水泵变频器论文

水泵变频器论文（共11篇）

水泵变频器论文 篇1

1 概述

在当前竞价上网、燃煤价格上涨的严峻形式下,为了提高自身的竞争力,创造更好的经济效益,我们必须大力推进节能降耗改造,争取安全多发。各发电集团许多电厂都进行了一系列节能降耗改造项目,其中凝结水泵电机改变频控制改造后,节能效果显著。

2 凝结水泵的运行工况

以660 MW超临界机组有2台凝结水泵,由6k V高压电机驱动功率为2 300 k W,正常时是1运1备,改造前,凝结水泵采用定速运行,凝结水流量只能由控制阀门跟随机组负荷调,节流损失大,出口压力高,管损严重,系统效率低,调节滞后,且由于凝结水的长期冲蚀,导致阀门受损严重,增大了现场维护工作量[1]。采用变频器对凝结水泵进行技术改造之后,由于变频器具有调速精度高,速度响应快的特点,因此,大大改善了速度控制的工艺性能,且根据水量变化要求,能够及时准确控制水泵转速,满足调节要求,且最大程度地减小了系统能耗。

3 凝结水泵改变频控制的经济效益

采用变频调速后,若水泵处于连续运行状态,全年运行300 d,每天24 h,设定每天高速运行4 h,中速运行16 h,低速运行4 h,在各段运行时,系统供水量要能保证机组运行,阀门开度视压力进行调整,则全年水泵耗能,可通过以下理论计算求得[2]。

高速段能耗:2 300 k W×(0.85)3×4=5 650 k W·h;中速段能耗:2 300 k W×(0.69)3×16=12 089 k W·h;低速段能耗:2 300 k W×(0.56)3×4=1 615 k W·h;每天能耗:5 650+12 089+1 615=19 354 k W·h/d。考虑到变频器的效率满载时系统效率为3%,由于系统大半时间处于中低速运行,此时系统损耗会减小,故保守估计,按满载时的3%进行能耗计算。

变频器日损耗:2 300 k W×3%×24 h=1 656k W·h/d;所以可以得出系统日总能耗:19 354+1 656=21 010 k W·h/d。

对比变频改造前后的系统日能耗,得出:日节电:39 826-21 010=18 816 k W·h/d;节电效率:18816/39 826=47%;年节电:18 816×300=5 644 800k W·h/a(每年运行300 d考虑);年节省电费:5 644 800 k W·h×0.37元/(k W·h)=2 088 576元/a。(按电0.37元/(k W·h)计。一次性成本投资:进口变频器约100×104元。6 k V开关3个,预计30×104元;相应动力电缆,控制电缆,DCS控制相关设备,预计10×104元;改造费用,预计10×104元;合计150×104元;第一年利润:208.857 6×104元/a-150×104元=58.857 6×104元。

4 凝泵变频后的其他优点

4.1 低速运行对机械设备产生的保护作用

改造前凝结水泵的转速为1 487 r/min,变频改造后,运行在1 300 r/min左右,转速较低,轴瓦温度较低,可大大降低运行中的故障。

4.2 启动无冲击

在不使用变频器的情况下,每次启动都对电机和开关产生很大的冲击,所产生的电冲击和机械冲击,都对电机造成很不利的影响[3]。使用变频器启动后,真正实现了软启动,在启停过程中,皆无冲击电流。变频运行后,对电源而言,电机的功率因数将大于0.95以上,这对于提高厂用变压器容量的利用率是相当有利的。

4.3 提高了系统的可靠性减少调节阀备品备件费用

变频调速运行时,其出口门和调节阀可为一固定开度,利用转速调节流量和压力,改善了由于阀门调节时对管道的冲击,降低了调节阀前后管道泄漏的可能性,从而减少了维护工作量,提高了系统的安全可靠性。在工频方式,除氧器水位由调节阀调节,效率低且易损坏阀门,特别是在机组启动时,凝结水管路发生共振,调节阀在调节过程中更易损坏。改为变频方式后,调节阀几乎不参与调节,这样大大延长了调节阀的寿命,节省了大量的备品备件费用。

5 结语

在燃料成本大幅上涨,电价实行竞价上网的严峻形式下,电厂选用一些节能潜力较大的泵、风机实施变频调速改造具有非常重大的意义。凝结水泵实行变频调速后,在节能降耗方面产生了显著的经济效益,同时也减少电机启动时的电流冲击,延长了设备寿命,从而降低了检修维护的成本,提高了系统稳定性。

摘要：在燃料成本大幅上涨,电价实行竞价上网的严峻形式下,电厂选用一些节能潜力较大的泵、风机实施变频调速改造的意义非常重大。针对凝结水泵实行变频调速后,在节能降耗方面产生的经济效益进行探讨。

关键词：变频器,节能,控制

参考文献

[1]张磊,彭德振.大型火电发电机组集控运行[M].北京:中国电力出版社,2006.

[2]王作宾.汽轮机设备及其系统[M].北京:中国电力出版社,2006.

[3]杨建明,胥建群.汽轮机原理[M].北京:中国电力出版社,2008.

水泵变频器论文 篇2

国电滦河发电厂位于河北省承德市，拥有二台100M W国产凝汽式汽轮发电机组。分别于1993、1997年投入运行。2005年3月，国电滦河发电厂对大批设备进行变频改造。采用北京HARSVERT- A06/130高压变频器，用于二台100M W机组的凝结水泵改造项目。目前，凝结水泵变频器运行稳定，节能效果明显。

1 凝结水泵的运行工况

在汽轮机内做完功的蒸汽在凝汽器冷却凝结之后，集中在热水井中，这时凝结水泵的作用是把凝结水及时地送往除氧器中。维持凝结水泵连续、稳定运行是保持电厂安全、经济生产的一个重要方面。

监视、调整凝汽器内的水位是凝结水泵运行中的一项主要工作。在正常运行状态下，凝汽器内的水位不能过高或过低。当机组负荷升高时，凝结水量增加，凝汽器内的水位相应上升。当机组负荷降低时，凝汽器内水位相应降低。

凝结泵电机为6KV/1000KW电机，设计有一定裕量。每台机组配备二台凝结泵，一台运行，一台备用。

没有使用变频器之前，凝汽器内的水位调整是通过改变凝结水泵出口阀门的开度进行的，调节线性度差，大量能量在阀门上损耗。同时由于频繁的对阀门进行操作，导致阀门的可靠性下降，影响机组的稳定运行。

使用高压变频器后，凝结水泵出口阀门全部打开，通过调节变频器的输出频率改变电机的转速，达到调节出口流量满足运行工况的要求。

2 HARSVERT-A06/130型高压变频器原理及特点

Harsvert-A系列高压变频器采用单元串联多电平PWM拓扑结构(简称CSML)。由若干个低压P W M变频功率单元串联的方式实现直接高压输出,高压主回路与控制器之间为光纤连接，安全可靠;精确的故障报警保护;具有电力电子保护和工业电气保护功能，保证变频器和电机在正常运行和故障时的安全可靠。

采用功率单元串联，而不是功率器件串联，器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题。直接使用低压IG BT功率模块，器件工作在低压状态，不易发生故障;6kv变频器共使用42对1200V低压I G BT，低压IG BT门极驱动功率较低，驱动电路非常简单，开关频率很低，不必采取均压电路和浪涌吸收电路，系统效率高，同时功率单元采用电容滤波的结构，总体技术成熟可靠。 变频器可以承受30%的电源电压下降而继续运行，变频器的6K V主电源完全失电时，变频器可以在3秒内不停机，能够全面满足变频器动力母线切换时不停机的需要。另外6KV主电源欠压时可不停机，自动降额，电压正常后再恢复到原来速度。采用二极管不可控整流电路结构，变频器对浪涌电压的承受能力较强，雷击或开关操作引起的浪涌电压可以经过变压器(变压器的阻抗一般为 8%左右)产生浪涌电流，经过功率单元的整流二极管，给滤波电容充电，滤波电容足以吸收进入到单元内的浪涌能量，另外变压器一次侧安装了压敏电阻浪涌吸收装置，起到进一步保护作用，

功率单元为多极模块串联，某个模块发生故障时自动旁路运行，便于现场采取对应措施;即在每个功率单元输出端之间并联旁路电路，当功率单元故障时，封锁对应功率单元IGBT的触发信号，然后让旁路SCR导通，保证电机电流能通过，仍形成通路，大大提高了系统运行的可靠性。

电机可实现软启动、软制动，转速自动控制;启动电流小于电机的额定电流;电机启动时间可连续可调，减少了对电网影响。变频器预装具有自主版权的全中文操作和监控软件，本机及远程启停操作、功能设定、参数设定、故障查询、运行记录查询等均采用全中文的WINDOWS操作界面;配备12.1"彩色液晶触摸显示屏，可实现完整的通用变频器参数设定功能，可打印输出运行报表;调整触摸式面板，可随时显示电压及电流波形、频率和电机转速，可非常直观地显示电机在任何时间的实时状态;具有很强的诊断、指示能力：可检测变频器各部分的运行状态，完整的故障监测电路、精确的故障定位，所有的功率模块均为智能化设计，当有故障发生时，将故障信息返回到主控单元中，主控单元会及时将主要功率元件I G BT关断，保护主电路，同时在中文人机界面上精确定位显示故障位置、类别，使故障点一目了然，适应于一般操作工人和维护人员的技能水平。

采用外部模拟信号控制变频器输出频率时(变频器作为DCS的执行机构)，如果发生模拟信号掉线或短路时，变频器可以提供报警信号，同时保持原有输出频率不变。变频器控制电源可接收交流220V和直流220V输入，并配备有UPS，在控制电源发生故障时可以继续运行，同时提供报警。

3 应注意的问题

凝结水母管压力不能过低，以防止空气由排水阀经凝结水再循环管进入凝汽器中，而破坏真空。在凝结水再循环管处，当除氧器侧的压力大于凝结水母管水压时，则除氧器内的汽、水要通过再循环管返回凝汽器，这将使凝结水母管发生水击。因此。变频运行时凝结泵出口阀门调整门开度不能为100%。

4 节能效果

为比较变速调节和传统的挡板调节凝结泵电耗情况，确定其节能效果，于2005年5月17日对#6机组的#1凝结泵变频装置作了电耗对比试验，机组在 100MW、75MW、50MW负荷下运行时，变频调节比传统的挡板调节分别节电470k W、611k W、631kW，节电幅度为47.4%、70.8%、78.4%。变频调节节能效果明显，具体数值见下表：试验数据表。

根据试验结果计算，#6机组凝结泵变频器全年节电量为4639MWh，按照每1MWh上网电量310元计算，全年可获经济效益143.8万元，一年半即可收回全部投资，经济效益十分显著。而且减少了对截门的冲刷，保持了系统恒定的水压。

5 总结

高压交流变频调速技术是90年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术，应用了先进的电力电子技术、计算机控制技术、现代通信技术和高压电气、电机拖动技术等综合性学科领域的最新成果，其技术和性能胜过以往其它任何一种调速方式。通过多年的不断努力，国产高压变频器的性能、可靠性已经有了很大提高，今后必将有更宽阔的舞台。

★ 谈变频器发展和应用的几个趋势

★ 高压变频调速装置在转炉烟气净化及煤气回收系统的应用及发展前景

★ 变频器注意事项

★ 《电解原理的应用》测试题

★ RF2903的原理及在扩频通信中的应用

★ 浅谈数控机床原理、分类与选择

★ 高压供用电合同

★ 单片机原理及应用课程革新的反思论文

★ 汽车空调系统结构、原理与检测

凝结矿用水泵电机的变频技术改造 篇3

关键词：凝结； 矿用水泵；电机；变频

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0022-02

在矿用凝结水系统中，凝结水泵是最主要的动力设备，主要是将凝汽器中的凝结水，在送入低压加热器经过加热后，然后输送到除氧器内。在矿用应用中，凝结水泵电机的实际运行状况与实际经济运行状况之间存在偏离。尤其是当机组带部分负荷的时候，将更偏离实际经济运行状况，导致机电能源严重浪费。为了减少能源的浪费，变频技术的改造不仅能够使凝结矿用水泵的运行状态稳定，而且还能够大大提高其运行的效率。

1 变频系统的优势

随着我国变频技术的逐渐发展，通过对凝结矿用水泵电機进行技术改造，在应用高压变频器以后，实现了系统的稳定运行和设备的使用寿命等方面，使系统更经济和节能。其变频系统主要由功率单元柜和控制器、高压开关柜和移相变压器所构成，一共形成18个功率单元，各功率单元的电路为单向的交-直-交逆变，并且每6个单元串联成一相，以多重化PWM控制方式进行控制。整流为二极管三相全桥，不仅电路多重化，而且脉冲数可达到36个。通过利用光纤通讯技术，确保产品具有较强的抗干扰性和可靠性。除此之外，极低的输出谐波，可以有效地对每一转进行控制。其实际的变频系统电路如下图1所示：

2 凝结矿用水泵电机的变频技术改造方案

2.1 设备的选型

由于目前高压变频器在市场中的类型较多，因此，要根据在对矿用变频器进行选择的时候，不仅要考虑变频装置的谐波输入与输出、变频器使用的时间和寿命，还要考虑变频器的功率、电机额定电流和实际应用电流、转矩过载能力、效率以及市场反应效果等指标所具有的节能效果来选择。变频器在实际的应用中会出现各种影响节能效果的情况，例如：波形输出不稳定、谐波控制差、设备可靠性低、使用时间短等，都将对实际节能效果造成影响。除此以外，考虑其变频器的价格，通过一系列比较，将采用上海西门子公司生产的PROFIBUS DP空冷型完美无谐波高压变频器进行改造。

2.2 各项指标对设备运行的影响

（1）变频装置输出的谐波量。由于凝结矿用水泵电机不属于专业的变频电机，因此，所产生的谐波量一定会对电机的使用寿命造成严重的影响，对负载输出谐波量的严控是变频技术改造的关键指标之一。变频输出侧的传感器由于主要使用的是霍尔元件，因此，对实际谐波含量无法进行检测。在凝结矿用水泵电机实现变频技术改造以后，虽然负荷电流和电机温度都有所下降，但是从表面上依然无法察觉异常发热现象，对实际谐波含量的标准仍然无法确定。煤矿企业目前只能通过对检测谐波含量硬件进行加装。在长期监控下，避免滤波电容老化和损坏影响电机运行，导致事故的发生。（2）设备对谐波量的反馈。在凝结矿用水泵电机设备进行变频技术改造以后，谐波的出现是必然的，这给煤矿企业带来了一定的影响。例如：引起电机绝缘被破坏和毁损、使电气保护和自动装置安全性受到影响等方面可靠性受到威胁。因此，必须严格控制凝结矿用水泵电机变频技术改造的过程。一旦改造完工，必须定期检测谐波含量，防止谐波污染。同时根据所测得的结果，还能鉴别设备的性能。（3）变频器的发热与散热。在凝结矿用水泵电机中，变频器装置的能耗与电机容量相比，至少40%左右都被变频器装置所占有。同时还具有非常大的发热量，由于变频器的正常运行受变频系统控制的空间和对外换热所影响，如果散热的效果不好，会直接对设备的使用寿命和使用性能造成严重影响。因此，在对变频器进行调试的时候，在不启动空调控制室和只采用轴风机散热的条件下，设备装置负荷运行一定要满足24小时，以此来检测变频器的发热与散热状况。通过实际检测我们得知，变频器上层温度为33℃左右，有较强的散热与换热功能。即使在夏季，当温度超过40℃以后，空调控制开启以后，设备也能实现正常的运行。（4）隐藏凝结水泵临界转速。由于受到设备、系统本身等因素的影响，在设备进行运转的时候，在某频率段容易出现低频振动的现象影响整个设备的运行安全。如下图2所示：

因此，在凝结矿用水泵电机实现变频技术改造以后，必须要对每个频率段的振动状况进行详细的实际检测，一旦发现与标准振动不符，就要及时在系统中进行重新设置，防止出现超标点的运行状况影响设备的正常、安全运行。

3 实际应用分析

通过实际应用证明，在凝结矿用水泵电机完成变频技术改造以后，不仅对系统的安全运行有了改善，在经济效益上也有了很大的改善。首先，工作人员对系统的调控更稳定，大大提高了系统自动调节性能。其次，水泵能够随机组负荷变化对输出功率进行调节，直接使凝结矿用水泵电机的电耗得到了减少。在除去变频装置本身的能耗上，改造后的能耗耗损要节省了27%以上，机组负荷节能方面也达到70%左右。不但降低了设备的损坏，还使变频器起到了自动保护的作用。除此之外，技术的改造在延长设备的寿命和使用率的同时，还使设备的维护费用得到了减少。

综上所述，凝结矿用水泵电机的变频技术改造除了在运行效益和直接经济效益上达到了令人满意的节能效果外，还在提高系统自动装置稳定性和维修、冲击力矩对电机损坏等方面都起到了节能的明显效果。

参考文献

[1] 崔建国，潘海滨.高压变频技术发展与应用[J].电器工业，2005.

[2] 吴贵忠.变频技术改造项目在大连开发区热电厂的应用评价[D].华北电力大学，2010.

[3] 刘阿军.变频技术在风机、水泵节能改造中的应用[J].中小企业管理与科技，2010，（9）.

变频器在水泵中的节能应用 篇4

1 变频器

变频器是通过电力半导体器件的通断将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。目前使用的变频器主要采用交-直-交方式 (VVF变频或矢量控制变频) , 先将工频交流电源通过整流器转换成直流电源, 然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源, 以供给电动机。变频器的电路一般由整流、逆变、中间直流环节和控制4 个部分组成, 其中, 整流部分为三相桥式不可控整流器;逆变部分为IGBT三相桥式逆变器, 且输出为PWM波形;中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

2 水泵变频调速的节能原理

图1 所示为阀门调节功耗曲线。当水泵用阀门控制, 且流量要求从Q1降到Q2时, 必须关小阀门。这时, 阀门的摩擦阻力变大, 管路曲线从R移到R’, 扬程则从Ha上升至Hb, 运行工况点从a点移到b点。

图2 所示为变速调节功耗曲线。当水泵采用调速控制方式, 且流量要求从Q1降到Q2时, 由于阻力曲线R不变, 因此, 泵的特性取决于转速。如果将转速从n降到n’、性能曲线由 (Q-H) 变为 (Q-H) ’, 运行工况点则从a点移到c点, 扬程从Ha下降到Hc.

离心泵的特性曲线公式为:

式 (1) 中:N为水泵使用工况轴功率, k W;R为输出介质单位体积质量, kg/m3;Q为使用工况点的流量, m3/s;H为使用工况点的扬程, m;η 为使用工况点的泵效率, %.

根据式 (1) 可求出运行在b点的泵的轴功率和c点的泵的轴功率分别为:

两者之差为:

也就是说, 用阀门控制流量时, 损耗功率为ΔN, 且随着阀门不断关小, 损耗功率增加。而用转速控制时, 流量Q与转速n成正比, 扬程H与转速n的平方成正比, 轴功率P与转速n的立方成正比。如果不采用关小阀门的方法, 而是将电机的转速减慢, 那么在转运同样流量的情况下, 原来消耗在阀门上的功率就可以完全避免。这样, 就可以取得良好的节能效果。以上是水泵的调速节能原理。

3 水泵变频调速的设计

目前, 我国在水泵控制系统中应用了变频调速技术, 且大部分是在开环状态下运用, 即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值, 以达到调速目的。水泵控制系统主要由四部分组成:控制对象、变频调速器、压力测量变送器和调节器。

3.1 系统的控制过程

用压力测量变送器测出水管出口的压力, 并转换成与之相对应的4~20 m A标准电信号, 送到调节器与工艺所需的控制指标进行比较, 得出偏差。偏差值由调节器按预先规定的调节规律进行运算得出调节信号。该信号直接被送到变频调速器, 从而使变频器将输入为380 V/50 Hz的交流电变成输出为0~380 V/0~400 Hz连续可调电压与频率的交流电, 直接供给水泵电机。

3.2 供水系统的设计

在设计供水系统时, 要按照现场最大供水量来考虑。供水水泵的运行工况也一样, 即按单机的最大供水量来考虑。在实际运行中, 有很多水泵需要根据实际工况调节。传统的做法是采用开停泵和开关阀门的方式调节。由于开停泵会有启动冲击电流产生, 而开关阀门会增大系统的节流损失, 且对系统本身的调节也是阶段性的, 调节速度缓慢, 减少损失的能力很有限, 从而使整个系统处于波动状态, 对供水系统超压爆管此类故障几乎无能为力。通过给供水系统加装变频调速装置, 可有效解决上述问题, 实现自动调节控制, 使系统工作状态平缓、稳定, 并可通过变频节能收回投资。

4 水泵变频调速应用中需注意的问题

水泵变频调速中的常见问题是减速问题。当采用变频调速时, 原来按工频状态设计的泵与电机的运行参数均发生了较大的变化, 对调速范围产生了一定的影响。另外, 管路特性曲线、与调速泵并列运行的定速泵等也会对调速范围产生一定的影响。由于超范围调速难以实现节能的目的, 因此, 变频调速不可能无限制调速。一般情况下, 变频调速不宜低于额定转速的50%, 最好处于75%~100%之间, 具体需结合实际计算确定。

4.1 水泵工艺特点对调速范围的影响

从理论上来讲, 水泵调速高效区为通过工频高效区左右端点的两条相似工况抛物线的中间区域, 而实际上, 当水泵转速过慢时, 泵的运行效率急剧下降。受此影响, 水泵调速高效区萎缩, 如果运行工况点已超出该区域, 则不宜采用调速方式实现节能目标。

4.2 定速泵对调速范围的影响

在实践中, 供水系统往往是多台水泵并联供水。由于投资费用较高, 不可能对所有水泵调速, 因此一般采用调速泵、定速泵混合供水。在这样的系统中, 应注意确保调速泵与定速泵均在高效段运行, 实现系统最优化。通常, 定速泵会对与之并列运行的调速泵的调速范围产生较大的影响, 具体分以下两种情况: (1) 同型号水泵一调一定并列运行时, 虽然调度灵活, 但由于无法兼顾调速泵与定速泵的高效工作段, 因此, 此种情况下的调速运行范围是很小的。 (2) 不同型号水泵一调一定并列运行时, 如果能达到调速泵在额定转速时高效段右端点扬程与定速泵高效段左端点扬程相等, 则可实现最大范围的调速运行。此时, 决不允许调速泵与定速泵互换后并列运行。

4.3 电机效率对调速范围的影响

在工况相似的情况下, 一般有N∝n3, 因此, 随着转速的下降, 轴功率会急剧下降。但如果电机的输出功率过度偏移额定功率或者工作频率过度偏移工频, 都会使电机效率迅速下降, 最终影响到整个水泵机组的效率。此外, 自冷电机连续低速运转时, 也会因风量不足影响散热, 进而对电机的安全运行造成威胁。

5 结束语

变频调速在水泵节能中的应用是有条件的, 不能简单地将其应用于所有的供水系统。流量不稳定、变化频繁且幅度较大, 管路损失占总扬程比例较大的供水系统适合运用变频调速, 而流量较稳定、工况点单一以及静扬程占总扬程比例较大的供水系统则不适用。因此, 在实际中, 要结合具体情况, 合理采取相应的节能方式。

摘要：由于许多风机、水泵的拖动电机处于恒速运转状态, 而生产中的风、水流量要求处于变工况运行;许多企业在进行系统设计时, 容量选择得较大, 系统匹配不合理, 往往是“大马拉小车”, 造成了能源浪费。因此, 做好风机、水泵的节能工作, 对国民经济的发展具有重要意义。

关键词：变频器,水泵,节能,供水系统

参考文献

[1]符锡理.变频调速泵供水原理及实践[J].变频器世界, 1999 (10) .

[2]符锡理.多泵并联变频调速恒压变量供水水泵的配置与控制[J].给水排水技术与产品信息, 2000 (3) .

[3]原魁.变频基础及应用[M].第二版.北京:冶金工业出版社, 2005.

水泵变频器论文 篇5

一、变频调速节能分析

变频调速装置具有高效、精确地调节交流电动机转速的功能,还可使流量、压力、等工艺参数的控制由低效的阀门节流控制跃变为高效的转速控制。

给水泵采用调速节能的理论根据是基于流量、压力、转速、转矩、功率之间的关系。

Q∝n;p∝T∝n2 ;P∝Tn∝n3

式中:Q——流量;p——压力;n——转速;T——转矩;P——轴功率。

图1为用不同的调节方式时,电动机的功率P与流量Q之间的关系曲线。

改造前,给水泵采用的是控制阀门开度的方法来改变流量等参数,也就是用人为增减阻力的方法来实现调节。根据生产状况对负荷进行调整时,流量通过阀门开度的控制与负荷的变化相适应。而电机的输出功率基本没有改变,系统从电网所耗能量也没有减少。尽管阀门调整达到了工况要求,也只是能量的有效应用比例减少了,而能量却大量的损失在阀门档板的阻力上。改造后,使用变频调速装置就可完全避免以上问题。

根据生产负荷的变化来调整(降低或提高)电机的转速,流量就不再用阀门来控制,阀门始终处于全开状态,避免了由于关小阀门引起的压力,也避免了总效率的下降,从而节省大量的能源。

二、变频调速系统及特点

(一)中压变频调速系统介绍

中压变频调速系统的主体结构“一”字布置。每台由开关柜2面、整流柜1面、功率逆变柜2面、滤波器柜1面和控制柜1面、变压器柜2面等组成。开关柜: 根据运行方式需要选用开关位置。变压器柜:输入变压器柜装有三绕组变压器,为各个功率单元提供交流输入电压;升压变压器柜装有两绕组变压器,将功率单元输出的交流电压提升到电机所需的电压等级。功率柜:装有模块化设计的多个功率单元联成的逆变主回路,向电机提供输出电压,功率单元使用光纤来接受和传递信息。控制柜:可以实现变频器的紧急停车,具有运行、停止、故障、等待指示;OP7面板用于变频器的本地操作,它具有操作控制和监控功能,电机电流、电机转速显示以及故障时变频器的故障代码显示及存储功能;主控部件SIMADYN-D全数字化闭环控制系统的ITSP信号处理器模块,控制逆变器和监控直流母线电压、输出电流、和输出电压并处理通过采集获得的数据。

给水系统要求系统具有较高的运行可靠性,为了充分保证系统的可靠性,考虑到变频调速系统退出运行后不影响生产,确保给水系统正常运行,结合实际运行状况,为变频器加装了工频旁路装置,当变频器发生故障时,变频器退出运行,可将电机直接手动切换到电源工频情况下运行,恢复到原有系统运行方式。

安装接线见图2:改造后给水泵运行方式仍采用两工一备运行方式。

由图2可见:6kV电压经高压断路器送至输入变压器,根据电网对谐波的要求,采用12脉波整流,经直流母线送至逆变器变频、变压。为了获得更接近于正弦波的输出电压,系统增加了正弦波滤波器,经滤波器输出的接近于正弦波的电压,由双绕组的升压变压器升压,供电给高压异步电动机。

变频器输入电源电压是2×3-ph.1.7kV交流电压;输出电压是3-ph.3.3kV交流电压;变频器效率是96.5%;变频器功率因数是0.96;控制方式采用的是矢量控制。

(二)变频调速系统的特点

1.采用12脉波整流变压器,以减少谐波对电网的污染，

整流变压器二次绕组分别采用星形和三角形联结,构成相位差30°、大小相等的两组电压,加到两组高压二极管整流桥上。12脉波整流变压器作为输入变压器,采用三绕组是为了满足12脉波整流的要求,采用分裂式结构形式,变压器一次绕组和两组二次绕组的匝数比为1:1:,其联结方式为Dy11d0,这种结构可有效地消除了对电网污染最严重、危害最大的5次、7次谐波。此外由于采用高压二极管整流,其导通波形畸变率较低,二极管的换相是在对应线电压最小时才发生,所以di/dt非常小,使得高次谐波分量也减少了。二极管整流的电压源型变频器在采用12脉波结构后,谐波标准满足国际IEEE-519对应的5%的谐波电流失真的要求,其输入功率因数较高,因此不必采用功率因数补偿装置。

2.变频器采用三电平设计技术方案。变频器输出与二电平变频器相比较,由于输出电压的电平数增加,输出波形有很大改善,谐波失真在2%以下,并且每一个开关器件只承受直流母线电压的1/2电压,逆变器的输出电压的跳变小,即du/dt小,减少了对电动机绝缘的损害。

3.逆变器采用脉冲宽调制技术。依照电机所需转速提供频率控制.采用最新开关器件IGBT,可以提高PWM调制频率,输出波形更接近正弦波,大大地减轻对电动机的影响。

4.系统采用的是德国西门子公司的SIMOVERT–MV6SE8031-1BA柜装变频器。逆变器主要由IGBT逆变桥、触发单元、控制单元组成,直流滤波后送入逆变器,根据所输入的控制参数,由控制单元、触发单元等控制逆变器输出。

中压变频装置本身具有功能完善的各项保护,电源断路器控制回路引入中压变频装置的保护连锁,在变频装置不具备运行条件时电源断路器不能合闸,同时在中压变频装置故障跳闸后联跳电源断路器。

三、改造后的运行效果

节能运行后给水泵电机电流由原来的220～230A左右降至160～170A左右,产生25%左右的节电率。以为例:

(一)节能效果

改造前单台月耗电量约为1399178kWh,改造后单台月耗电量约为1081183kWh(月运行时间均为720小时),每月可节约电量317995kWh。

(二)经济效益

按电价0.4元/kWh计算,按全年电动机运行5个月计算。当年节省电费为:5×317995×0.4=63.56万元。

(三)其它效益分析

首先,电源侧功率因数提高。原电机直接由工频驱动时,功率因数为0.8～0.86。采用中压变频调速系统后,电源侧的功率因数可提高到0.96以上, 可减少大量无功,进一步节约了上游设备的运行费用。其次,给水泵采用变频调速后,使得电机、水泵的转速降低,管网的压力降低;辅助设备如轴承、阀门等磨损大大减轻;另外,采用中压变频调速后,电机实现了软启动,启动电流不超过电机额定电流的1.2倍,避免了全压启动对电网和电动机的冲击,从而减轻对供电系统的影响,降低了电动机和高压开关的故障率,延长了电动机和高压开关的使用寿命,因此也降低了设备运行与维护的费用。

四、结语

设备改造于11月完成,变频器一次试车成功,运行正常,保证了锅炉的正常供水。通过此次改造,改变了给水泵高电耗的节流运行方式,取得了明显的节能效果,并获得很好的经济效益,为节能改造积累了丰富的经验。中压变频调速系统的使用大大降低了用电率,为电力企业节能降耗做出了贡献。随着我国工业的快速发展,变频器的使用越来越广泛,这也为将来在节能改造中推广变频调速技术总结了经验。

参考文献

[1]韩安荣.通用变频器及其应用[M].北京:机械工业出版社,.

[2]曾允许.变频调速技术基础教程[M].北京:机械工业出版社,.

水泵变频器论文 篇6

关键词：凝结水泵；变频；热工控制

一、凝结水泵变频改造热工控制的可行性

（一）凝结水系统运行现状。华电包头电厂凝结水泵变频

（以下简称凝结水泵变频）改造前凝结水系统运行情况是一台机组配置两台凝结水泵，正常情况下，一台凝结水泵运行，一台备用。通过除氧器水位调节阀调节除氧器水位。这样，不论在何种运行工况下，凝结水泵转速基本维持不变，出口流量只能由除氧器水位调节阀调节。除氧器水位调节阀为电动执行机构，动作频繁，易出现故障，降低了系统运行可靠性；凝结水母管压力高须提高管道系统的耐压性能，加大了系统泄漏的可能，增加了相关设备的维护费用。总之，凝结水泵出口压力高、除氧器水位调节阀节流损失大，使得凝结水系统效率降低、维护费用提高，最终导致能源浪费，发电成本提高。正常情况下除氧器工作压力是0.5MPa～0.8MPa，消除除氧器至凝结水泵的静压差及管道损失总压降约为0.4Mpa，凝结水母管压力在0.9MPa～

1.2MPa左右即可满足要求。但是机组正常运行起来压力在

3MPa～4MPa，除氧器水位调节阀造成的节流损失相当大。 由上可见华电发电厂DCS控制系统完全满足凝结水泵变频改造的要求。

（二）控制方式。华电包头发电厂凝结水泵变频改造前，由于凝结水泵只能运行在一定转速范围内，在低负荷时变频泵已处于最低限制转速运行，调节性能变差，如没有除氧器水位调门的协助将不能维持除氧器水位。所以只考虑凝结水泵变频调节三冲量自动。根据目前华豫华电包头发电厂负荷分布情况看，发电负荷通常在300MW以上，符合变频泵调节要求。在启、停机或异常运行工况时可利用除氧器水位调门协助控制除氧器水位，完全可以维持除氧器水位在正常范围内。因此，华电包头发电厂具备实现凝结水泵改变频调节控制功能的条件。

二、凝结水泵变频改造热控设计方案说明

（一）热工输入输出信号及控制的确定。变频器与DCS的接口。有DO点、DI点、AI点、AO点这些点对于DCS系统留有备用的通道，并且符合DCS接受点的要求。

（二）热工联锁保护说明。（1）凝结水泵在工频运行时，凝结水压力低联锁备用泵的保护定值不变仍为2.5MPa；（2）凝结水泵在变频运行时，压力低联锁备用泵的保护定值0.6MPa～2.5MPa（随除氧器的压力变化而变化），并且在凝结水泵变频画面中始终跟踪显示压力低联锁保护的定值；（3）在凝结水泵变频器投入“自动控制”时，除氧器水位调节阀自动切换到“手动控制”，运行人员根据负荷情况开大或关小除氧器水位调节阀。为获得最大节能效果，在凝泵转速具备一定调节裕量的前提下应尽量开大除氧器水位调节阀，以降低凝泵转速，具体情况要根据在相应负荷下，进行除氧器水位调节阀开度动态试验后获得；（4）凝结水泵在变频状态下，当变频器启动后联动开启出口电动门，变频器停运或故障跳闸时联动关闭出口电动门；

（三）改造后的运行操作要求。（1）若凝结水泵变频停运时凝结水泵转速未降至20rpm以下即断开凝结水泵变频器1ANB或

1BNB开关，将发出凝结水泵变频器严重故障报警，联锁断开变频器1ABNB开关。（2）OIS设定变频泵转速范围为60～

100%，对应频率30～50Hz，对应变频泵转速约900～1500rpm。

（3）变频器启动后变频泵直接进入变频器设定最低频率20Hz

运行，对应变频泵转速约600rpm，由此向上升速至DCS设定最低频率30Hz，对应变频泵转速约900rpm。（4）当变频控制的工作泵发生故障跳闸，或出力不足等故障时，另一台泵会自动投入工频运行。应将发生故障的泵处理好后，再切至变频运行。在此之前原备用泵只能工频运行，不能调速。（5）变频器由6KV

IA段供电，当变频器带B凝结水泵运行时，如果发生6KV IA段电源失电，此时A凝结水泵因母线失电不会自启，运行人员应立即手动启B凝结水泵工频运行，并关小除氧器上水调门。（6）当变频器故障，短时间不能恢复运行时，可以断开变频器

1ABNB、1ANB、1BNB开关，恢复到改造前的状态，同时变频器可以退出维修。

总结：华电包头发电厂凝结水泵变频改造采用“一拖二”配置，比“一拖一”配置降低了初期投资成本约50%，变频器的利用率也得到了提高。预计其投资将在投运后一年收回。通过整个改造工程的实施，节约了投资建设费用，降低了相关设备的维护费用，大大减少了凝结水泵电机的电能损耗，在各方面均达到了节能目标。

参考文献：

变频器在凝结水泵上的应用 篇7

由电机学可知, 异步电动机的转速n与供电频率f、转速差s、电机极对数p三个参数有关 (见公式1) , 改变其中任何一个参数都可以实现转速的改变。针对某一电机而言p是一定的, 而通过改变s进行调速空间非常小, 所以变频调速是最为合理的调速方法。若均匀改变供电频率f, 即可平滑改变电机同步转速。

随着变频技术的日益成熟, 在凝结水泵上采用变频器技术, 不仅便于实现低速启动, 无级变速调节, 更能实现节能降耗, 对于安全运行, 延长设备寿命都有着重要意义。异步电动机变频调速具有调速范围宽、平滑性较高、机械特性较硬的优点。目前, 变频调速已成为异步电动机最主要的调速方式。

变频技术在实现凝结水泵的转速平滑调整的同时又能实现节能降耗的目的, 因此对发电厂的运行效果和经济效益具有重要意义。其节能的原理可根据流体力学分析如下:

公式2表明, 水泵的水量Q与其转速n成正比, 水泵的压力p与其转速n的平方成正比, 水泵的轴功率与其转速n的立方成正比。因此, 当凝结水泵需求下降时, 调节转速可节约大量能源。例如:当需要水量下降到80%, 可以采用调速的方法使转速下降到80%, 则水泵的轴功率要下降到原值的 (80%) 3, 即51.2%;去除机械损耗、电机铜、铁损等影响。节能效率也接近40%。如采用传统的挡板方式调节风量, 虽然也可相应降低能源消耗, 但节约效果与变频相比, 则有天壤之别。

降低转速n可大幅度的降低水泵轴功率, 当水泵低于额定转速时, 理论节电为:

n为额定转速, n'为实际转速, P为额定转速时电机功率, T为工作时间。可见通过变频改造, 不但节能而且大大提高了设备运行性能, (公式3) 为变频节能提供了充分的理论依据。

2 变频调速功能与特点

2.1 改善电机的启动性能。

当电机通过工频直接启动时, 它将会产生7到8倍的电机额定电流。采用变频器启动时频率低, 转速也低, 启动电流就小, 避免工频启动时形成的大电流对电机、电缆、开关等设备的冲击, 因此启动性能得到改善。

2.2 降低电力线路电压波动。

在电机工频启动时, 电流剧增的同时, 电压也会大幅度波动, 电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量。电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常, 如咒机、传感器、接近开关和接触器等均会动作出错。

2.3 电机将在低于额定转速的状态下运行, 可以减少磨损, 降低噪音, 有利于延长电机的使用寿命。减少了噪音对环境的影响。

2.4 具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能。

2.5 运转状态灵活多样, 可手动控制也可完全实现自动控制, 且可与锅炉其他自控装置进行电气连锁, 实现锅炉的自动保护及计算机控制, 不会因事故影响生产。

2.6 节能效果显著。

由于最终的能耗是与电机的转速成立方比, 所以采用变频后, 大大地节约了成本, 投资回报更快, 用户也愿意接受。

3 变频器发热及解决方案

变频器在运行过程中产生热量致使设备的温度很高, 由于变频器本身选用的元件耐温为105℃, 因此设备本身可以耐受, 但周围环境温度升高, 对同置一室的其他电器设备威胁甚大。配电室的温度夏季最高可达60℃左右, 特别是对安装在开关柜上的微机保护装置影响很大, 轻者可造成误动, 重者可致设备损坏。因此, 我们要了解一台变频器的发热量大概是多少。通常, 变频器安装在控制柜中, 可以用以下公式估算:

发热量的近似值=变频器容量 (KW) ×55[W]

因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品。为此, 建议在设计过程中对变频器发热问题做充分考虑, 在炎热地区配电室内最好同时配置空调和轴流风机, 以保证室内的温度, 不影响其它设备正常运行。

4 变频器节能分析

辽源市某公司二期煤矸石热电联产工程中换热站。换热器Q=120MW, 与换热器相匹配的

凝结水泵如表1。

该凝结水泵采用变频调速控制, 07年设计并施工, 08年冬季投入使用。二年来的运行证明, 效果良好, 变频调速器工作稳定, 收到了很好的节电、节煤效果。下面把有关情况作一介绍。

4.1 设计方案及投资

通过采用凝结水泵变频器来控制除氧器水位和凝汽器水位的平衡。即:

当H-SPH>L-SPL时, 减小凝结水泵变频器输出

当H-SPH

H:除氧器水位, SPH:除氧器水位设定值, L:凝结器水位, SPL:凝汽器水位设定值。

变频器选用中国东申泵业8NB-6共3台, 其中1台为二期工程备用, 并增设有控制柜、电缆、控制线路、切换开关等设施, 总投资17.3万元, 其中3台变频器2.4万元。

4.2 经济分析

辽源市冬季采暖室内设计温度tN=18℃, 室外采暖设计温度tW=-22℃, 采暖期平均温度tWP=-8.5℃, 实际供暖时间为11月1日至3月31日共151天 (3624小时) 。用变频器前, 根据机组负荷调节凝结水泵阀门开度来控制凝结水流量大小;用变频器后控制阀门全开, 用DC4-20m A信号控制变频输出调整凝结水泵电机转速, 从而达到改变凝结水泵出口流量满足机组运行要求的目的。

节能计算如下:

a.阀门调节下运行:

流量在85%时:需要功率=97%×40k W=38.8k W

流量在70%时:需要功率=94%×40k W=37.6k W

消耗电量: (38.8k W+37.6k W) ×3624h=276873.6k Wh

b.变频器调速状况下运行:

流量在85%时:需要功率=67%×40k W=26.8k W

流量在70%时:需要功率=51%×40k W=20.4k W

消耗电量: (26.8k W+20.4k W) ×3624h=171052.8k Wh

所以节能效果:276873.6-171052.8=105820.8k Wh

按辽源市电费为0.5元/k Wh计算:105820.8×0.5=52910.4元

如上计算可见节电效果明显, 增加的投资短期内即可收回。

结束语

工程实测证明, 在凝结水泵上应用变频器技术可以低速启动, 无级变速调节, 对安全、节能、延长设备寿命都有着重要的意义, 更为重要是它的节能效果取得了可观的经济效益。

摘要：针对社会发展中出现的热点和难点问题选题研究, 现如今的社会, 讲究环保、节能、可持续发展, 如何在给人类提供方便舒适的生活环境下而尽量的节约能源成为了社会的热点话题, 介绍了凝结水泵的运行特性, 变频调速的功能和特点及其优良的节电性能, 对使用效果和存在问题进行了分析。

关键词：变频器,调速,节能

参考文献

[1]原魁, 刘伟强, 邹伟, 朱海兵.变频器基础及应用.第二版[M].北京:冶金出版社, 2004.

[2]徐甫荣.发电机辅机电动机节能改造技术方案分析[J].变频器世界, 2002.

高压变频器在循环水泵中节能应用 篇8

一、利用原循环水泵电气回路中加装高压变频器,应用高压变频器前后主回路接线图如下:

2、使用高压变频器后主回路接线图

二、应用效果

1、改善了工艺。

投入变频器后给水泵可以非常平滑稳定地调节转速,调整水量,运行人员可以自如地调控,节省资源,提高了生产效率。

2、延长电机和水泵的使用寿命。

启动电流大(约6～8倍额定电流),对电机和水泵的机械冲击力很大,严重影响设备使用寿命。采用变频调速后,便可以实现电机软起动和软制动,大大延长机械的使用寿命。

3、减少了调节阀门机械和水泵的磨损。

安装变频调速后,延长电机,水泵等的大修周期,节省了检修费用和时间,带来很大的经济效益。

4、

给水控制系统自动化程度提高,优化了控制系统。

三、经济效益

三台1250KW的高压异步电动机,改造前电流为140A左右,功率因数为0.85,改造后电流降低到90A左右,功率因数为0.97。

1、使用高压变频器前10月18日耗电情况如下:工艺状况为开两台1250KW,一台1120KW水泵,都是工频运行

10月18日循环水Ⅲ总耗电为81728千瓦时

2、使用高压变频器后12月16日耗电情况如下工艺状况为开三台1250KW水泵,变频运行

12月16日循环水Ⅲ日总耗电为48960千瓦时

改造后12月16日电能日消耗比改造前10月18日减少81728—48960=32768千瓦时

按照每度电0.4元计算,每日可为我厂节约电费

每月可为我厂节约电费393216元

四、结语

水泵变频器论文 篇9

在热电厂中, 机组必须配备的水泵主要有锅炉给水泵、循环水泵和凝结水泵, 其次还有射水泵、低压加热器疏水泵、热网水泵、冷却水泵、灰浆泵、轴封水泵、除盐水泵、清水泵、过滤器反洗泵、生活水泵、工业水泵、消防水泵和补给水泵等。这些水泵数量多, 总装机容量大:50MW火电机组的主要配套水泵的总装机容量为6430KW, 占机组容量的12.86%;100MW机组为10480kW/, 占10.48%;200MW机组为15450KW, 占7.73%。100MW机组主要配套水泵的总耗电量约占全部厂用电量的70%左右。由此可见, 水泵确实是火力发电厂中耗电量最大的一类辅机。因此, 提高水泵的运行效率, 降低水泵的电耗对降低厂用电率具有举足轻重的意义。国外火电厂的风机和水泵已纷纷增设调速装置, 而目前我国火电厂中除少量采用汽动给水泵, 液力耦合器及双速电机外, 其他风机和水泵基本上都采用定速驱动。这种定速驱动的泵, 由于采用出口阀, 风机则采用入口风门调节流量, 都存在严重的节流损耗。尤其在机组变负荷运行时, 由于风机和水泵的运行偏离高效点, 使运行效率大大降低, 结果是白白地浪费掉大量的电能, 已经到了非改不可的地步。

1 泵类负载的流量调节方法及原理

泵类负载通常以输送的液体流量为控制参数, 为此目前常采用阀门控制和转速控制两种方式。

1.1 阀门控制这种方法是借助改变出口阀门的开度大小来调节流量的, 其实质是通过改变管道中流体阻力的大小来改变流量的。因为泵的转速不变, 其扬程特性曲线H-Q保持不变, 如图1所示

当阀门全开时, 管阻特性曲线R1-Q与扬程特性曲线H-Q相交于点A, 流量为Qa, 泵出口压头为Ha。若关小阀门, 管阻特性曲线变为R2-Q, 它与扬程特性曲线H-Q的交点移到点B, 此时流量为Qb, 泵出口压头升高到Hb。则压头的升高量为:ΔHb=Hb-Ha。于是产生了阴线部分所示的能量损失:ΔPb=ΔHb×Qb。

1.2 转速控制借助改变泵的转速来调节流量, 这是一种先进的控制方法。转速控制的实质是通过改变所输送液体的能量来改变流量。因为只是转速变化, 阀门的开度不变, 如图2所示, 管阻特性曲线R1-Q也就维持不变。额定转速时的扬程特性曲线Ha-Q与管阻特性曲线相交于点A, 流量为Qa, 出口扬程为Ha。

当转速降低时, 扬程特性曲线变为Hc-Q, 它与管阻特性曲线R1-Q的交点将下移到C, 流量变为Qc。此时, 假设将流量Qc控制为阀门控制方式下的流量Qb, 则泵的出口压头将降低到Hc。因此, 与阀门控制方式相比压头降低了:ΔHc=Hb-Hc。据此可节约能量为:ΔPc=ΔHc×Qb。与阀门控制方式相比, 其节约的能量为:

将这两种方法相比较可见, 在流量相同的情况下, 转速控制避免了阀门控制下因压头的升高和管阻增大所带来的能量损失。在流量减小时, 转速控制使压头反而大幅度降低, 所以它只需要一个比阀门控制小得多的, 得以充分利用的功率。而且随着转速的降低, 泵的高效率区段将向左方移动。这说明, 转速控制方式在低速小流量时, 仍可使泵机高效率运行。

2 国内某热电厂工业水泵运行状况及变频改造措施

国内某热电厂有3台工业水泵, 3台水泵并列在工业水母管上, 生产过程中为全厂提供生产工艺制水水源、全厂辅机轴承冷却水、发电机组空冷器、冷油器用水、锅炉淋渣水、全厂生活用水等等。随着用水成本的逐步上升, 该厂将全厂辅机轴承冷却水、锅炉淋渣水、甚至是发电机组空冷器、冷油器用水 (在室外气温较低时) 都改成了由机组循环冷却水来代替, 全厂的用水量大大降低, 在机组负荷较低时开一台工业水泵也会造成工业水母管超压, 该厂化学分场的运行人员不得不采取水泵出口阀节流的方式运行, 但由于工业水泵离运行人员工作场所很远, 工业水母管压力变化较频繁时, 运行人员就会就近开启化学车间的工业水泄压阀来调整工业水母管压力, 这样的调整方式不仅使运行人员劳动强度大, 而且浪费了大量的水资源和电能。

在随后的技改工程中, 采用变频器配合压力变送器实现恒压供水的改造方案彻底解决了工业水压力调整的问题, 具体改造方案如图3

原水泵电机功率185KW, 采用自耦变压器降压启动来降低电机启动电流。工业水母管压力用出口阀、或化学车间的工业水泄压阀来调整。改造后为潜水泵电动机配备了变频装置, 合理设置电机启动时间和电机加减速时间就可有效的实现电机的软启动, 降低启动电流。在工业水母管上装设压力变送器, 将工业水母管的压力转化为4-20m A的信号送入变频器, 变频器将这个信号与设置的压力给定值比较后自动调整变频器的输出转速, 从而实现恒压供水的自动闭环控制。

改造后最明显的是运行人员的劳动强度大大降低, 再也不用频繁调整水泵出口阀和泄压阀了, 而且变频泵和工频泵并联运行也非常平稳。再一个现象是水泵运行电流比前一日下降了几十安培。为了详细核算水泵变频改造后的节电效益和节水效益, 该厂化学车间的运行人员做了半年的统计工作, 用这半年的统计数据与前一年改造前的运行数据比较后发现该水泵变频改造后平均运行电流下降了约50安培, 一年大约可以节电40万千瓦时, 节电率可达28%, 创造节能收益10万元, 除此之外每年还可节约20万吨水, 这两项收益使得改造投入的10万元不到一年就可收回, 节能效益非常可观。

3 总结

通过工业水泵变频改造的实践验证了水泵采用变频调速装置节能改造的潜力, 而且还可降低运行人员的劳动强度, 减少机械磨损, 延长设备使用寿命, 因此采用变频装置对风机、水泵进行节能改造在各行各业中都会有很大的实践空间。

参考文献

[1]郭立君.泵与风机.北京.中国电力出版社.2001.

水泵变频器论文 篇10

当前我们正面临着能源问题和环境问题的困扰, 所以当前如何减少能源浪费和保护环境已经成为了全社会非常重视的一个问题。在现代的建筑之中, 暖通工程往往都是必不可少的, 暖通循环系统的应用大大地改善了人们的生活质量, 但是另一方面在暖通循环系统之中, 水泵往往发挥着非常重要的作用, 但是水泵也是较容易产生能耗的一个设备, 因此在暖通循环水泵上应用相应的技术进行节能控制, 既可以降低水泵的能耗, 同时又能够提高水泵的效率, 使得整个暖通循环系统能够更加的节能高效。而将变频器应用于暖通循环水泵之中, 往往能够起到较好的节能控制效果, 所以对于变频器在暖通循环水泵上的节能控制进行研究有着非常重要的意义。

1 变频器技术概述

1.1 变频器的概念

所谓变频器, 实质上是一种电力控制设备, 它通过对变频技术和微电子技术的应用来对电机工作电源频率方式加以改变, 然后实现对交流电动机的控制。变频器可以对工频电源进行相应的转换, 然后形成另外一种频率。变频器的主要电路也可以被划分为两大类, 第一类是电流型, 第二类是电压型。所谓电流型, 指的是能够对于电流源进行交流和直流变化的变频器;而电压型则是对于电压源进行交流和直流转换的变频器。

1.2 变频器的基本构成

变频器实质上也是一种电力电子装置, 但是通过对变频器节能技术的应用能够将固定频率、电压的交流电进行适当的调整, 使其转换为频率和电压都可供调节的交流电, 构成变频器的电路实际上是非常复杂的, 在其内部, 主要是由主电路单元、驱动控制单元、中央处理单元、保护与报警单元和监视与参数设定单元所构成的。其中主电路单元主要是把电网电压接入变频器, 该单元主要是由逆变器和整流器所构成的;驱动控制单元的主要作用就是用于产生相应的驱动逆变器开关信号, 而且驱动控制单元是受中央处理单元控制的;中央处理单元则是对变频器的各种外部信号进行处理, 同时对内部信号进行检测, 它是整个变频器的控制核心, 对变频器的控制主要就是依赖于中央处理单元;而保护与报警单元的主要功能就是对变频器的故障进行检测和报警;监视与参数设定单元主要是对变频器的工作状态进行监视, 同时对变频器的各项参数进行设定。

1.3 变频器的控制方式研究

变频器的种类有很多, 所以相应的控制方式也是多种多样的, 因此依据变频器的工作原理, 大致可以将其分为以下几种控制方式:第一是V/f控制方式。它是一种简单的开环控制方式, 而且使用该方法来对于变频器进行控制, 造价往往也非常的高, 一般适用于控制精度要求较低的调速系统, 比如说水泵和风机等;第二种是转差频率控制方式。这一种方式是在V/f控制的基础之上发展而来的, 但是转差频率控制方式是通过电路和速度传感器给定转速以及实际转速的速度偏差信号, 然后再利用控制器对于基准速度偏差值加以计算, 最后得出基准同步转速值, 然后再计算出电压控制信号以及逆变器的频率;第三是矢量控制方式。这种变频器控制方式属于高精度的控制方式, 矢量控制方式把一部电动机的定子电流进行了分解, 将其分解为两个部分, 一个分量为转矩电流分量, 另一个分量为励磁电流分量, 通过对于二者的控制来实现对于变频器的控制。

2 变频器在暖通循环水泵的节能控制原理

2.1 降低电机的转速

通过变频器可以对于暖通循环系统中的水泵电机的频率加以调节, 而在调节其频率之后, 电机的转速往往也就会发生相应的改变, 而当电机的转速发生变化之后, 电机轴的功率也就会发生相应的改变, 电机的转速降低之后, 电机轴的功率会有所提升, 所以通过降低电机的转速, 能够取得较好的节能效果。

2.2 动态调整节能

将变频器应用于暖通循环水泵上, 能够使得水泵迅速地对于负载变动加以适应, 在其适应了负载的变动之后, 能够及时地给出最大效率的电压, 从而使得电机始终保持在高效率的运行状态, 而电机的输出效率一旦得到了提高, 往往就能够节约更多的能源, 所以变频器通过动态的调整, 也能够起到较好的节能效果。

2.3 通过变频器自身控制方式节能

对于采用V/f控制方式的变频器而言, 在保证了电机输出力矩的前提之下, 变频器能够自动对于V/f曲线进行调节, 适当地减少电机的输入力矩, 在输入力矩得以减少之后, 就能够使得输入电流也相应的减少, 这样就能够起到较好的节能的效果。

2.4 变频器软启动节能

在暖通系统之中, 如果电机是全压启动, 那么为了满足电机启动力矩的需求, 其往往就需要从电网吸收更多的电流, 而这一电流值往往会达到电机额定电流的5~7倍, 所以就使得电机的启动电流非常大, 这样不仅仅造成了能源的浪费, 而且由于在启动瞬间, 电网的电压波动会很大, 所以就增加了线损。但是变频器所采用的变频启动的方式, 在启动的过程中, 启动电流会从0A上升到电机的额定电流, 这样就避免了启动电流过大, 同时也减少了对于电网的冲击, 进而减少了线损, 所以变频器的软启动功能也能够起到较好的节能效果。

2.5 提高功率因数

因为在暖通系统中, 循环水泵的电动机是由定子绕组和转子绕组在电磁作用下产生力矩的, 但是无论是对于定子绕组和转子绕组而言, 都是具有感抗作用的, 所以就会使得电网面临感性阻抗, 这样电机在运行的过程中, 就会吸收大量的无功功率, 使得电机的功率因数很低。但是在应用变频器之后, 在变频器进行整流滤波之后, 电机的负载特性就会发生相应的改变, 变频器对于电网的阻抗特性是呈现出阻性的特征, 所以就会大大提高功率因数, 进而有效地减少了无功损耗, 从而达到节能的效果。

3 变频器在暖通循环水泵上的节能控制应用

3.1 调节水泵转速

对于传统的暖通循环水泵而言, 其往往都是通过阀门或者挡板来对于流量进行控制, 当其在额定电压下工作时, 其电动机的功率为额定功率, 但是在很多时候, 在暖通系统中, 并不需要使用到很大的液体流量, 这时即使通过阀门或者是挡板对于流量进行控制, 仍然不能够使得水泵的转速得以降低, 从而造成了能源的浪费。对于交流异步电机电动机而言, 其转速可以通过式 (1) 来进行计算, 而对于该电动机如果通过变频器来进行控制, 就可以使得水泵的转速得以降低, 变频器控制电动机转速的原理如式 (2) 所示。这样当电动机在较低的电压下工作时, 实际功率就会比额定功率要小得多, 从而起到节能的效果。所以利用变频器来对于水泵的转速加以调整, 节能效果是较为显著的。而且就整个暖通系统而言, 水泵是消耗能源最多的一个部分, 如果能够将节能技术应用到水泵之中, 那么起到的节能效果将是十分显著的。

式中:n-电动机转速, r/min;f-交流电频率, Hz;p-电机磁极对数。

3.2 在水泵并联系统中的应用

在许多暖通系统中, 往往都会将多台循环水泵并联进行使用, 使得水泵构成一个泵系统, 所以此时可以对于多台水泵进行变频调节, 从而对于流量进行有效的控制, 达到节能的目的。但是由于变频器的成本较高, 如果水泵系统中的每一台水泵都是用一个独立的变频器, 往往并不是十分的经济, 所以此时可以把并联系统中的一台水泵改为变频调节泵, 而其它的水泵保持不变, 这样也能够达到节能的目的。因为在并联系统之中, 当其开始工作时, 首先将变频调速泵进行启动, 然后让水泵的流量从零开始逐渐地增加, 直到达到额定流量, 当额定流量超过了变频泵的最大流量之后, 就启动非变频泵, 这时变频调速泵在得到了系统的信号反馈之后就会减小自身的转速, 从而使得泵系统的输出总流量降低到额定要求。如果启动一台非变频泵不能够满足流量的要求, 那么就可以启动第二台非变频泵, 同理, 如果两台非变频泵也不能够满足要求, 则可以启动第三台。而且依据系统对于流量的不同需求, 也可以选择不同额定流量的水泵进行搭配, 从而起到最好的节能效果。

4 结束语

将变频器应用在暖通循环水泵之中, 能够起到较好的节能控制效果, 而且无论水泵的型号如何, 通过变频器处理, 都能够取得较好的节能效果, 对于水泵运行的成本进行有效的控制。当前变频器在更多的领域之中得到了广泛的应用, 不仅仅局限于循环水泵, 在其它领域之中对于变频器加以应用, 也能够起到较好的节能效果。

摘要：近些年来, 我国的经济虽然取得了良好的发展, 但是同时我国的能源消耗问题也非常的严重, 所以当前我国十分注重可持续发展, 十分强调节能减排。而在传统的暖通系统之中, 往往会造成大量的能源浪费, 因为室外的温度往往是不断变化的, 室外温度的变化会对室内温度造成一定的影响, 所以就使得暖通循环水泵出现了能源的浪费。而将变频器应用在暖通循环水泵之中, 能够利用变频调节的方式来实现对暖通循环水泵的节能控制, 从而使得暖通循环系统能够更加节能地运行, 进而有效减少能源的浪费。因此文章就变频器在暖通循环水泵上的节能控制进行了一定的研究, 以期能够使得暖通循环系统更加节能高效地运行。

关键词：变频器,暖通循环水泵,节能控制

参考文献

[1]王文平.浅析变频器在水泵控制中的应用[J].能源与节能, 2014 (4) :174-175, 192.

[2]尤士刚.消防水泵控制电路图选用时应注意的几个问题[J].智能建筑电气技术, 2011 (4) :78-79.

[3]李红帅, 高小涛.变频器在水泵供水系统中的应用[J].河南科技, 2014 (18) :106-107.

[4]刘刚.变频器在水泵改造中的应用及节能分析[J].特钢技术, 2014 (3) :57-59.

水泵变频器论文 篇11

1 变频器控制水泵运行的原理

变频器主要控制水泵的工作转速, 主要原理和节能模式为:在水泵、阀门和管道构成的管道体系内, 水泵克服管道阻力, 泵送出水。在未利用变频器的管道系统中, 水泵泵送水的流量利用出水阀门进行调节, 水泵需克服出水阀与管道的阻力。在利用了变频器的管道系统中, 出水阀无须控制, 水泵仅克服管道阻力即可, 管道对水泵扬程要求标准更低。这时候, 若要更改水泵流量, 直接调节水泵转速, 确保水泵扬程和管道阻力彼此匹配。

管道阻力和泵送流量相关。如下图1为水泵调速过程中性能改变的原理, 水泵进水阀和出水阀均开启, 水泵运行转速为n1, 水泵工作位置A (流量Qa和扬程Ha) , 管路产生阻力曲线为HR1;如果系统所需流量Qb, 无变频器的系统调节方式为关小水泵出水阀门, 水泵工作位置移动到B, 管道阻力曲线HR2, 水泵扬程提升至Hb;若应用变频器进行速度调节, 那么管路阻力曲线不会发生改变, 水泵工作部位移动到C, 水泵转速为n2, 扬程为Hc。不难看出, Hb>Ha>Hc, 在忽略效率作用的基础上, 水泵功率P=γQH/η存在差异, 应用变频器的功率最低, 节能△P=γQ (Ha-Hc) /η[1]。

2 变频器控制的优劣性以及保养工作

许多人因变频器控制和传统控制方式相比更加耗电, 否决了变频器控制水泵的优越性, 此类观点并不正确。变频供水与传统高位水箱供水比较情况如下:

2.1 变频器控制水泵供水的优劣性

其优点为:①健康环保、防止水体二次污染;②节约成本, 降低占地, 具有更好的社会效益;③水压恒定, 防止对阀门和水表的损害;④降低对电网系统产生的冲击;⑤高自动化水平, 降低人力资源成本, 保护性能较佳;⑥切实降低水锤效应;⑦延长装置使用年限, 高位水箱不会渗漏水。其劣势为:①长时间工作耗电量大;②专业水平要求严格, 需高技能人员进行养护。

2.2 高位水箱供水的优劣性分析

其优势为:①维修简便;②节约能源;其劣势为:①较大的二次污染, 极易使蚊虫与老鼠钻入;②成本投入大, 占用面积大;③较高水压, 较大的水锤效应, 对出水阀门和水表损害较大;④与高压水箱距离较近的楼层水压小且不稳;⑤启动功率较大, 对电网系统冲击严重, 容易破坏电机和水泵;⑥水箱容易发生渗漏水;⑦清洗工作繁杂, 水资源浪费;⑧管理不便。

2.3 变频器的保养工作

当前, 变频器的更新换代速度更快, 性能也持续提升, 更多新式产品问世, 且功能全面。尽管变频器类型较多, 可其应用和保养以及故障维修方式基本没有明显差别。在现实运用阶段, 由于腐蚀气体、温湿度、震动以及颗粒的不良作用, 变频器的性能会出现改变。若养护和应用科学合理, 就可以降低突发性故障导致的损失, 提升使用年限。若应用和养护不合理, 则会发生各类故障, 造成其无法正常运行, 所以, 变频器的日常养护和定期检测非常关键。日常养护和检测工作主要为:①检测变频器工作的环境温度, 通常大约25℃最佳, 一般要求为-10℃~40℃之间;②观察变频器的显示界面上反映出的输出电压电流以及频率等各类数据有无异常。显示界面的显示清晰与否, 有无缺失;③应用测温工具检查变频器温度正常与否, 有无异味情况, 风扇工作是否异常, 散热畅通与否, 在其工作阶段有无故障告警。检测输入电压的最大值, 若输入电压高出最大值, 就算变频器未工作, 同样会对其线路板产生损害。进行定期检测的时候, 检测之前需断开电源, 变频器停止工作, 显示界面指示灯熄灭, 待变频器电容器充分放电之后, 应用万用表进行确认无误, 方可继续进行。

3 变频器控制在水泵中的应用和节能分析

3.1 PID控制、PLC控制以及模糊控制

①PID控制器即属于比例、积分以及微分控制系统, YTZ电阻远传压力表传输的升降压信号在此处通过对应的处置即可管控变频器的输出频率。水中压强的细微改变均会导致泵多次进行速度调节, 造成水泵和电机相连的橡胶部位发生破损, 形成振荡和超调情况, 同样使一些电功率产生无谓消耗;②PLC属于运用广泛的工业用微型计算机, 而其实际是继电器和CPU的整合产物。基于客户现实用水需求量设置的数学模型和程序, 利用编程系统, 满足了PLC控制要求, 和变频器、水泵以及远传压力表构成闭环电路, 其具备自动化、软启动方式、高稳定水压强、高可靠、使用年限长、节约电力、低成本投入和便于维护的优势;③模糊控制就是应用逻辑推理的方式消除模糊量化, 属于计算机技术之后研发出的新式技术。模糊控制的供水方式属于一类高性价比的方案, 具备推广价值[2]。

3.2 变频器控制在水泵中的应用节能

变频器控制在水泵中应用, 能够对系统实行闭环控制。在出水管中安装流量传感系统, 采集压力或者流量数据, 传输到PLC控制系统, 将其和额定参数进行对比, 对比计算之后对变频系统下达命令, 变频系统则调节水泵工作频率, 控制泵转动速度, 进而控制水泵的工作状态。若水泵控制应用阀门方式, 其扬程还需克服阀的阻力, 就会消耗部分功率, 出水阀的开度更小, 产生的阻力更大, 功率的消耗就更大。运用变频器可以消除阀门阻力, 切实提高水泵工作效率。

3.3 水泵并联中变频调速泵的运用

现实的运用过程中, 多个泵并联, 对其实行变频调速, 以满足流量管控要求。可变频系统的成本投入大, 多水泵应用一一对应的控制成本太高, 所以, 仅需增加一个泵的变频调速功能, 并联在系统中, 其他水泵保持之前的运行状态, 就可以达到系统的节能要求。该系统的运行原理:在泵并联系统运行的时候, 需优先启动变频调速水泵, 流量自0逐渐提升, 持续提升到额定的流量。如果额定流量高于变频调速水泵能承受的最高流量, 则开启其他的普通水泵, 变频调速水泵获得信号回馈之后降低转动速度, 确保输出流量总量下降至额定需求;同样, 如果单一变频调速水泵与单一普通水泵无法达到系统需求的情况下, 开启第二个普通水泵, 若依然无法满足, 开启第三个普通水泵, 依次下去, 直到满足要求为止。此外, 基于流量需求的不同范围, 也能够选取对应的额定流量水平泵匹配运作, 确保运行的经济性。

4 总结

如上述, 变频器控制在水泵中的应用效果显著, 能充分发挥变频器的节能性, 针对任何规格的水泵, 均能进行节能化处置, 降低水泵的工作成本。具备非常广阔的发展前景。

摘要：本文以变频器控制在水泵中的应用为基础, 对该技术在实际运用阶段的节能问题进行分析, 并为今后的相关工作提供参照。

关键词：变频器,水泵,节能

参考文献

[1]吴昌斌.变频器控制在水泵中的应用与节能分析[J].包装与食品机械, 2014 (3) :60-62.