高壓變頻器在大功率注水泵上的解決方案

1、;.站名泵名稱型號揚(yáng)程（m）流量（）轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）軸功率（kw）效率(%)配用功率（kw）允許吸程(m)生產(chǎn)日期重量(kg)生產(chǎn)商注：電機(jī)名稱型號額定電流（A）額定功率（kw）額定轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）額定電壓（v）制成日期制造商注：高壓變頻器在大功率注水泵上的解決方案文： 張海岳來源：九洲電氣 發(fā)表時間：2009-8-20 11:42:22 瀏覽量：1051一、引言   注水是油田開發(fā)中穩(wěn)油增產(chǎn)的重要措施之一。它有效地補(bǔ)充了地層的能量，保持了地層的壓力，對提高采油速度和原油采收率，確保油田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)起到了積極作用。  一直以來，大慶油田大功率注水電機(jī)所用的高壓大功率變頻

2、器為國外品牌所壟斷。2007年8月，九洲電氣自已研發(fā)的熱管散熱系統(tǒng)完美的解決了（>200A）大功率高壓變頻器的散熱技術(shù)瓶頸后，第一套2500KVA/6KV高壓大功率高壓變頻器在山東康達(dá)水泥投運(yùn)成功，連續(xù)運(yùn)行一年無故障。2008年9月份，九洲電氣高壓大功率高壓變頻器一舉中標(biāo)大慶油田大功率注水電機(jī)節(jié)能改造用橇裝式高壓大功率變頻器4臺，分別為大慶油田杏V-2注水站注水泵6KV-2500KW，杏V-1注水站注水泵6KV-2240KW，聚南二十四注水站注水泵6KV-2240KW，聚南二十五注水站注水泵6KV-2000KW。  打破了國外品牌在大慶油田大功率注水電機(jī)所用的高壓大功率變頻器的

3、一統(tǒng)天一的壟斷地位，為高壓大功率高壓變頻器國產(chǎn)品牌的在大慶油田大功率注水電機(jī)的應(yīng)用開了先河。  二、采油五廠杏南區(qū)注水系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題。  1現(xiàn)狀  2008年6月底，杏南開發(fā)區(qū)建成注水井1822口，其中開井?dāng)?shù)1511  口，注水站9座，注水泵25臺，裝機(jī)功率總計49140KW，設(shè)計注水能力11.60×104m3/d ,實(shí)際負(fù)荷8.24×104m3/d,負(fù)荷率71%。純油田區(qū)采用單干管單井配水流程，過渡帶采用單干管多井配水流程。  2存在問題  現(xiàn)注水系統(tǒng)按水質(zhì)分為普通污水注入系統(tǒng)，三次加密井注入系統(tǒng)

4、，含聚污水注入系統(tǒng)。由于沒有調(diào)節(jié)措施，在注水方案變動和鉆井關(guān)井時，只能通過調(diào)整注水泵運(yùn)行的臺數(shù)和型號來調(diào)整注水泵出口水量，調(diào)節(jié)效率低，適應(yīng)性差，注水系統(tǒng)多處于壓力較高的狀態(tài)下運(yùn)行，鉆關(guān)水量平均在5000 m3/d左右，注水系統(tǒng)單耗較正常運(yùn)行時單耗高出0.15kwh/m3以上，最高時高出0.4kwh/m3,嚴(yán)重時由于注水量偏低，注水泵無法正常開啟。  三.  解決方案  為解決杏南油田普通污水注水系統(tǒng)無綜合調(diào)節(jié)措施導(dǎo)致泵水單耗的問題，決定采用高壓變頻技術(shù)，在杏南開發(fā)區(qū)實(shí)現(xiàn)水量和壓力的綜合調(diào)節(jié)，保證注水壓力在合理范圍之內(nèi) ，降低泵水單耗。

5、  根據(jù)注水站布局情況和各注水站的單耗實(shí)際情況，在雙水質(zhì)注水站（5.1.1和8.3.2）杏V-2注水站實(shí)行節(jié)能技術(shù)改造成，安裝一套容量為3150KVA/6KV的哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的橇裝式高壓變頻裝置，實(shí)現(xiàn)一拖二，既能對“8.3.2”水質(zhì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，又能對：“5.1.1“水質(zhì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。  四九洲電氣橇裝式高壓變頻裝置  （一）.高壓變頻室,高壓變頻器的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計高壓變頻器室采用彩鋼板廠房，為保證良好隔熱保溫，板壁要求在100mm以上，考慮到高壓變頻器中的變壓器柜為變頻器的主要發(fā)熱源，將變壓器柜和功率柜，控制柜分為兩室放置，這樣就能充分

6、保證變頻器運(yùn)行的可靠性。  由于大慶油田處在我國北方高寒地區(qū)，春夏秋較短，冬季相對較長。因此變頻器的散熱采用空調(diào)+風(fēng)道的復(fù)合模式。即春夏秋用空調(diào)，冬季用風(fēng)道散熱的方式。同時在板房內(nèi)配置電加熱器，以保持冬季變頻室在變頻器停運(yùn)檢修維護(hù)時的溫度。  彩鋼板房剖面圖如下：  （二）一次系統(tǒng)方案的設(shè)計：  方案圖如下：  說明：  1. QS1QS5為高壓隔離刀閘  2. QS4,QS5機(jī)械互鎖。  3. QS4與QS1,QF1電氣互鎖，加裝程序鎖。  4. QS5

7、與QS2,QF2電氣互鎖，加裝程序鎖。  5. 電機(jī)既可工頻運(yùn)行，也可變頻運(yùn)行，同一時刻一臺電機(jī)只允許運(yùn)行在工頻或變頻狀態(tài)。  6. 變頻器檢修維護(hù)時，將QS3，QS4，QS5全部斷開，有明顯的斷開點(diǎn)，保護(hù)了維護(hù)人員的安全。  7. 變頻器檢修維護(hù)時，電機(jī)（M1，M2）可工頻運(yùn)行，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。  (三). 設(shè)備參數(shù)：  1. 電機(jī)參數(shù)：  額定電壓：6KV  額定電流：265A  額定功率：2500KW  2. 高壓變頻器技術(shù)參數(shù)：

8、60; 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用高-高方式，輸入側(cè)直接接6kV電壓等級的電源，輸出連接甲方6kV異步電動機(jī)。   設(shè)計使用標(biāo)準(zhǔn)     DL/T994-2006   安裝地點(diǎn)     室內(nèi)   技術(shù)方案     交-直-交、高-高方式   對電動機(jī)要求     普通鼠籠式(或繞線式)異步電機(jī) 額定輸入電壓允許變化

9、范圍     6kV±10%  額定容量     3150KVA   系統(tǒng)輸出電壓     06kV   系統(tǒng)輸出電流     0315A   頻率輸出范圍     050Hz   額定輸入頻率/允許變化范圍  

10、0;  50Hz±10%   變頻器效率     滿載時97%   諧波     輸入電壓4%,輸出電流4%   輸入側(cè)功率因數(shù)     0.95（在調(diào)速范圍內(nèi)） 控制電源       380V±10%AC，6kVA 控制電源UPS型式、參數(shù)及容量  

11、;   在線式，    3000  VAh   高低壓隔離     采用光纖   噪聲等級     在設(shè)備1米外75dB 冷卻方式       強(qiáng)迫風(fēng)冷（熱管） 過載能力     120%過載時間1分鐘 (每10分鐘) 

12、 模擬量信號(輸入)規(guī)格及數(shù)量     420mA，2路 模擬量信號(輸出)規(guī)格及數(shù)量      420mA，2路  開關(guān)量信號(輸入)規(guī)格及數(shù)量     干接點(diǎn)，12路   開關(guān)量信號(輸出)規(guī)格及數(shù)量     干接點(diǎn)，12路  防護(hù)等級     IP30 

13、 操作鍵盤     液晶觸摸屏  界面語言     簡體中文 柜體顏色     RAL7000 進(jìn)線方式    下進(jìn)線   環(huán)境溫度     040oC   海拔高度     不超過1000米   空氣污染 &

14、#160;    僅有干燥的、非導(dǎo)電性污染  相對濕度     最高90% (20)，無凝露  3九洲電氣橇裝式高壓大功率變頻器功能簡介：  變頻室與變頻器一體化設(shè)計，完善的防護(hù)功能可達(dá)IP54，可放置在工作環(huán)境比較惡劣的地方。PowerSmart6000系列高壓變頻器，為電壓源型高-高變頻器。      采用雙DSP控制，無須工控機(jī)，可靠性高，速度高達(dá)納秒級，比工業(yè)控機(jī)的響應(yīng)速度快1000倍，杜絕了變頻器死機(jī)問題。

15、 ²     采用36脈沖整流及空間矢量多重化PWM技術(shù)，每相由6個單元串聯(lián)而成，并直接驅(qū)動電動機(jī)，無需輸出升壓變壓器。輸出電平數(shù)非常多，dv/dt很小，輸出波形接近正弦波，無需正弦波濾波器，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。 ²     具有PWM控制波形與逆變輸出波形實(shí)時驗(yàn)證功能，提高了輸出波形的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)了系統(tǒng)無故障的運(yùn)行能力，而同類廠家的數(shù)據(jù)以打包通訊方式則無法實(shí)現(xiàn)此驗(yàn)證功能。 ²     系統(tǒng)等效開關(guān)頻率高，每臺功率單元開關(guān)

16、頻率為1.2kHz，通過串聯(lián)疊加，變頻器實(shí)際輸出的相間等效開關(guān)頻率可達(dá)14.4kHz。 ²     變頻器輸出轉(zhuǎn)矩脈沖窄，控制精度高，避免了機(jī)械共振，減少傳動機(jī)構(gòu)的磨損，電動機(jī)的電應(yīng)力強(qiáng)度與采用工頻電源時相近，無明顯附加影響，電動機(jī)噪聲與采用工頻供電時相近。 ²     輸入采用多重化的切分變壓器，絕緣等級H級，原副邊之間采取接地屏蔽措施，并提供變壓器過熱告警、保護(hù)功能，130告警，150故障跳閘，告警與故障點(diǎn)可根據(jù)設(shè)定，變壓器過載能力強(qiáng)120% 60min，200

17、% 10s,輸入阻抗高達(dá)8%，抗短路電流沖擊能力可達(dá)到額定電流的12.5倍。 。 ²     完善的自我診斷和故障預(yù)警機(jī)制，上電自檢，運(yùn)行中實(shí)時監(jiān)測，檢測速度高。通過雙DSP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)納秒級運(yùn)算并進(jìn)行綜合判斷，分析準(zhǔn)確，減少變頻器誤報警。故障的自診斷及保護(hù)功能相當(dāng)完備，多達(dá)400多項的診斷信息，對電網(wǎng)和負(fù)荷有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 ²     采用專利技術(shù)的實(shí)時光纖傳送技術(shù)，對功率單元進(jìn)行控制，避免了同類廠家的數(shù)據(jù)打包通訊方式帶來的波形延遲現(xiàn)行。 

18、78;     具有反轉(zhuǎn)啟動和飛車啟動功能，無論電機(jī)處于正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)狀態(tài)，變頻器均可實(shí)現(xiàn)大力矩直接啟動。 ²     變頻器具有軟啟動功能，可以實(shí)現(xiàn)一拖多軟啟動。 ²     可以提供GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，高壓變頻器的運(yùn)行數(shù)據(jù)可以通過GPRS傳輸?shù)奖镜胤?wù)器上顯示、處理、存儲，也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷，在必要時操作員可以開起遠(yuǎn)程操控功能。變頻器發(fā)生短路、接地、過流、過載、過壓、欠壓、過熱等情況時，系統(tǒng)均能及時告警或保護(hù)。 

19、78;     內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。 ²     可以實(shí)現(xiàn)觸摸屏、數(shù)字鍵盤、模擬電位器、遠(yuǎn)程DCS等多種頻率設(shè)定方式，適應(yīng)各種用戶需求。 ²     具有與用戶隔離的開關(guān)量模擬量輸入輸出接口，確保了與用戶現(xiàn)有設(shè)備的可靠連接?？商峁╅_關(guān)量輸入輸出接口各32路，模擬量輸入輸出接口4和8路，也可根據(jù)用戶要求配置。 ²     采用兩路控制電源供電，一路由輸入變壓器二次

20、繞組提供，一路由用戶現(xiàn)場提供。變頻器同時內(nèi)置UPS電源，保證無擾動平滑切換，控制電源失電變頻器不停機(jī)。 ²     完整的參數(shù)化功能，對于用戶的各種應(yīng)用可全面支持。 ²     同時，為方便現(xiàn)場操作人員的以前的操作習(xí)慣，變頻器新增四檔調(diào)速及點(diǎn)動上升，下降功能，極大的方便了現(xiàn)場操作人員的操作。 ² 投運(yùn)以來獲得現(xiàn)場操作人員的一致好評。  五應(yīng)用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生的效果：     （1）、改善了工藝。投入變頻

21、器后注水泵的注水量可以平滑的輸出，運(yùn)行人員可以自如的調(diào)控，給水泵的運(yùn)行參數(shù)得到了改善，提高了效率。     （2）、延長電機(jī)和水泵的使用壽命。工頻時注水泵，啟動電流大（約58倍額定電流），機(jī)械沖擊力很大，采用變頻調(diào)速后，可以實(shí)現(xiàn)軟起動和軟制動，對電機(jī)幾乎不產(chǎn)生沖擊，可大大延長機(jī)械的使用壽命。     （3）、減少閥門機(jī)械磨損和管網(wǎng)沖擊。延長注水泵的大修周期，節(jié)省檢修費(fèi)用和時間。     將這種方法與原來傳統(tǒng)閥門調(diào)節(jié)方案相比較可見，在流量相同的情況下，轉(zhuǎn)速控制避免了閥門控制下因

22、壓頭的升高和管阻增大所帶來的能量損失，減少人工閥門調(diào)節(jié)。完全消除泵機(jī)投入、退出時的“水錘”現(xiàn)象。   六經(jīng)濟(jì)效益測量評價     由流體力學(xué)可知  P=（Q*H）/102，  式中：P為水泵的軸功率； Q為流量； H為壓力；為泵的效率。  水泵的耗能計算公式為：P=(K×H×Q)/    K:為裕度系數(shù)  ：效率  Q1/ Q2=nl/ n2；Pl/P2(n

23、l/n2)2；N1/N2(nl/n2)3 ，  即Qn；Hn2；Pn3（n為轉(zhuǎn)速）    經(jīng)標(biāo)定，注水泵的額定功率為2500kW，實(shí)際運(yùn)行平均軸功率為2200KW，  改變頻控制實(shí)際運(yùn)行平均軸功率功率為1868kW，平均節(jié)電率達(dá)15.1% 。運(yùn)行結(jié)果表明：改變頻調(diào)速控制后，反映調(diào)節(jié)速度快，電控系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行平穩(wěn)可靠，機(jī)泵實(shí)現(xiàn)了軟起動，轉(zhuǎn)速在2503  2800r/min間運(yùn)轉(zhuǎn)，減少了機(jī)泵磨損。  通過上述的分析可看出,注水泵采用變頻調(diào)速改造后，不僅節(jié)約了大量電能，而且對電機(jī)實(shí)現(xiàn)真正的軟啟

24、動，對電機(jī)、水泵、閥門、各種工藝、高壓開關(guān)等設(shè)備以及電網(wǎng)的啟動沖擊大大減少，消除泵機(jī)投入、退出時的“水錘”現(xiàn)象。 它們的使用壽命得以延長，大幅度節(jié)省這些設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。  變頻器屬于高度智能化的新型設(shè)備，完全可以實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率和機(jī)組自動化水平的要求。 高壓變頻器在供水車間的解決方案文：李凱來源：九洲電氣 發(fā)表時間：2010-4-16 13:31:34 瀏覽量：1809摘要本文介紹高壓變頻器在北京燕化供水車間的應(yīng)用，利用變頻器可以進(jìn)行大量程速度無級調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，解決了用大水泵在小流量地表水源取水中出現(xiàn)抽干的難題。使小流量地表水源得到利用，并同時節(jié)約大量電能，取得了資

25、源和經(jīng)濟(jì)的雙重效益。關(guān)鍵詞 高壓變頻器   調(diào)速運(yùn)行   節(jié)能      High Voltage Convertor  Device  Use  To  Baijing YanHua Supply Water Workshop                     

26、                               LiKai  LiuShuangabstract the article is presentation high voltage convertor device use in Baijing YanHua supply wa

27、ter workshop, it is untie so make of big water pump from little flux the earth is surface water source pump water appear empty of difficult problem by convertor device can being deep measurement speed stepless modulation of excellence。Uitilize little flux the earth surface water the same time econom

28、ize more electric energy, take out resource and economic of dual benefit.key word high voltage convertor device    adjustive speed run   economize energy1、  引言： 在泵站供水系統(tǒng)中,常常是多泵供應(yīng)多個用戶，同時內(nèi)部管路進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，能做到互為備用。在設(shè)計初期多個用戶的用量是基本一致的。但經(jīng)常有個別終端的用戶常會由于工況改變，工藝調(diào)整，供應(yīng)面積變化等原因，其供水量會小于原設(shè)計

29、的容量，這時就出現(xiàn)了用大泵往出輸送小水量的情況。北京燕化公司動力事業(yè)部一供水車間的其中一路供水用戶的用水量較小,其總需求量不到水泵額定容量的三分之一。運(yùn)行時檔板開度很低，在運(yùn)行時泵壓較高，不但是電能浪費(fèi)較大。同時用檔板調(diào)節(jié)時，由于其開度與流量的非線性特性，往往一個很小角度的調(diào)節(jié)，其流量就發(fā)生很大的變化。在北京燕化公司動力事業(yè)部一供水車間附近，有一個小流量水渠，其地表流量與用量較小的用戶終端的使用量相近。在2004年，北京水務(wù)局從北京水資源的充分利用出發(fā)，要求北京燕化公司將這個小流量地表水利用上，以優(yōu)化水網(wǎng)的資源調(diào)配。但是實(shí)際的供水調(diào)配時，由于其小流量地表水流量與用量較小的用戶終端的使用量相近，

30、而泵的容量較大，用檔板調(diào)節(jié)時，不是供水量不足，就是將小流量地表水抽干，無法對其進(jìn)行利用。為充分利用珍貴的水資源和電力資源，北京燕化公司動力事業(yè)部一供水車間對3號泵進(jìn)行調(diào)速改造，通過高壓變頻器能對轉(zhuǎn)速無級精密調(diào)節(jié)的功能，使大流的量3號泵能順利抽取小流量的地表水渠中的水滿足用戶終端要求而不出現(xiàn)抽空現(xiàn)象。2、  燕化公司一供水車間3號泵參數(shù)與改造方案簡介：（1）、燕化公司一供水車間3號取水泵參數(shù)：名稱：離心式清水泵          型號：24SA10A揚(yáng)程：39m   

31、                流量：2700 m3/h允許吸上真空高度：4.8 m     轉(zhuǎn)速：730 r/min功率：319KW                 配用功率：360KW生產(chǎn)日期：1975年5月   &

32、#160;    重量：4100Kg生產(chǎn)廠家：長沙水泵廠（2）、3號取水泵配套電動機(jī)參數(shù)：         名稱：異步電動機(jī)           型號：JS158-8         額定功率：380KW         

33、;   額定電壓：6000V         額定電流：47A              環(huán)境溫度：35         轉(zhuǎn)速：740 r/min            絕緣等級：

34、A         接法：星                    重量：4100 Kg         技術(shù)條件：OAG.510.004       序號：750259生產(chǎn)日期：1975年

35、6月生產(chǎn)廠家：湘潭電機(jī)廠（3）、北京燕化公司動力事業(yè)部一供水車間3號泵取水網(wǎng)簡介：   在北京的頤和園水系中，有一路從燕山下來的小流量天然水道，其流量較小，平均僅在1000 m3/h左右，但是其水質(zhì)較好，在匯入總水系前，其能作為優(yōu)質(zhì)水源而直接利用。   北京燕化公司動力事業(yè)部一供水車間3號泵的進(jìn)口管道經(jīng)過多管路的組合，即可以從主干渠中取水，宜可從小流量地表水渠取水，其形式如圖所示：  圖1   3號泵取水系統(tǒng)在圖中，用水終端的用水為880m3/h，小流量地表水的流量約為1000 m3/h。在用3號泵進(jìn)行小流量地表水取水的測試

36、中，用出口閥調(diào)節(jié)出水的流量，由于閥調(diào)節(jié)流量的精度較低，同時從取水到時供水的管路都較長，在達(dá)到時終端用水要求時，其輸出流量多出用水終端較多。隨著小流量地表水的早晚流量的變化,出現(xiàn)了將小流量地表水抽干的現(xiàn)象。經(jīng)過多次調(diào)節(jié)，由于精度不夠，不時出現(xiàn)用水終端供水不足，再就是小流量地表水抽干，并出現(xiàn)了幾次水泵打空，險些出現(xiàn)水錘事故。在這種情況下，只好放棄對小流量地表水的應(yīng)用。這樣不但是小流量的水資源白白的浪費(fèi)，而且由于從主干渠取水的管道比從小流量地表水要長出近一倍多，又浪費(fèi)了大量的電能，并占用了大量的管道資源。（4）、北京燕化公司動力事業(yè)部一供水車間3號泵調(diào)速改造方案：為充分利用水源資和節(jié)能增效，通過大量

37、的分析與調(diào)查，確定利用高壓變頻器對電機(jī)速度調(diào)節(jié)精度高，輸出力矩穩(wěn)定的特點(diǎn)，采用檔板全開運(yùn)行，在低轉(zhuǎn)速下能實(shí)現(xiàn)小流量，低泵壓的精細(xì)流量輸出。故北京燕化公司動力事業(yè)部確定用變頻調(diào)速的方案可以使額定流量為2700 m3/h的離心水泵穩(wěn)定輸出880m3/h的水量，達(dá)到利用小流量地表水為小水量用戶供水的目標(biāo)。北京市水務(wù)局于2004年12月份投資采用哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的高壓變頻調(diào)速裝置對3號泵進(jìn)行改造。1、 變頻調(diào)速節(jié)能的原理分析：（1）、離心泵負(fù)載的相似理論離心泵的流量，運(yùn)行壓力，吸收軸功率這三個基本參數(shù)與轉(zhuǎn)速間的運(yùn)算公司極其復(fù)雜，同時離心泵類負(fù)荷隨環(huán)境變化參數(shù)也隨之變化，在工程一般根據(jù)離心

38、泵的運(yùn)行曲線，進(jìn)行大致的參數(shù)運(yùn)算，稱之為離心泵類負(fù)載的相似理論：Q / Q0 = n / n0H / H0 = ( n / n0  )2( / 0 )N / N0 = ( n / n0  )3( / 0 )式中： Q -  離心泵流量 H -  離心泵全壓 n -  離心泵轉(zhuǎn)速 - 介質(zhì)密度  N -  軸功率離心泵流量Q與電機(jī)轉(zhuǎn)速n成正比。（Qn）離心泵壓力H與電機(jī)轉(zhuǎn)速n的平方成正比。（Hn2）離心泵軸功率N與電機(jī)轉(zhuǎn)速n的立方成正比。（Nn3）（2）、離心泵在額定工況下運(yùn)行的特性曲線   圖2 離心泵特

39、性曲線（=90º） HQ曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速為恒定時，表示離心泵壓力與流量間的關(guān)系特性。NQ曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速為恒定時，表示離心泵軸功率與流量間的關(guān)系特性。Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速為恒定時，表示離心泵的效率特性。從中可以看出，離心泵的軸功率和離心泵壓力相交處即為效率最高點(diǎn)。（3）、電動機(jī)容量的計算：其中：P    離心泵電動機(jī)所需的輸出軸功率（kW）；Q   離心泵流量（m3/s）；H   離心泵壓力（kg/m2）；傳動裝置的效率；直接傳動為1.0，皮帶傳動為0.90.98,齒輪傳動為0.960.98。離心泵的效率；102 由k

40、gm/s變換為kW的單位變換系數(shù)；（4）、通過改變離心泵的管網(wǎng)特性曲線來實(shí)現(xiàn)對離心泵的介質(zhì)流量的調(diào)節(jié)通常的辦法是通過調(diào)節(jié)擋板的開關(guān)程度來實(shí)現(xiàn)的，圖3、不同管網(wǎng)的特性曲線離心泵流量的特性曲線如圖所示。離心泵檔板開度一定時，離心泵在管網(wǎng)特性曲線R1工作時，工況點(diǎn)為M1。離心泵擋板關(guān)小，管網(wǎng)特性曲線變?yōu)镽2，工況點(diǎn)移至M2。離心泵擋板再關(guān)小，管網(wǎng)特性曲線變?yōu)镽3，工況點(diǎn)移至M3。從上面的曲線分析，通過調(diào)節(jié)離心泵檔板的開度，管網(wǎng)的特性參數(shù)將發(fā)生改變，輸出流量發(fā)生變化，這樣就達(dá)到了在定速運(yùn)行時調(diào)節(jié)離心泵輸出流量的目標(biāo)。在調(diào)節(jié)離心泵流量的過程中，離心泵的性能曲線（HQ曲線）不變，工況點(diǎn)沿著離心泵的性能曲線

41、（HQ曲線）由M1移到M2，特性曲線由R1變?yōu)镽2，風(fēng)機(jī)輸出流量由Q1變?yōu)镼2。這時離心泵隨著輸出流量的減少，離心泵的壓力相應(yīng)上升。這種調(diào)節(jié)流量方法簡單，操作容易。但是在流量減少的同時，離心泵壓力同時上升，而經(jīng)過檔板后的運(yùn)行壓力卻又很低，這樣使大量的軸功率消耗在離心泵體的內(nèi)部壓力的無效損耗上，不但浪費(fèi)了大量的能源，同時由于泵體內(nèi)壓力較大，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的損害也較大。（5）、通過改變離心泵的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)對離心泵的流量調(diào)節(jié)   在離心泵的管網(wǎng)特性不變情況下，改變離心泵的轉(zhuǎn)速，使離心泵的特性曲線（HQ曲線）平行移動，工況點(diǎn)將沿著管網(wǎng)特性曲線移動，達(dá)到調(diào)節(jié)離心泵流量的目的。圖4、離心泵在

42、不同轉(zhuǎn)速時的特性曲線當(dāng)離心泵轉(zhuǎn)速為n1時，離心泵的壓力-流量曲線與管網(wǎng)特性曲線R相交于M1點(diǎn)。當(dāng)離心泵轉(zhuǎn)速為n2時，離心泵的壓力-流量曲線與管網(wǎng)特性曲線R相交于M2點(diǎn)。當(dāng)離心泵轉(zhuǎn)速降低，流量降低的同時，離心泵的壓力也同時隨之降低，這樣，在調(diào)低流量的同時，離心泵內(nèi)部壓力也隨之下降，具有極好的節(jié)電效果。這種方法不必對離心泵本身進(jìn)行改造，轉(zhuǎn)速由外部調(diào)節(jié)，離心泵檔板可處于最大點(diǎn)保持不變，并能實(shí)現(xiàn)無極線性調(diào)節(jié)流量。（6）、采用改變離心泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量與采用改變離心泵檔板調(diào)節(jié)流量消耗功率的差值采用改變離心泵轉(zhuǎn)速和改變管網(wǎng)特性進(jìn)行離心泵輸出流量的調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)相同流量的時候，其離心泵的特性曲線（HQ曲線）變化不

43、同，二種調(diào)節(jié)方法的運(yùn)行工況點(diǎn)也不同其運(yùn)行的對比圖如下圖5、離心泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與檔板調(diào)節(jié)的特性曲線對比在額定流量Q1時：離心泵檔板為額定開度，其管網(wǎng)特性曲線為R1，離心泵轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，其特性曲線為n1，此時離心泵處于額定出力的狀態(tài)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和檔板調(diào)節(jié)的工況點(diǎn)重合，處于M1點(diǎn)，此時兩種調(diào)節(jié)方式的消耗軸功率是相同的。在運(yùn)行中需輸出流量Q2時調(diào)速運(yùn)行離心泵消耗軸功率：調(diào)節(jié)離心泵轉(zhuǎn)速將流量調(diào)為Q2，這時離心泵的特性曲線（HQ曲線）平行下移，工況點(diǎn)處于M2點(diǎn)，離心泵壓力變?yōu)镠2。其消耗的軸功率為 ：   在運(yùn)行中需輸出流量Q2用檔板調(diào)節(jié)流量時離心泵消耗軸功率：調(diào)節(jié)離心泵檔板改變管網(wǎng)特性，

44、將流量調(diào)為Q2，這時離心泵的特性曲線（HQ曲線）不變，管網(wǎng)特性曲線由R1變化到R2，與n1時的離心泵特性曲線相交于M3，此時離心泵為Q2，壓力為Hf，在曲線上看出，HfH1，雖然流量下降了，但是壓力卻上升了，其消耗的軸功率為用速度調(diào)節(jié)流量時壓力的變化 H2 = H1( n / n0  )2( / 0 )用檔板調(diào)節(jié)流量時壓力的變化Hf H1 檔板調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)消耗軸功率的差值：由于在運(yùn)行時，用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量時， H2 << H1,在工程計算中定義：       Hf H1 檔板調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)消耗軸功率的差值：

45、0; 將 H2 = H1( n / n0  )2( / 0 )與Hf H1 代入上式可得：      P P3 1 - ( n / n0  )2( / 0 )從而得出用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量比用檔板調(diào)節(jié)流量要節(jié)約按轉(zhuǎn)速變化的平方系數(shù)的能量。 1、    高壓變頻器的工作原理：（1）高壓變頻器的構(gòu)成：多電平單元串聯(lián)高壓變頻器是由十八個相同的單元模塊構(gòu)成，每六個模塊為一組，分別對應(yīng)高壓回路的三相，單元供電由移相變壓器進(jìn)行供電，原理圖如下： 圖6 高壓變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（2）功率單元構(gòu)成：功率

46、單元是一種單相橋式變換器，由輸入切分變壓器的副邊繞組供電。經(jīng)整流、濾波后由4個IGBT以PWM方法進(jìn)行控制，產(chǎn)生設(shè)定的頻率波形。變頻器中所有的功率單元，電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同，實(shí)行模塊化的設(shè)計。其控制通過光纖發(fā)送。原理框圖如下所示：圖7  功率單元原理框圖來自主控制器的控制光信號，經(jīng)光/電轉(zhuǎn)換，送到控制信號處理器，由控制電路處理器接收到相應(yīng)的指令后，發(fā)出相應(yīng)設(shè)的IGBT的驅(qū)動信號，驅(qū)動電路接到相應(yīng)的驅(qū)動信號后，發(fā)出相應(yīng)的驅(qū)動電壓送到IGBT控制極，操作IGBT關(guān)斷和開通，輸出相應(yīng)波形。功率單元中的狀態(tài)信息將被收集到應(yīng)答信號電路中進(jìn)行處理，集中后經(jīng)電/光轉(zhuǎn)換器變換，以光信號向主控制器發(fā)送。

47、（3）、高壓變頻器運(yùn)行原理：    高壓變頻器的每個功率單元相當(dāng)于一個三電平的二相輸出的低壓變頻器，通過疊加成為高壓三相交流電，以6KV變頻器為例，論述：6KV輸出電壓的變頻器，每相有6個功率單元相串聯(lián)。單元的輸入電壓為三相600V，輸出則為單相577V，單元相互串聯(lián)疊加后可輸出相電壓3464V。當(dāng)變頻器輸出頻率為50HZ時，相電壓為13階梯波，如下圖所示。圖中UA1 UA6分別為A相6個功率單元的輸出電壓，疊加后為變頻器A相輸出電壓UA0。圖中顯示出了生成PWM控制信號時所采用A相參考電壓UAr，可以看出UA0很好地逼近UAr。UAF為A相輸出電壓中的基波成分。

48、圖8 相電壓回路疊加波形    由于變頻器中點(diǎn)與電動機(jī)中性點(diǎn)不連接，變頻器輸出實(shí)際上為線電壓，由A相和B相輸出電壓產(chǎn)生的UAB輸出線電壓可達(dá)6000V，為25階梯波。如下圖所示，為輸出的線電壓和相電壓的階梯波形，UAB不僅具有正弦波形而且臺階數(shù)也成倍增加，因而諧波成分及dV/dt均較小。圖9 線電回路疊加波形（4）、多電平單元串聯(lián)疊加型變頻器的三相波形輸出質(zhì)量：    高壓變頻器在運(yùn)行后，將輸入的工頻的三相高壓交流電轉(zhuǎn)化為可以進(jìn)行頻率可調(diào)節(jié)的三相交流電，其電壓和頻率按照V/F的設(shè)定進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，保持電機(jī)在不同的頻率下運(yùn)行，而定子磁心

49、中的主磁通保持在額定水準(zhǔn)，提高電機(jī)的轉(zhuǎn)換效率，在下圖中是在現(xiàn)場運(yùn)行時，經(jīng)過PT采集的電動機(jī)三相輸入波形：圖5 電動機(jī)入電壓波形多重疊加應(yīng)用，高壓變頻器輸出電壓的諧波含量很低，已達(dá)到常規(guī)供電電壓允許的諧波含量，同時輸出電壓的dV/dt較小，不會增加電機(jī)繞組的應(yīng)力，可以向普通標(biāo)準(zhǔn)型交流電動機(jī)供電，不需要降容或加輸出濾波電抗器，保證了高壓設(shè)備的通用性。1、    高壓變頻器在3號泵上的應(yīng)用與效果：（1）、高變頻器安裝運(yùn)行：燕化公司動力事業(yè)部一供水車間3號水泵原來采用工頻運(yùn)行，閥門調(diào)節(jié)方式控制流量，不能滿足生產(chǎn)工藝要求，又浪費(fèi)了大量的電能。為此北京市水務(wù)局于2004年12

50、月份投資采用哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的高壓變頻調(diào)速裝置對3號泵進(jìn)行改造。該裝置采用單元串聯(lián)式多重疊加型直接高高變頻器，帶自動旁路柜，就地，遠(yuǎn)控均為彩色液晶觸摸屏控制，預(yù)留DCS控制和閉環(huán)控制功能。并于2005年1月4日正式投入運(yùn)行。經(jīng)過半年的餓考核，哈爾濱九洲電氣股份有限公司所生產(chǎn)的高壓變頻調(diào)速裝置運(yùn)行穩(wěn)定，性能良好，即滿足了生產(chǎn)工藝的要求，又具有顯著的節(jié)能效果。（2）、現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)：名稱：離心式清水泵          型號：24SA10A揚(yáng)程：39m    

51、;               流量：2700 m3/h允許吸上真空高度：4.8 m     轉(zhuǎn)速：730 r/min功率：319KW                 配用功率：360KW生產(chǎn)日期：1975年5月    

52、    重量：4100Kg生產(chǎn)廠家：長沙水泵廠名稱：異步電動機(jī)           型號：JS158-8         額定功率：380KW            額定電壓：6000V        

53、; 額定電流：47A              環(huán)境溫度：35         轉(zhuǎn)速：740 r/min            絕緣等級：A         接法：星   

54、;                 重量：4100 Kg         技術(shù)條件：OAG.510.004       序號：750259生產(chǎn)日期：1975年6月生產(chǎn)廠家：湘潭電機(jī)廠名稱：高壓大功率變頻調(diào)速裝置型號：JZHICON-IA-06/50      額定輸入電壓：6000V額定輸出電壓：6000V         額定輸出頻率：50HZ額定輸出功率：500KW