工頻水泵變頻器改造節(jié)能方案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上天津新開河水廠1#工頻水泵改造變頻項(xiàng)目節(jié)能技術(shù)方案日 期：2011年9月目 錄1、概述1.1供貨商簡(jiǎn)介總部所在地，銷售及服務(wù)中心 研發(fā)、生產(chǎn)及測(cè)試中心北京海淀區(qū)上地科技園嘉華大廈 北京房山區(qū)工業(yè)園欣博通基地辦公面積1500平方米 占地面積27000平方米北京欣博通能科傳動(dòng)技術(shù)股份有限公司（Nancal），成立于1994年，是資深的工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域高端工業(yè)技術(shù)服務(wù)公司。多年來業(yè)精于勤而專于心，擁有臻于完美的技術(shù)研發(fā)、方案創(chuàng)新和技術(shù)服務(wù)體系；始終以客戶需求為導(dǎo)向，以提升客戶價(jià)值為己任，全方位拓展研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、集成業(yè)務(wù)，為客戶提供最優(yōu)質(zhì)的一體化傳動(dòng)解決方案和一站式技術(shù)工程服

2、務(wù)。Nancal是一家工業(yè)傳動(dòng)及電氣節(jié)能整體解決方案的創(chuàng)新型提供商。公司以技術(shù)創(chuàng)新為發(fā)展之基，引進(jìn)當(dāng)今世界電力電子的最新控制技術(shù)和理念，廣泛吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，研制開發(fā)出多種單元電控產(chǎn)品（包含NANCAL軟起動(dòng)、防爆軟起、防爆變頻、智能通訊、智能照明）和大型電控解決方案；公司以科學(xué)管理為發(fā)展之本，在研發(fā)、生產(chǎn)、電氣控制設(shè)計(jì)、模塊優(yōu)化組合、功效檢測(cè)試驗(yàn)、產(chǎn)品銷售執(zhí)行、售后技術(shù)服務(wù)等各環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化和運(yùn)營(yíng)規(guī)范化，并通過了國(guó)際ISO9001:2000質(zhì)量管理體系認(rèn)證；公司以專業(yè)服務(wù)為發(fā)展之舵，了解需求，貼身服務(wù)，成功破解了電網(wǎng)凈化、無功補(bǔ)償、照明節(jié)能、大型負(fù)載啟動(dòng)、變頻節(jié)能、鉆機(jī)電控、新能源電

3、動(dòng)汽車充電等領(lǐng)域難題，為石油化工、冶金、礦業(yè)、航空、電力、市政、交通等行業(yè)量身定制特種解決方案，積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；獲得用戶一致贊譽(yù)和好評(píng)?！癗ancal”已成為市場(chǎng)高度認(rèn)可的優(yōu)質(zhì)電氣技術(shù)服務(wù)品牌。 欣然見信，博物通達(dá)，欣博通愿為您締造價(jià)值，激揚(yáng)未來。1.2改造項(xiàng)目簡(jiǎn)介天津新開河水廠為天津市三大水廠之一，日供水能力100萬噸，送水泵房一期工程配備1000KW/6KV水泵8臺(tái)，630KW/6KV水泵2臺(tái)，其中兩臺(tái)1000KW/6KV水泵采用串級(jí)調(diào)速，其余水泵接工頻電網(wǎng)定速工作。二期工程配備1650KW/6KV水泵4臺(tái)，其中兩臺(tái)采用采用ABB公司的變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速，另兩臺(tái)定速工作?，F(xiàn)改造1臺(tái)6

4、KV1000KW水泵，對(duì)其增加變頻控制。以滿足在不同時(shí)間水壓的不同需求：用水高峰期水壓達(dá)到39m，用水低谷期水壓達(dá)到27m。同時(shí)解決啟動(dòng)水泵時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)水泵、電機(jī)、水管的保護(hù)。1.3高壓變頻器具有以下特點(diǎn)：l 優(yōu)良的調(diào)速性能，可完全滿足生產(chǎn)工藝要求；l 良好的節(jié)能效果，可提高系統(tǒng)運(yùn)行效率；l 實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，減小啟動(dòng)沖擊，降低維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；l 系統(tǒng)安全、可靠，確保水泵連續(xù)運(yùn)行；l 控制方便、靈活，自動(dòng)化水平高；l 輸入諧波含量小，不對(duì)電網(wǎng)造成污染；1.4高壓變頻器性能特性變頻器采用先進(jìn)的功率單元串聯(lián)疊波技術(shù)，空間矢量控制的正弦波PWM調(diào)制方法，新穎的全中文操作界面和高性能I

5、GBT功率器件，可靠性高、性能優(yōu)越、操作簡(jiǎn)便。可應(yīng)用于高壓交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載的調(diào)速、節(jié)能、軟啟動(dòng)和智能控制等多種場(chǎng)合。高質(zhì)量電源輸入：輸入側(cè)隔離變壓器二次線圈經(jīng)過移相，為功率單元提供電源。對(duì)于6.6kV而言相當(dāng)于30脈沖不可控整流輸入，消除了大部分由單個(gè)功率單元所引起的諧波電流，大大抑制了網(wǎng)側(cè)諧波（尤其是低次諧波）的產(chǎn)生。變頻器引起的電網(wǎng)諧波電壓和諧波電流含量滿足IEEE 519-1992和GB/T14549-93電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波對(duì)諧波含量最嚴(yán)格要求，無需安裝輸入濾波器并保護(hù)周邊設(shè)備免受諧波干擾。正常調(diào)速范圍內(nèi)功率因數(shù)大于0.96。無需功率因數(shù)補(bǔ)償電容，減少無功輸入，降低供電

6、容量。完美的輸出性能：?jiǎn)卧}寬調(diào)制疊波輸出， 6 kV系列每相5個(gè)單元，大大削弱了輸出諧波含量，輸出波形幾近完美的正弦波。輸出電壓波形 輸出電流波形友好的用戶界面：變頻器采用中文LCD顯示，面板輕觸按鈕直接操作，更適合國(guó)人使用習(xí)慣。² 全中文文字表述，易學(xué)易用² 大屏幕顯示，可對(duì)多組參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，沒有煩瑣的參數(shù)代碼號(hào)，參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確、直觀、便捷² 運(yùn)行參數(shù)同屏顯示，一覽無余² 狀態(tài)顯示² 可記錄保存多達(dá)十個(gè)歷次故障其他特性：² 高可靠性² 高效率，額定工況下，系統(tǒng)總效率高達(dá)96%以上，其中變頻部分效率大于98%² 功

7、率單元模塊化結(jié)構(gòu)，可以互換，維護(hù)簡(jiǎn)單² 限流功能² 飛車啟動(dòng)功能² 輸出電壓自動(dòng)調(diào)整² 寬廣的輸入電壓范圍，更適合國(guó)內(nèi)電網(wǎng)條件² 功率單元光纖通訊控制，完全電氣隔離² 內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行² 隔離RS485接口，采用MODBUS通訊規(guī)約² 具有本地、遠(yuǎn)程、上位三種控制方式² 全面的故障監(jiān)測(cè)電路、及時(shí)的故障報(bào)警保護(hù)和準(zhǔn)確的故障記錄保存2、使用變頻調(diào)速系統(tǒng)后優(yōu)點(diǎn)2.1 針對(duì)城市水管網(wǎng)需求，實(shí)時(shí)調(diào)整白天用水高峰期水壓要求較高，達(dá)到39m，晚上用水低谷期水壓要求較低，低到27m。如果使用恒速水泵不能實(shí)

8、現(xiàn)此功能。增加變頻器后能夠?qū)崿F(xiàn)城市水管網(wǎng)要求，變頻水泵做小范圍水壓調(diào)整，其它恒速水泵做較大水壓調(diào)整使用。2.2提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)原電機(jī)直接由水電機(jī)組驅(qū)動(dòng)時(shí)，滿載時(shí)功率因數(shù)為0.80.9，實(shí)際運(yùn)行功率因數(shù)遠(yuǎn)低于額定值。采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)可提高到0.95以上，大大的減少無功功率的吸收，進(jìn)一步節(jié)約上游設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。2.3降低設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用采用變頻調(diào)節(jié)后，通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能；轉(zhuǎn)速降低，主設(shè)備及相應(yīng)輔助設(shè)備如軸承等磨損較前減輕，維護(hù)周期、設(shè)備運(yùn)行壽命延長(zhǎng)；在使用變頻器過程中，只需定期對(duì)變頻器除塵，不用停機(jī)，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。從實(shí)際改造情況看，采用變頻調(diào)速后，運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)

9、用大大降低。采用變頻調(diào)節(jié)后，減少了水泵電機(jī)的磨損，維護(hù)工作量降低，檢修費(fèi)用下降。2.4軟啟軟停功能采用高壓變頻改造后，電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟軟停，啟動(dòng)電流不超過電機(jī)額定電流的1.2倍，對(duì)電網(wǎng)無任何沖擊，明顯改善了設(shè)備的啟動(dòng)性能，延長(zhǎng)了電機(jī)使用壽命。在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，電機(jī)可保證運(yùn)行平穩(wěn)，損耗減小，溫升正常，無任何附加的異常振動(dòng)和噪音?？蓪?duì)電機(jī)電流、功率因素進(jìn)行監(jiān)視，控制電動(dòng)機(jī)端電壓變化，使其在欠載或空載的情況下調(diào)整電動(dòng)機(jī)上的電壓，使其產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到節(jié)能的效果。2.5增強(qiáng)電機(jī)的保護(hù)功能與原來舊系統(tǒng)相比較，變頻器具有過流、過載、電壓、缺相、溫升等多項(xiàng)保護(hù)功能，更完善地保護(hù)了電機(jī)。過流保護(hù)：為了防止過

10、電流，變頻器設(shè)置過電流保護(hù)電路。當(dāng)電流超過某一數(shù)值時(shí)，變頻器通過自關(guān)斷電力半導(dǎo)體器件切斷輸出電流，或者調(diào)整水泵電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，減小變頻器的輸出電流，從而達(dá)到保護(hù)電機(jī)的作用。過載保護(hù)：變頻器在系統(tǒng)軟件中設(shè)置了電子熱繼電器保護(hù)，具有反時(shí)限保護(hù)功能。其原理是對(duì)逆變器的輸出電流在一定時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行積分處理，積分值反映電機(jī)發(fā)熱的累積效應(yīng)。當(dāng)積分值超過一定值后，逆變器的保護(hù)功能開始發(fā)揮作用。電壓保護(hù)：當(dāng)電源電壓突然升高，或者電動(dòng)機(jī)降速時(shí)，反饋能量來不及釋放，使電機(jī)的再生電流增加，主電路直流電壓超過過壓檢測(cè)值，形成再生電壓。所以變頻器具有過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)的功能。缺相保護(hù)：線路電源缺相時(shí)，會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流分量

11、，三相電流不均衡或過大，引起電動(dòng)機(jī)迅速燒毀。變頻器具有保障電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，使其在發(fā)生缺相運(yùn)行時(shí)能及時(shí)停止電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，避免造成電動(dòng)機(jī)燒毀事故。溫升保護(hù)：變頻器可以使電機(jī)的溫升不超過電機(jī)的額定值，從而達(dá)到保護(hù)的功能。失速保護(hù)：加速過程中的失速必然表現(xiàn)為過電流，變頻器通過過電流和過負(fù)荷保護(hù)實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)保護(hù)功能。減速過程中的失速有可能表現(xiàn)為過電流和直流母線過電壓，對(duì)于后者，可通過在調(diào)試過程中設(shè)定安全的減速時(shí)間來避免，如果出現(xiàn)萬一的情況，發(fā)生直流母線過電壓，變頻器保護(hù)電機(jī)停機(jī)。2.6實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化采用變頻改造后，系統(tǒng)運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便?？赏ㄟ^計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程給定水泵轉(zhuǎn)速等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)。2.7增強(qiáng)系統(tǒng)

12、運(yùn)行的可靠性高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)能有效地減小因大功率電機(jī)的啟動(dòng)對(duì)用電電網(wǎng)的沖擊，大功率的水泵電機(jī)，每次開啟都會(huì)對(duì)廠區(qū)電網(wǎng)有影響。通常定速水泵在啟動(dòng)時(shí)是額定運(yùn)行電流的67倍，這樣大的沖擊電流易引起掉閘事故，對(duì)電網(wǎng)造成威脅。特別是在電網(wǎng)回路中的電流已經(jīng)接近滿負(fù)荷時(shí)，如果需要再開泵，雖然開啟后總電流不超過滿負(fù)荷規(guī)定的要求，但是因?yàn)閱?dòng)電流太大，瞬間總電流將過額定要求，所以不能開泵，因此影響了正常的生產(chǎn)。如果使用了高壓變頻器后，水泵電機(jī)可以從0赫茲逐步上升至實(shí)際穩(wěn)定的運(yùn)行頻率，電機(jī)電流也能逐漸升高，電網(wǎng)所受的沖擊化解，從而提高了電網(wǎng)的安全運(yùn)行系數(shù)。適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力強(qiáng)，電壓工作范圍寬，電網(wǎng)電壓在-35%

13、+15%之間波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)均可正常運(yùn)行。2.8保護(hù)水管網(wǎng)的安全高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)保證管網(wǎng)中壓力的平滑過度，減少暴管的幾率。管網(wǎng)壓力也是水廠的一項(xiàng)重要指導(dǎo)生產(chǎn)指標(biāo)，壓力過高，不僅容易暴管，而且電耗也升高了；壓力過低，難以保證城市的正常用水。在各個(gè)時(shí)段對(duì)壓力要求也不一樣。原有水泵都為定速泵，只要水泵一開啟，便運(yùn)行在工頻狀態(tài)下，其頻率、電流都固定，全部采用定速泵的組合不一定能夠保證管網(wǎng)壓力正好在所要求的壓力值范圍內(nèi)，每當(dāng)管網(wǎng)用水需求變化時(shí)，壓力便明顯變化，必須調(diào)整車次，這樣做即不安全，也不經(jīng)濟(jì)，而且管網(wǎng)在調(diào)整車次的短時(shí)間內(nèi)，壓力變化較大，易發(fā)生暴管事故。而采用變頻泵，可以使壓力維持恒定，管網(wǎng)需求變化時(shí)，

14、靠調(diào)節(jié)變頻泵的頻率可以滿足用水需求。從而大大降低了管網(wǎng)的暴管次數(shù)。2.9 對(duì)水泵的保護(hù)減少水壓突然增減對(duì)水泵的沖擊，減少葉片及葉輪的磨損。3、項(xiàng)目改造方案3.1 主要設(shè)備目錄主設(shè)備電機(jī)參數(shù)：1. 泵參數(shù)：額定流量：揚(yáng)程45m時(shí)4865m/s,揚(yáng)程31m時(shí)7000m/s額定揚(yáng)程：40m最大揚(yáng)程：46、47泵的效率：62%現(xiàn)有流量控制方式：離心泵、啟?？刂普l落差3.88m2. 電機(jī)參數(shù)：6kv1000kw電機(jī)效率：80%3. 原有管道流量運(yùn)行時(shí)間分布額定流量下運(yùn)行時(shí)間90%流量下運(yùn)行時(shí)間 25%80%流量下運(yùn)行時(shí)間 50%70%流量下運(yùn)行時(shí)間 25%3.2變頻控制主回路設(shè)計(jì)變頻控制電機(jī)采用一拖一驅(qū)

15、動(dòng)，將原回路中增加變頻器。變頻控制的水泵電機(jī)一直在變頻的狀態(tài)運(yùn)行。變頻控制水泵電機(jī)電路回路圖如下： 變頻控制水泵電機(jī)電路回路圖為了保護(hù)變頻器，在變頻器與斷路器DL之間還有電氣聯(lián)鎖，聯(lián)鎖信號(hào)有：合閘閉鎖：將變頻器“合閘允許”信號(hào)，串聯(lián)于高壓開關(guān)合閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，變頻器故障或不就緒時(shí)，斷路器DL合閘不允許。故障分閘：將變頻器“高壓分?jǐn)唷毙盘?hào)與旁路柜“變頻投入”信號(hào)串聯(lián)后，并聯(lián)于高壓開關(guān)分閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入。變頻器控制水泵電機(jī)是通過檢測(cè)管道壓力，直接反饋給變頻器調(diào)整變頻器輸出頻率，從而調(diào)節(jié)流量。1、啟動(dòng)信號(hào)：?jiǎn)?dòng)變頻器運(yùn)行調(diào)整流量。2、壓力設(shè)定

16、：設(shè)定管道所需的壓力和量程。3、壓力反饋：壓力傳感器檢測(cè)管道的壓力反饋給變頻器做自動(dòng)調(diào)節(jié)，使實(shí)際壓力等于設(shè)定壓力。3.3變頻裝置說明高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)外形及布局要求高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)外形尺寸長(zhǎng)*高*深 =5555×2400×1410(mm) 變頻器在正面操作，二次接線室在背面。為了保證操作、維護(hù)的方便性和通風(fēng)散熱效果，變頻器正面距墻距離不小于1.5米，背面和頂部距墻距離不小于1米。高壓變頻器安裝圖（側(cè)面）變頻器安裝在10#(1600kW及以上變頻器，使用16#槽鋼)焊接的底座上，通過點(diǎn)焊方式將其固定在安裝槽鋼上，槽鋼需可靠接地，接地電阻不得大于4。4、節(jié)能分析自來水廠的輸水、供

17、水是通過水泵的提升來實(shí)現(xiàn)。據(jù)網(wǎng)上數(shù)據(jù)顯示水廠的電費(fèi)占制水成本的35%50%。因此，控制水泵的運(yùn)行方式可以達(dá)到節(jié)能的目的。采用泵的變頻調(diào)速調(diào)節(jié)流量可實(shí)現(xiàn)工藝需求。變頻調(diào)速調(diào)節(jié)（1）理論公式 離心泵一般用曲線表示流量與揚(yáng)程，軸功率、效率等之間的關(guān)系。根據(jù)水泵特性，若改變水泵轉(zhuǎn)速時(shí)，有下列相似的關(guān)系： q1/q2=n1/n2 （1） h1/h2=(n1/n2)2 （2） n1/n2=(n1/n2)3 （3）它們表明了同一臺(tái)葉片泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，其它性能參數(shù)將按上述比例關(guān)系而變化，由此得到與原特性曲線平行的不同的特性曲線。（2）節(jié)能效果分析 圖3 節(jié)能圖解分析由圖3可知，當(dāng)一水泵設(shè)計(jì)的額定流量為q1，使q2能滿足工況要求，有以下方式：當(dāng)采用變頻調(diào)速控制時(shí)，可通過調(diào)整其頻率使電機(jī)轉(zhuǎn)速由n1調(diào)到n2，水泵q-h曲線下移到（q-h）曲線，這樣r1線與（q-h）曲線交于點(diǎn)b（q2，h3），點(diǎn)b即滿足了流量q2的需求，又使水泵的高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行，此時(shí)水泵揚(yáng)程降到h3，軸功率為n3。也就說，采用變頻調(diào)速控制時(shí)可節(jié)省能耗，n=n3-n2。通過以上分析，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)通過變頻調(diào)速方法，可大大節(jié)省能