PDF《高压变频器在水泵节能改造中应用》

第30 卷第3期2010年9月黑龙江冶金Heilongjiang Metallurgy Vol.

30 No.

3 September

2010 收稿日期:

2010 -

01 -

25 作者简介: 杨好亮,

1997 年毕业于黑龙江冶金工业学校, 工企电气化, 助理工程师. 高压变频器在水泵节能改造中应用 杨好亮 ( 阿城钢铁有限公司,哈尔滨 150300) 摘要: 本文描述了高压变频器在水泵节能改造中的应用.改造后实现了恒压供水, 运行稳定, 节能效果显著. 关键词: 高压变频器;

恒压供水;

闭环控制;

节能 Application of The high - voltage Inverter in the Pump Energy - saving Yang Haoliang ( Acheng Iron & Steel Co. Ltd. , Harbin

150300 China) Abstract: This article describes the high - voltage inverter in the pump energy - saving application. After transformation,achieved a constant pressure water supply,stable operation and significant ener- gy - saving effect. KeyWords: High voltage inverter;

Constant pressure water pressure;

Closed - loop control;

Energy conservation 西钢集团阿城钢铁公司炼铁环水泵站 3# 泵组 是高炉冷却水供给泵, 其供水压力与流量的调节 原来是通过调节阀门的开度方式进行调节的, 由 于用户用水不均衡, 既浪费能源, 又使供水管网的 压力波动较大.为了解决这一问题, 我公司采用 广州智光电机公司的 ZINVERT 型智能高压变频 调速系统, 对原有的水泵驱动电机进行变频节能 改造.

1 现场工艺及设备概况 炼铁环水泵站 3# 泵组共计两台泵, 一备一用, 采用母管制供水.泵组从吸水池取水, 将一定的 压力和流量的冷却水供给高炉冷却壁和热风炉热 风阀冷却用, 以达到满足高炉冷却水生产需求的 目的.现场水泵、 电机工频运行参数如下: 电机型号: Y5003 -

6 额定电压 6kV 额定电 流: 107. 3A;

额定功率: 900kW 功率因数: 0.

87 额定转速: 989r/min;

水泵型号: KQSN600 - M9 /751 单级双吸离心 泵;

水泵额定流量: 3170m3 /h 水泵扬程: 62m.

2 改造方案 因炼铁环水泵站 3# 泵组属保证高炉生产的重 要负荷, 必须保证连续、 稳定、 可靠运转.经过详 细的技术、 经济论证, 决定采用高压变频调速装 置, 通过变频调速调节水泵出力以满足工况需要. 基本原理如图 1, ZINVERT 智能高压变频调速系 统采用功率单元串联技术, 直接输出 6kV 电压, 属高-高电压源型变频器, ZINVERT 系列智能高压 变频调速成套系统整体结构上由旁路柜、 移相变 压器柜、 功率单元柜及控制柜组成.系统采用一 备一用两台泵双路电源, 一拖二自动旁路的方案, 由四个高压隔离开关 QS1 ~ QS4 和六个真空接触 器组成.其中 QS1 和QS2, QS3 和QS4, KM1 ~ KM6 做电气联锁.如果 M1 工作在变频状态, M2 可以在工频状态备用;

相反如果 M2 工作在变频状 态, 则M1 可以在工频状态备用;

如果检修变频器, 两台水泵都可以工频运行.正常情况, 允许任一

1 4 黑龙江冶金第30 卷 电机工作在变频状态. 图1高压变频调速系统 由安装于母管上的两个压力变送器提供输入 控制量( 母管压力) , 变频器通过内部运算实现闭 环控制.

3 运行可靠性分析 本泵组是保证高炉正常生产的重要设备, 如 造成高炉断水, 后果不堪设想.因此必须对改造 后运行的可靠性进行分析, 如果变频器的变压器、 功率单元或控制柜出现故障时, 必须能够保证正 常供水. 3.

1 如果变频设备运行中出现故障, 设备通过真 空接触器自动从变频运行状态切换到工频状态 ( 即自动旁路) , 实现电机工频运行.同时给控制 室发出声光报警信号, 以提示值班人员手动调节 泵出口阀门开度, 保证母管供水压力稳定.系统 从变频运行状态自动切换到工频状态的切换时间 小于 2s, 切换时能保证水泵不用停机, 供水不间 断. 3.

2 功率单元是此变频器核心部件, 此变频系统 在设计时对功率单元配置单元旁路功能, 如果变 频器模块内部出现故障时, 变频器可将故障单元 旁路掉继续运行, 不会造成突然停机的情况发生. 变频器采用

5 +

1 备份, 旁路掉一个单元不会影响 变频器的输出功率. 3.

3 为保证系统的稳定性, 变频运行时在变频器 监控界面中设定变频器最低运行频率值, 这样就 可以防止闭环控制系统因检测、 传输过程中出现 的可能信号失真造成水泵无法满足高炉供水的情 况发生. 3.

4 为变频器提供的交流控制电源掉电时, 变频 器可以通过内部配置的 UPS 供电, 使控制系统继 续运行达 30min.

4 效益分析 根据水泵的运行特性, 流量与转速成正比, 电 机的功率与转速的立方成正比.因此, 当用水量 降低的时候可以用降低电机的转速来满足生产需 求, 而无需再用阀门调节, 如此就可以省下用阀门 调节损耗的电能了. 以下是炼铁循环 3# 水泵变频改造前和改造后 的数据对比( 采集一个月的数据, 得出平均值, 每 月按

30 天计算, 每年按

360 天计算) : 表1交频改造前、 后数据对比 名称 项目 功率 /kW 电费单价 /元 供水压力 /MPa 阀门 开度 平均日用电量 /kWh 平均年用电量 / kWh 平均年省电量 /kWh 平均年节省电费 /元 改造前

900 0.

52 0.

62 根据需要调整

18500 6660000 ― ― 改造后

900 0.

52 0.

6 全开

16800 6048000

612000 318240 从表

1 的数据可以看出, 每年的电费就可以 省下 31.

8 万元.

5 结语 随着市场竞争日益激烈以及国家对节能减排 工作的要求越来越严格, 节约能源, 降低生产成 本, 提高竞争力对企业来说尤为重要.该变频系 统投入一年来, 出入口阀门全开, 运行稳定, 减少 了阀门能耗损失, 节能效果明显;

实现了电机的软 启动, 延长了电机的使用寿命.实践证明: ZINVE- RT 型智能高压变频系统在循环水泵上的应用是 成功的.

2 4