斬波內(nèi)饋調(diào)速在沈陽某水廠供水節(jié)能上的應(yīng)用

斬波內(nèi)饋調(diào)速在沈陽某水廠供水節(jié)能上的應(yīng)用摘要：斬波內(nèi)饋調(diào)速技術(shù)作為我國首創(chuàng)，具有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)，已被廣泛使用。設(shè)備在水泵節(jié)能上的應(yīng)用，節(jié)能效果顯著，達(dá)到了技術(shù)上先進(jìn)、生產(chǎn)上適用、經(jīng)濟(jì)上合理的目的。本文介紹了產(chǎn)品原理和應(yīng)用實(shí)測分析。關(guān)鍵字：斬波內(nèi)饋

調(diào)速

功率控制

效率序言動力耗電是供水行業(yè)的主要成本，通?？蛇_(dá)總成本的40-50%。造成動力耗電成本居高不下的原因是水泵電機(jī)不能按工況變化的需求自行調(diào)節(jié)，如果能采用高效率、低投入的交流調(diào)速取代閥門或運(yùn)行臺數(shù)的調(diào)節(jié)方法，可以使供電成本大幅降低，同時，還可以使管網(wǎng)壓力保持穩(wěn)定。斬波內(nèi)饋調(diào)速是我國首創(chuàng)的新型交流調(diào)速技術(shù)，與高壓變頻調(diào)速相比，具有效率高，價格低，諧波含量少，功率因數(shù)高等許多優(yōu)點(diǎn)。沈陽水業(yè)有限公司砂山四水廠經(jīng)過對各種調(diào)速設(shè)備進(jìn)行理論計(jì)算、節(jié)能效果、性價比等多方面的比較分析，2000年底在砂山2#機(jī)組調(diào)速節(jié)能改造工程上，選用了斬波內(nèi)饋調(diào)速設(shè)備。經(jīng)過近三年的實(shí)踐，收到了明顯的節(jié)能效果，而且運(yùn)行可靠。1斬波內(nèi)饋調(diào)速的原理及特點(diǎn)1.1功率控制調(diào)速原理深入的理論分析表明，電機(jī)調(diào)速的實(shí)質(zhì)在于控制電機(jī)的機(jī)械功率，轉(zhuǎn)速則隨機(jī)械功率正比變化。功率控制的方法有兩種：一種是電磁功率控制，即控制電機(jī)的主電功率，它所改變的是電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速，調(diào)速機(jī)械特性為平行曲線，調(diào)速性質(zhì)是高效節(jié)能型，典型調(diào)速有變頻調(diào)壓，斬波內(nèi)饋，串級，雙饋等；另一種是損耗功率控制，即增大電機(jī)的損耗，它所改變的是電機(jī)的轉(zhuǎn)速降，調(diào)速特性為匯交的下垂曲線，調(diào)速性質(zhì)為低效率耗能型。典型調(diào)速有轉(zhuǎn)子串電阻，滑差離合器，恒頻調(diào)壓等。交流調(diào)速的性能主要取決于調(diào)速的原理，而不取決于調(diào)速的具體方式。相同原理下的不同方式，調(diào)速性能基本是一致的，例如，變頻調(diào)速與斬波內(nèi)饋調(diào)速在效率、機(jī)械特性等方面幾乎沒有區(qū)別。斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)是基于異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的電磁功率控制調(diào)速，由于轉(zhuǎn)子和內(nèi)饋繞組都是低壓的，因此控制裝置回避了變頻調(diào)速定子控制的電源高壓問題。通常，調(diào)速控制裝置的實(shí)際工作電壓在200—400V之間，克服了電力電子器件耐壓條件對高壓異步電動機(jī)調(diào)速發(fā)展的限制，提高了電力電子器件在應(yīng)用中的可靠性。1.2內(nèi)饋調(diào)速原理內(nèi)饋調(diào)速是根據(jù)功率控制調(diào)速理論創(chuàng)建的新型交流調(diào)速系統(tǒng)，通過將轉(zhuǎn)子的部分功率（即電轉(zhuǎn)差功率）移出來，以電能的形式反饋給電機(jī)定子上安裝的內(nèi)饋繞組，來實(shí)現(xiàn)的功率控制。轉(zhuǎn)子反饋給內(nèi)饋繞組的功率越多，電動機(jī)的機(jī)械功率越少，轉(zhuǎn)速就越低；反之，轉(zhuǎn)子反饋給內(nèi)饋繞組的功率越少，電動機(jī)的機(jī)械功率越多，轉(zhuǎn)速就越高。內(nèi)饋調(diào)速的工作原理如圖1所示。與變頻調(diào)速相比，內(nèi)饋調(diào)速采用的是轉(zhuǎn)子控制，因此避開了定子控制的高壓問題。兩者同屬于高效率的電磁功率控制，并無本質(zhì)區(qū)別。內(nèi)饋調(diào)速的上述技術(shù)原理決定了其以下特點(diǎn)高壓電機(jī)，低壓控制。成本、價格低低，投資回收期短?？煽啃愿?。內(nèi)饋電機(jī)必須有電力電子控制相配合才能實(shí)現(xiàn)調(diào)速，斬波技術(shù)是最佳的控制方式。實(shí)際上，斬波是強(qiáng)電的數(shù)字控制技術(shù)，與傳統(tǒng)的改變移相角的控制技術(shù)相比，斬波具有功率因數(shù)高、諧波分量小、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，是公認(rèn)的電力電子先進(jìn)技術(shù)。將內(nèi)饋電機(jī)與斬波控制有機(jī)結(jié)合起來，就是斬波內(nèi)饋調(diào)速，其特點(diǎn)有源逆變器的功率因數(shù)可以高達(dá)0.9，且恒定不變。逆變電流的諧波有效值可以降低到移相控制的15%左右。使內(nèi)反饋電機(jī)的定子電流畸變小于4%。橫有源逆變器的諒額定容量僅為貍電機(jī)容量塑的僅14.8腸%盞，描偏容量小，觸發(fā)令簡單，使可靠邁性大為提高。矛附加電源容量編亦為電機(jī)容量滾的幼14.8鑒%罷，對于內(nèi)饋調(diào)辨速電機(jī)，可大瓶大減小內(nèi)饋繞則組所占的鐵心撓空間，簡化工霸藝，降低成本旅。老2慶端斬波內(nèi)饋調(diào)速賽設(shè)備的應(yīng)用絹2.心1揉設(shè)備構(gòu)成宵斬波內(nèi)饋調(diào)速候設(shè)備是便由憤YQ灣T嚷內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)貌和天ZNK-0畫1布斬波控制裝置獎組成。棒斬波內(nèi)饋調(diào)速磨裝置與調(diào)速電宏機(jī)恒速運(yùn)行裝挽置成為并聯(lián)關(guān)逐系，當(dāng)調(diào)速控快制裝置意外故塞障時，自動保豪護(hù)裝置可以自按動將電動機(jī)切唉換成恒速運(yùn)行鍋，不至于造成麻電動機(jī)停運(yùn)。濾此時電動機(jī)只哭是不能調(diào)速而漿已，可將故障戚影響縮小到最豆小限度。肝2.吸2周砂山水源改造深前日供水情況斃砂山水源始建脖于咱197漸4劑年，狐自嘗198寫7仙年泵房機(jī)組改火造后，一直采叉用座3挖#滲機(jī)棉組積24SA-1液0造A爺水泵連續(xù)運(yùn)行表方式工作，高掙低峰供水和控貝制水位都依靠構(gòu)調(diào)節(jié)出水閥門哈的開度來控制豈。由于砂山、襪夾河系統(tǒng)供水柳能力逐年降低吧，每日縮緊水必門時間塵達(dá)程1舌0饒小時以上，水衡門最大縮緊度阿達(dá)路40年%暴，造成大量電割能浪費(fèi)。氣2.晶3雄改造脊前薦2災(zāi)#敢機(jī)組測試數(shù)據(jù)鞭3四#逮機(jī)組數(shù)據(jù)堵水泵參數(shù)浙型號掠24SA-1助0A告電機(jī)參數(shù)響型號玻JS158-薪8析流量相2700m腳3片/h南功率節(jié)380KW星揚(yáng)程直3毒9然米布電壓襲10KV猜轉(zhuǎn)速圈740r/碎min矛電流叛45.7A螺軸功率團(tuán)319kwh當(dāng)效率詞0.92籍效率秀90%艦功率因數(shù)租0.91邪閥門開度園

總

贈運(yùn)行電流垮40A虧根據(jù)生產(chǎn)記錄勾統(tǒng)計(jì)，隨開夸3遣#潔機(jī)組時，供水賀耗電量日他均宣8310k遠(yuǎn)w嚴(yán)h務(wù)，平均單耗渣為慧0.42崇9括，年均電費(fèi)約便為畢14截5而萬。城2.秤4于改造油后含2功#辜機(jī)組測試數(shù)據(jù)稼2挎#呀機(jī)組測試數(shù)據(jù)渡水泵給參數(shù)蠟型號衛(wèi)600S-3鴿2克電機(jī)竟參數(shù)寇型號倆YQT450款-6器流量住3168m服3排/h答功率慢400KW共揚(yáng)程析3谷2延米就電壓劃10KV杰轉(zhuǎn)速立970r/棚min強(qiáng)額定電流現(xiàn)30.1A饞軸功率撤314kwh肆轉(zhuǎn)子電流籍390A嘆效率槳88%著轉(zhuǎn)子電壓韻643V妙閥門開度雄

飽效率胖93.17%槳2嫩#濟(jì)機(jī)組改造調(diào)速合運(yùn)行一次成功宋，根據(jù)生產(chǎn)記效錄統(tǒng)計(jì)，仿開徑2乘#養(yǎng)機(jī)組時，機(jī)組便耗電量日洲均稱4700k淘w焦h蹤，平均單耗器為偏0.35無3蘿。武3定報運(yùn)行結(jié)果對比升分析拋由改造叢前沾3鐵#耍機(jī)組與改造鄭后雕2隊(duì)#鄙機(jī)組耗電對比包可以看出，改葬造后，整個砂此山機(jī)組供水總割量未發(fā)生變化陵，日平均水量團(tuán)基本未發(fā)生變租化。生產(chǎn)耗電命量（排除天氣顫情況、非生產(chǎn)凳用電減少等因轉(zhuǎn)素，日均好耗斜電大浮下降。帳平均日節(jié)亂電爬3610K鵝W釘，日均單耗降腸低港76竿%痕。節(jié)電率在整旁個砂山供水系正統(tǒng)中占但到暑20旋%錯左右。廊若以單臺機(jī)組匙之間相比中，桿2匆#汽機(jī)組調(diào)速運(yùn)行搶比忘3蔽#摘機(jī)組全速運(yùn)行尊日節(jié)電率約墻為訊40落%歷。經(jīng)兩年的使綠用，其運(yùn)行的新可靠性得到檢誘驗(yàn)，節(jié)能效果貼明顯，達(dá)到了元改造目的。寺由以上各項(xiàng)數(shù)來據(jù)可以看出，算在目前未發(fā)生殊變化的情況下粱，齒開每2物#扔調(diào)速機(jī)組運(yùn)行舌與過去詠開瞇3捆#求機(jī)組縮水門運(yùn)阻行相比日可節(jié)菜電裕3600K辱W江，若按感每紙kw鮮h耕電垂能桐0.4俱8市元計(jì)算，日可府節(jié)約電費(fèi)支出想約雪172止0傷元，全年可節(jié)餐約電費(fèi)支出羽約裂6齡2攜萬元。整個改幫造投資禁為穿6憂0幼萬元計(jì)算，一踢年內(nèi)即可收回未投資。臟（砂山水源采姻用的是單機(jī)連素續(xù)運(yùn)行方式工仿作，高低峰供轎水和控制水位狂都依靠調(diào)節(jié)出國水閥門的開度孤控制。由于砂鋒山、夾河系統(tǒng)五供水能力逐年侵降低，每日縮制出水門時動間宜1過0虛小時以上，水孟門最大縮減度瘡達(dá)員40窯%賽，造成大量浪脆費(fèi)。努整個砂山機(jī)組辣日供水辱量芽75019m鍋3掏/啞日，開未改造薦的躺3慈#龜機(jī)組時，機(jī)組敲耗電量日蜻均俘8310kw擴(kuò)h折,亦平均單舞耗過0.429k襲wh/m彼3統(tǒng)