矩不变,根据公式: U1≈E1=4.44fN1kΦ 为保持主磁通Φ不变,在改变f调速的同时,还必须改变电压U1,并且保持U1/f比值不变。目前变压变频技术已经被更为先进的矢量控制所取代,是将异步电动机的定子电流分为产生磁场的电流分量(励磁电流)和与其垂直的产生转矩的电流分量(转矩电流),并加以控制。在这种控制方式中,必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位,即控制定子电流矢量,故称为矢量控制方式。对于水泵,由于流量与转速的一次方成正比,扭矩与转速二次方成正比,而泵的功率则与转速的三次方成正比。用n、N分别表示转速和功率,脚标“0”均表示额定工况参数。当流量由额定值Q0降至Q时,与额定功率比较,采用转速调节的电机的功耗为: 当流量由100%降到70%,则转速相应降到70%,而电机的功耗降到34.3%,也就是节约电能65.7%。扣除阀门调节时的功耗与额定功耗的差、转速下降引起电机的效率下降等因素,节电效果也是非常显著的。 3、技术要求 采用的变频器为国内知名品牌,变频泵的操作应满足原岗位操作规程,在一定范围内实现供水量的平稳调节;在原有配电系统的基础上进行。变频泵可随意在变频和工频状态下切换,以及时满足生产需求;变频泵能够及时启动或停止,以便准确控制水位;变频情况下,既可按管道压力自动闭环工作,亦可由值班人员在值班室手动调节;操作及连锁均经过PLC完成;安全检修方式,在检修过程中设备处于安全状态;准确的显示水泵的变频/工频工作状态以及电压、电流、转速、频率等电气数据;故障保护。 4、改造后运行状况 该电机额定功率850kW,每年用电量在700万度左右,通过这次变频改造以后,该泵的年节电量为(工频运行时的耗电量D变频运行时的耗电量)*24h*365天,即(850-750)*24*365=876000(KW・h)每年可节约电能80万度左右。其节能效果相当显著(功率数750KW为改造运行至今的运行平均值)。电机直接启动时的最大启动电流为额定电流的7倍;星角启动为4.5倍;电机软启动器也要达到2.5倍。观察变频器起动的负荷曲线,可以发现它启动时基本没有冲击,电流从零开始上升,不会超过额定电流。 使用变频器可使电机转速变化沿水泵的加减速特性曲线变化,没有应力负载作用于轴承上,延长了轴承的寿命。供水装置减少不必要的开停水泵次数,电仪分部供水降压站减少不必要的测量绝缘。及时根据生产的用水情况调节出水量,为稳定生产提供了可靠的保障。变频系统改造前,工业水管网压力一般在0.65Mpa左右,且波动比较大,变频系统采用压力闭环控制,保证工业水管网水压为0.60MPa。由于变频器的调速平滑,控制精度高,所以管网压力波动范围很小,能满足供水要求,同时保证了供水质量,并延长了管网及其阀门的使用寿命。 5、 结束语 变频调速技术在工业泵房的应用,不仅优化了工艺,而且节电降耗。