變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用曹彬 湖南鐵合金有限責(zé)任公司機(jī)電分公司摘要：本文介紹了一起變頻器在工業(yè)水廠的應(yīng)用，提出了變頻器在改善水泵啟、停性能，節(jié)約電能等方面確實(shí)有一定的長(zhǎng)處，并談到了安裝方面的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：恒壓供水、變頻器、節(jié)電率1、 引言湖南鐵合金新水廠供應(yīng)集團(tuán)公司總負(fù)荷約10萬(wàn)KW的12臺(tái)鐵合金礦熱電爐的循環(huán)冷卻用水，泵房?jī)?nèi)裝有5臺(tái)水泵，其中4臺(tái)泵(24#)的電機(jī)功率為185KW，另一臺(tái)(1#)為75KW。原啟動(dòng)方式為定子串電阻降壓?jiǎn)?dòng)。正常情況下開(kāi)啟兩臺(tái)大泵和一臺(tái)小泵，但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了以下問(wèn)題：1.1由于電爐負(fù)荷變化大，易引起電壓波動(dòng)，曾造成交流接觸器失壓而使水泵停機(jī)。1.

2、2出口水壓波動(dòng)大，對(duì)管網(wǎng)造成沖擊，常使管道多處漏水；同時(shí)，電爐的水壓時(shí)高時(shí)低，冷卻效果不理想。1.3設(shè)備的維護(hù)量較大?；谝陨显?，和為了達(dá)到節(jié)能的目的，我們進(jìn)行了變頻器的改造項(xiàng)目。2系統(tǒng)原理分析 21我們采用的是恒壓供水系統(tǒng)，原理圖如下：智能調(diào)節(jié)變頻調(diào)速 水泵壓力變送器通過(guò)使用變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器，將壓力變送器的信號(hào)作為反饋信號(hào)，檢測(cè)管網(wǎng)中的實(shí)際壓力，變頻器根據(jù)壓力反饋信號(hào)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到管網(wǎng)壓力恒定。22該項(xiàng)目的原理框圖如下：圖一 設(shè)備原理框圖原有的工頻起動(dòng)裝置仍舊保留，只是在此基礎(chǔ)上增加兩臺(tái)變頻器柜。通過(guò)變頻器和刀閘分別控制兩組水泵電機(jī)(2#、3#水泵和4#、5#水泵)作工頻或

3、變頻運(yùn)行，1#泵則可靈活地進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。一號(hào)機(jī)組和二號(hào)機(jī)組可互為備用，也可兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)作變頻運(yùn)行。這樣使運(yùn)行方式相當(dāng)靈活，又方便了設(shè)備的檢修。23變頻器采用成都希望森蘭變頻器，專為風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)計(jì)，型號(hào)SB12S200。具有如下特點(diǎn)：2.3.1設(shè)計(jì)上運(yùn)用獨(dú)有的樹(shù)狀散熱器、開(kāi)關(guān)電源等多項(xiàng)專利技術(shù)，使機(jī)器性能更加優(yōu)越；2.3.2電路及工藝上采用多種防護(hù)技術(shù)和新元器件，顯著提高整機(jī)抗干擾能力；2.3.3精心設(shè)計(jì)的多路可編程功能輸出端子和繼電器輸出端子； 2.3.4面板增加電位器，實(shí)現(xiàn)輸出頻率的微調(diào)，更加方便用戶使用；2.3.5獨(dú)特的散熱設(shè)計(jì)，不僅顯著提高了散熱效果，而且便于散熱器和風(fēng)機(jī)的清洗、更換。2

4、.3.6 一拖多功能，即一臺(tái)變頻器可以控制最多四臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，滿足風(fēng)機(jī)/水泵等行業(yè)特性的需要；2.3.7專門(mén)設(shè)計(jì)的加泵延時(shí)和減泵延時(shí)功能，延緩電機(jī)起動(dòng)/停止時(shí)間，保證水壓穩(wěn)定；2.3.8頗具特色的休眠功能，既保護(hù)電機(jī)，延長(zhǎng)其壽命，又提高節(jié)能效果，而且消除了水錘效應(yīng)，減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊。 2.4基本接線圖如下： 圖二 變頻器接線圖說(shuō)明:R、S、T：電源進(jìn)線 U、V、W：負(fù)載輸出P1、P+：直流電抗器連接端子（不接電抗器時(shí)應(yīng)短接）VRF：模擬電壓（DC05V，或AC010V）信號(hào)輸入IRF：模擬電流（DC420mA）信號(hào)輸入VPF：電壓反饋信號(hào)輸入； IPF：電流反饋信號(hào)輸入FMA：模擬信號(hào)輸出，42

5、0mA一拖多控制端子1K1、1K2、2K1、2K2、3K1、3K2、4K1A1、B1、C1/A2、B2、C2：繼電器輸出端子，變頻器有設(shè)定的動(dòng)作時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn)A、B閉合，常閉觸點(diǎn)B、C斷開(kāi)，端子承受AC240V/1A或DC30V/1A。壓力傳感器設(shè)置二處：一處為水泵出口管道，另外一處是離此300米外的電爐冷卻水管道。通過(guò)這兩處水壓的對(duì)比，可以較好地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，以滿足爐臺(tái)的水壓需要。當(dāng)系統(tǒng)采用一拖多控制方式時(shí)，一拖多擴(kuò)展單元1K1輸出高電平信號(hào)，K12閉合，2號(hào)電機(jī)首先變頻起動(dòng)，當(dāng)變頻器運(yùn)行到切換頻率上限時(shí)，如果壓力低于設(shè)定壓力，該電機(jī)由變頻切換到工頻（K12斷開(kāi)，K11閉合），同時(shí)變頻器輸出頻

6、率迅速下降到0，如果壓力仍低于設(shè)定壓力，K22閉合，變頻起動(dòng)下一個(gè)電機(jī)（3#），直至壓力滿足設(shè)定壓力；反之，如果壓力高于設(shè)定壓力，變頻器降頻運(yùn)行，當(dāng)變頻器運(yùn)行到切換頻率下限時(shí)，如果壓力高于設(shè)定壓力，將2號(hào)電機(jī)停止（K11斷開(kāi)），變頻器升頻運(yùn)行一段時(shí)間后，檢測(cè)壓力，如果壓力高于設(shè)定壓力，變頻器降頻運(yùn)行，直至滿足設(shè)定壓力。同理，4#、5#泵的運(yùn)行和2#、3#泵運(yùn)行是一樣的。改造前啟動(dòng)電流在350A以上，加裝變頻器后起動(dòng)電流只有200A，運(yùn)行電流約220A，設(shè)定變頻器的加減速時(shí)間分別為10秒和12秒。3變頻節(jié)能分析從水泵流體力學(xué)中可知，軸功率P=CP*H*Q(KW) (CP：常數(shù)，H：揚(yáng)程，Q：流量

7、)而流量Q與轉(zhuǎn)速N成正比，揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，故功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，同時(shí)，頻率F與流量Q也成正比。我們可以用下表來(lái)比較不同流量下的節(jié)電率：流量Q(%)100908070605040轉(zhuǎn)速N（）100908070605040頻率（HZ）50454035302520軸功率P(%)10073513422136.5節(jié)電率（）0274966788793.5表一 泵類(lèi)負(fù)載應(yīng)用變頻器后的節(jié)電率我廠在開(kāi)二臺(tái)185KW大泵和一臺(tái)75KW小泵工頻運(yùn)行的情況下，壓力顯得過(guò)大，當(dāng)全部采用變頻調(diào)速以后，轉(zhuǎn)速降到原來(lái)的90，即可滿足壓力的要求。如果電機(jī)按照輸出軸功率是額定功率的80運(yùn)行，則變頻后一年可節(jié)約電

8、費(fèi)：（電價(jià)按0.46元/度計(jì)算）（185+185）*0.8*（1-0.93）*365*24*0.4632.32萬(wàn)元經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行，我們算出變頻前后一年可節(jié)約的電費(fèi)： 改造前每臺(tái)電機(jī)運(yùn)行電流：I=280A 改造后每臺(tái)電機(jī)運(yùn)行電流：I=220AP=UeIcos= *380*280*0.86=158.48KWP=UeIcos= *380*220*0.86=124.52KW改造后可節(jié)約的電功率：P=P-P=33.96KW則全年節(jié)約電費(fèi)：P*2*365*24*0.46=27.36萬(wàn)元4變頻器安裝的注意事項(xiàng)：新水廠配電間工作環(huán)境尚可，無(wú)特殊要求。但在安裝中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：4.1變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部,變頻器要垂直安裝,正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)的大元件。4.2變頻器上、下方距控制柜頂部、底部或隔板和其余元器件的距離須大于120mm，且通風(fēng)良好，左右距檔板和其余元器件的距離在50mm以上。4.3為防止變頻器的外部干擾，可采取下列措施：4.3.1控制電路的信號(hào)線與動(dòng)力線分開(kāi)布線，兩者不能平行排列，只能交叉穿過(guò)，控制電路的信號(hào)線最好用帶屏蔽雙絞線，并將屏蔽層牢固接于變頻器PE端或公共端。4.3.2當(dāng)控制電路的信號(hào)線較長(zhǎng)時(shí)，外部環(huán)境的干擾有可能從控制回路電纜侵入，造成變頻器誤動(dòng)作，此時(shí)將線路濾波器串聯(lián)在控制回路電纜上或?qū)⒖刂苹芈冯娎|穿過(guò)磁環(huán)并在磁環(huán)上纏繞兩三