新聞中心

EEPW首頁 > 電源與新能源 > 設計應用 > ZNR系列智能高壓變頻器在循環(huán)水泵節(jié)能改造中的應用

ZNR系列智能高壓變頻器在循環(huán)水泵節(jié)能改造中的應用

作者: 時間:2012-03-14 來源:網(wǎng)絡 收藏

  1 引言

  隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展,變頻器的使用越來越廣泛。高壓交流變頻調速技術是上世紀90年代迅速發(fā)展起來的一種新型電力傳動調速技術,主要用于交流電動機的變頻調速。目前高壓電動機中拖動的負載近70%是風機、泵類,其中一半適合調速。從高壓變頻器的一般使用情況來看,平均節(jié)電率可達30%,在技術改造項目中,高壓變頻器的投入和使用,其節(jié)能效果是顯而易見的。高壓變頻器經(jīng)過多年的現(xiàn)場運行證明,它用于驅動風機、泵類設備節(jié)電效果顯著,性能穩(wěn)定、可靠性高。既節(jié)約了能源,又滿足了生產(chǎn)工藝要求,且大大減少了設備維護、維修費用,直接和間接經(jīng)濟效益十分顯著。變頻調速以其顯著的節(jié)能效益、高精確的調速精度、寬的調速范圍、完善的保護功能,以及易于實現(xiàn)的自動通信功能,得到了廣大用戶的認可和市場的確認,在運行的安全可靠、安裝使用、維修維護等方面,也給使用者帶來了極大的便利和快捷的服務,使之成為企業(yè)采用電機節(jié)能方式的首選。

  2 改造方案

  過去冷卻水均不調速,利用出口閥門開度大小來控制水流量和管網(wǎng)壓力,由于設備的選擇都是按最大負荷情況來選型,在實際運行中設備留有較大的裕量,冷卻循環(huán)水的流量與壓力是通過冷卻出、入口管上的調節(jié)閥來進行調節(jié),造成電動機運行效率較低,電能浪費大。為降低企業(yè)生產(chǎn)成本,經(jīng)過調研與比較,反復論證,決定選用上海衛(wèi)能能源科技有限公司生產(chǎn)的znr系列對d#空分a#、b#、c#3臺進行變頻調速,以解決能源浪費問題。znr-a6h1250/06ya10型,額定電壓為6kv,額定容量為1250kva,6級h橋級聯(lián)拓撲方式,適配電機為異步電機,采用“一”字排列安裝形式,控制程序版本為a10型。

  d#空分循環(huán)水系統(tǒng)要求運行可靠性高,為了充分保證系統(tǒng)的可靠性,考慮到變頻調速系統(tǒng)退出運行后不影響生產(chǎn),確保循環(huán)水系統(tǒng)正常運行,結合實際運行狀況,設計為變頻器加裝工頻旁路裝置,當變頻器因故障時,變頻器退出運行,可將電機直接手動切換到電源工頻情況下運行,恢復到原有系統(tǒng)的運行方式。

  3 系統(tǒng)的配置與工作原理

  znr系列智能高壓變頻調速系統(tǒng)的主體結構“一”字布置,由旁路柜1面、變壓器柜1面、功率逆變柜和控制柜1面、連接電纜1套等組成,其中功率柜與控制柜合1。

  旁路柜:根據(jù)需要選用,該組件在系統(tǒng)故障情況下將電機切換至工頻電網(wǎng),執(zhí)行旁路功能。

  變壓器柜:裝有移相整流變壓器,為各個功率單元提供交流輸入電壓。

  功率柜和控制柜:裝有模塊化設計的多個功率單元級聯(lián)式的逆變主回路,向電機提供變頻后的輸出電壓。裝有主控部件,控制變頻調速系統(tǒng)的工作并處理通過采集獲得的數(shù)據(jù),具備各類數(shù)據(jù)通信和dcs控制接口功能。

  高壓變頻系統(tǒng)配備旁路柜,工頻旁路由2個高壓隔離開關k1、k2組成,其中qf為用戶高壓開關柜原有高壓斷路器。變頻運行時,k1和k2閉合,切換k2至變頻運行位置;工頻運行時,k1斷開,k2閉合,切換k2至工頻運行位置。當高壓變頻調速系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,控制器自動跳開qf,操作員打開k1,切換k2至工頻運行位置。可將電機轉切至工頻運行,此時變頻調速系統(tǒng)從高壓中隔離出來,便于檢修、維護和調試。為了實現(xiàn)變頻器故障的保護,高壓變頻器對6kv開關qf進行聯(lián)鎖,一旦變頻器故障,變頻器跳開qf,工頻旁路時,變頻器允許qf合閘,撤消對qf的跳閘信號,使電機能正常通過qf合閘工頻啟動。循環(huán)水泵變頻調速主回路電氣原理圖如圖1所示。

ZNR系列智能高壓變頻器在循環(huán)水泵節(jié)能改造中的應用

  znr系列智能高壓變頻調速系統(tǒng)具有強大的自動控制和通信功能,高壓變頻裝置投運后,電機運行方式以變頻運行為主,裝置具備手動旁路功能,在變頻裝置出現(xiàn)故障后,可以旁路工頻運行。高壓變頻裝置現(xiàn)場電控箱可以實現(xiàn)變頻器的啟動、停止,具有運行、停止指示,具有電機電流、電機轉速顯示,可以根據(jù)負荷情況調節(jié)現(xiàn)場電位器改變變頻器輸出頻率,以調節(jié)電機轉速。工藝dcs控制室具有電機運行電流指示,運行狀態(tài)顯示,故障跳閘顯示,并具有dcs手操急停功能。高壓變頻裝置本身具有功能完善的各項保護,電源斷路器引入高壓變頻裝置保護連鎖,在變頻裝置不具備運行條件時電源斷路器不能合閘,同時在高壓變頻裝置故障跳閘后聯(lián)跳電源斷路器。循環(huán)水泵變頻調速控制回路電氣原理圖如圖2所示。

ZNR系列智能高壓變頻器在循環(huán)水泵節(jié)能改造中的應用

  4 循環(huán)水泵變頻調速節(jié)能分析

  當采用變頻調速時,可以按需要升降電機轉速,改變水泵的性能曲線,使水泵的額定參數(shù)滿足工藝要求,根據(jù)水泵的相似定律,變速前后流量、壓力、功率與轉速之間的關系為:q1/q2=n1/n2;h1/h2=(n1/n2)2;p1/p2=(n1/n1)3。其中:q1、h1、p1—水泵在n1轉速時的流量、壓力、功率;q2、h2、p2—水泵在n2轉速時相似工況下的流量、壓力、功率。假如轉速降低一半,即:n1/n2=1/2,則p2/p1=1/8,可見降低轉速能大大降低軸功率達到節(jié)能的目的。當轉速由n1降為n2時,水泵的額定工作參數(shù)q、h、p都降低了。但效率值基本是一樣的。也就是說當轉速降低時,額定工作參數(shù)相應降低,但效率不會降低。

  因此在滿足操作要求的前提下,水泵仍能在同樣甚至更高的效率下工作。降低了轉速,流量就不再用關小閥門來控制,閥門始終處于全開狀態(tài),避免了由于關小閥門引起的壓力損失增加,也就避免了總效率的下降,確保了能源的充分利用。工頻50hz電網(wǎng)直接啟動,對電網(wǎng)和機械沖擊較大,聲響很大,啟動一次的損耗電能高。而變頻軟起動損耗很小,只有上述損耗電能的1/10,則每年的起動節(jié)能也是很可觀的。當采用變頻調速時,50hz滿載時功率因數(shù)為接近1,工作電流比電機額定電流值要低許多,這是由于變頻裝置的內濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用,可以為電網(wǎng)節(jié)約容量20%左右。

  5 循環(huán)水泵參數(shù)和工況

  d#空分3臺循環(huán)水泵的參數(shù)相同,水泵為濟南奔騰泵業(yè)有限公司生產(chǎn)btow600-710型,額定轉速970r/min,效率85%,供水6000m3/h,揚程50m。拖動循環(huán)水泵的3臺電動機為ykk5603-6型,額定功率1120kw,額定電壓6kv,額定電流124.6a,功率因數(shù)cos=0.87,額定轉速992.2r/min,f級絕緣,繞組y接,哈爾濱電機廠有限責任公司生產(chǎn)。

  a#、b#、c#、d#、e#5臺循環(huán)水泵采用閉式循環(huán)水系統(tǒng),補給水經(jīng)化學弱酸陽離子交換器處理后的軟化水。循環(huán)水泵采用單元制供水系統(tǒng),即每臺機組配1座冷卻塔,1條壓力循環(huán)水管,1條雙孔自流水溝和1臺循環(huán)水泵。冷卻水塔采用風筒式逆流自然通風冷卻塔,通風筒為雙曲線旋轉殼。在循環(huán)供水系統(tǒng)中,是由循環(huán)水泵實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用的。經(jīng)熱交換后的熱水進入冷卻設施進行冷卻,使其水溫降至允許值,然后又重復將冷卻水輸入冷卻器而循環(huán)使用,由于系統(tǒng)水位基本上是穩(wěn)定的,故循環(huán)水泵的揚程也基本穩(wěn)定,而其容量按計算水量確定。循環(huán)水泵隨機組長期連續(xù)運行,由于機組負荷經(jīng)常變化,需要及時調整循環(huán)水流量,以保證機組的安全經(jīng)濟運行。在正常運行工況,5臺循環(huán)水泵運行3臺,另2臺循環(huán)水泵備用。即使在同一負荷的情況下,不同的外部環(huán)境也使得循環(huán)水流量的需求不同。利用高壓變頻器根據(jù)實際需要對循環(huán)水泵進行調速控制,從而既保證和改善運行工藝,又可達到節(jié)能降耗的目的。

  znr系列智能高壓變頻調速系統(tǒng)正式投入運行前,應仔細檢查廠家給出的znr智能高壓變頻調速系統(tǒng)控制器功能基本參數(shù)所述內容是否都正確設置了,并對znr系列智能高壓變頻調速系統(tǒng)控制器功能參數(shù)進行設置。

  6 改造前后運行情況

  本次只對5臺并聯(lián)水泵中的3臺進行改造,正常運行工況為3臺變頻。由于季節(jié)及晝夜溫度的差別使得變頻系統(tǒng)的運行有著特殊性,管網(wǎng)總出口的壓力取決于2臺并聯(lián)水泵各自的出口壓力,從而決定了變頻泵不可能在太低的頻率下運行,否則會引起倒流或不出水的情況。另一方面,太低的頻率會導致整體壓力下降,達不到循環(huán)水系統(tǒng)總體的揚程要求,處于工頻定速運行的水泵也易導致過流發(fā)生。根據(jù)以往的運行實踐經(jīng)驗,在工頻泵與變頻泵同進運行的情況下


上一頁 1 2 下一頁

評論


技術專區(qū)

關閉