高压变频器在泵站的应用

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科 技 论 坛
高压变频器在泵站的应用
郝 永 海
ห้องสมุดไป่ตู้
（ 龙煤鹤 岗分公 司， 黑龙江 鹤 岗 １ ５ ４ １ ｏ ｏ ） 摘 要： 结合 实际， 分析 了高压变频 器在泵站的应 用。 关键词 ： 高压 变频器 ； 改造方案 ； 运行
１ 概 述 率模 块 引 起 的谐 波 电 Ｈ ， 鹤 岗诚基水电热力有 限责任公司水源车间现运行 的红旗泵站 、 流 ，大大改善网侧的电 地线 细鳞 河泵站 、 富力泵站三个泵站 ， 担负着鹤 岗市 区 ７ ０ ％的生产和人 流波形 ，不用更换原来 民生 活用水 ，现供水 量为 ５ ． ５万吨 ／日左右 。富力泵站位于市区南 的电机和电缆 ，完全适 部， 为二 级加 压泵站直接面对用户 ， 为满足用户要求泵站 的供 水压 合 旧设备的改造 。 ／ 力不 可低于 ０ ． ７ ６ Ｍｐ ａ ， 由于直接面对用户供水量变化大其波动 区间 ４高 压 变频 器 的运 、 为５ ０ ０ — １ ｌ Ｏ Ｏ ｍ ３ ／ ｈ ， 而且这条地 下铸铁 管线 已运行有 ２ Ｏ多年 ， 最高承 行 情况 Ｑ 压能力为 ０ ． ８ Ｍｐ ａ ，这样要求富力泵站要保证管道压力在 ０ ． ７ ６ Ｍ ｐ ａ ２ ０ ０ ８年 ５月 ２ ２ １ ３ ０ Ｑ 恒定运行 ； 红旗泵站为细鳞河泵站 的二级加压泵 站 ， 这 两个泵站现 北京利德华福生产 的三 运行 的水泵都 为 ２ ０ ｓ ｈ 一 ６型 ， 额定 流量为 ２ ０ １ ６ ｍ ３ ／ ｈ ， 而用户 的需水 台高 压变 频器 到货 ， 在 量为 １ ５ ０ ０ — ２ ０ ０ ０ ｍ ３ ／ ｈ之间 ， 由于供水量差异较大 ， 需要调节 阀门开 公司领导 的关怀和水源 度或倒开大小水泵来控制供水 量。这样水泵频繁启停带来的冲击 ， 车间领导及职工的共同努力下 ， 经过两个月 的时间完成 了对富力泵 引起 电机 、 水泵 、 阀门故障率增加 ， 维修 费用 加大 ， 同时对 管网也有 站 ３ 样机组 （ ６ Ｋ Ｖ ／ ３ ５ ５ Ｋ Ｗ） 、 红旗泵 站 ２ ＃机组 （ ６ Ｋ Ｖ ／ ８ ０ ０ Ｋ Ｗ） 、 细鳞河 很大冲击 。采用传统调节阀门开度控制流量和压力 的方式 ， 造成大 泵站 ２ ＃机组 （ ６ Ｋ ｖ ， ８ ０ ０ Ｋ ｗ） 高压变频器 的安装和调试任 务 ， 并 分别 量能源浪费。为确保泵站的安 全运行 和节约 电能 ， 水 源车间对这三 于 ６月 ２ ５日、 ７月 １ ７日、 ７月 ３ ０日正式投入运行。 改 造后 由高压变 个泵站的技术改造势在必行 。 频器控制 电机的运行 ， 运行情况如下 ： ２变频改造方案 的初步计算 ４ ． １ 闭环控制恒压供水 ， 减轻职工的劳动强度。富力泵 站安装变 般情况下 ， 泵都 在额定工作条件下 ， 按最佳工作 条件设计操 频调速装置后 ３ ＃泵完全处于一种 自动运行状态 ，变频器可根据设 作 。如图 １ 所示为泵的典型的工作 曲线 ， Ａ Ｂ是泵 的性能 曲线 ， 与额 定的压力值 （ ０ ． ７ ６ Ｍｐ ａ ） 自动调节水泵转数 ， 实现恒压供水。 ４ ． ２启动水泵时减少 了对管道 、 水泵 、 闸阀的冲击 。启动水泵时 ， 定系统压力 曲线 Ｏ Ｂ相匹配 ， 在 Ｂ点可以得到额定 压力下 的额定 流 量， 在该点泵有最高 的效率 ， 关闭 阀门可控制流量 ， 当流量减小 时 ， 水泵 的转数从零逐渐增加 ， 水泵 的出口压力也从零 逐渐增加 ， 避免 泵分别工作在 Ｐ 、 Ｑ、 Ｒ、 Ｓ点 ， 此 时泵需要在很高的压差下工作 ， 因此 了像 以往启动水泵 时 ，水泵 出 口压力 瞬间达到水泵 的额 定出 口压 泵 的能量输出 比实 际系统需要多得 多 ， 多余的能量在阀上表现为热 力 ， 而造成的对管道 、 水泵 、 闸阀的冲击 。 量损耗 ， 并被液体流动时带走 。 调节泵出 口阀开度来减小流量 ， 能量 ４ ． ３可 以频繁启动电机 ， 避免 了对电 网的 冲击 。启动 电机时 ， 电 损 失 相 当大 。 机的 电压逐渐增加 ， 运行 电流也逐渐增加。避免了像 以往 电机在全 利用变频器调速 ， 可使 电动机驱动泵变 速运行 ， 泵的特性 曲线 压状态下启 动时， 电机启动 电流大而造成对 电机和电网的 冲击。 与系统在 任何 流量下的需要相匹配 ， 流量与 电机转速成正 比， 产 生 ４ ． ４实现 了无级调速 ， 降低 了设备 的维修量 ， 延长 了设备的使用 的压 寿命 。 ３方 案 确 定 ４ ． ５红旗泵站 、 细鳞河泵站在满载运行 的情况下 ， 变频运行 比偶 水 电热力公 司领导对水源车间泵站运行 的节 能问题非常关注 ， 合器运行 可多供水量 ２ ０ ０吨 ／ 小时 ；富力泵站 在满载运行 的情况 从泵站 的大小泵匹配运行到 由液力偶合器拖动水 泵 ， 都是在公司领 下 ， 变频运行 比偶合器运行可多供水量 １ ０ ０吨 ／ 小 时 导 的指导下进行的。 现公司领导了解 到高压变频调速技术 已在国内 ４ ． ６高压变频器具有完善 、 灵敏 的故障检测 、 诊断 、 报警 、 跳 闸等 保 证 电机 水 泵始 终 安 全 运 行 。 普遍 得到应用并运行可靠 的情况下 ，责令水 源车间将现运行 的红 功 能 ， 旗、 细鳞河 、 富力三个泵站 的电机改 由变频调速装置控制 ， 以达到节 ５三 台高 压 变 频器 全 年 可 节 电 ： （ ８ ． ３ ６ 万千瓦时 ＋ ５ ． ９万 千 瓦 时 ） ×１ ２ 月 ＝ １ ７ １ ． １ ２万 千瓦 时 能 和安 全 运 行 的 目的 。 水源车间领导和相关 的技术人员通过查阅书籍 、 网上查找有关 每千瓦时按 ０ ． ５元计算全年可节资 ： １ ７ １ ． １ ２万 千 瓦 时 ×０ ． ５ 元， 千瓦时 ＝ ８ ５ ． ５ ６ 万元 变频器的应用案例 和到 已应用 高压变 频器的鹤岗市热 电厂 与其 技 术人员进行探讨 ， 了解到北 京利德华福生产 的高压变频器 已是一项 此项 目取得 了良好的经济效益和社会效益 。 ６结论 成熟的高科技产 品， 它不仅可 以调节 电机 的转速实现节 能 ， 还可 以 变频器正式投产 以来 至今 ， 为泵站正常供水提供 了强有利 的保 通过 内置 的 Ｐ Ｌ Ｃ实现 自动控制水泵 的转速达到恒压供水的 目的， 水 源车间从北京利德华福 电气有限公司购进三 台高压变频调速装置。 障。 Ｈ Ａ Ｒ Ｓ Ｖ Ｅ Ｒ Ｔ — Ａ变频器具有免维护的特点 ， 只需每个月更换柜门 红 旗 、细 鳞 河 泵 站 各 选 用 一 台 Ｈ Ａ Ｒ Ｓ Ｖ Ｅ Ｒ Ｔ — Ａ ０ ６ ／ １ ０ ０ 上的滤 网。变频器的应用 降低 了系统对管路 密封性能 的破坏 ， 延长 同时维护量 减小很多 ， 提高了系统 的 自动化程度 ， 节 （ ６ Ｋ Ｖ ／ ８ ０ ０ Ｋ Ｗ） 带手动一拖二旁路 的变频器 。变频器 由移相变压 器 、 了设备 的使用 ， 功率单元 和控制器组成。它采用直接“ 高 一高” 形式 ， ６ Ｋ Ｖ系列有 １ ５ 约了大量 电能和水资源， 切 实响应了国家节能降耗的号召。 个功率单元 ， 单元 串联多 电平拓扑结构 ， 每相 由 ５个 功率单元 串联 而成 ， 每个功率单元可 以互换 ， 功率单元为基本 的交 一直 一交逆变 电路 ，整流侧为 二极管三 相全桥 ，通过对 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ逆变桥 进行正 弦 Ｐ ＷＭ控制 ， 可得到单相交流输出。功率单元输人侧由移相变压器供 电 ，输 出侧 由每个单元 的 Ｕ、 Ｖ输 出端子相互 串接而成 星型接法 给 电机供 电。经过多级移相叠加的整流方式 ， 消除 了大部分 由独立功