摘要:變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)能效果,被廣泛應(yīng)用。在供水工業(yè)上使用新科瑞中壓變頻器,可以有效延長電機(jī)壽命,減少對水路的沖擊。

　　1 、引言

　　水廠的工業(yè)泵房,水泵開后一直處于滿負(fù)荷狀態(tài),而用水量是隨生產(chǎn)而時刻變化。因此,必須頻繁開停泵或采用擋板、閥門等方法調(diào)節(jié)供水量。這必將對水泵、電機(jī)造成機(jī)械沖擊,既減少它們的使用壽命,也造成電能的浪費(fèi)。采用變頻調(diào)速既節(jié)能、延長設(shè)備使用壽命,又能很好滿足要求。

　　2、變頻調(diào)速簡介

　　一個交流電動機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)由變頻調(diào)速驅(qū)動器、交流電動機(jī)和控制器組成。其轉(zhuǎn)速n與電源頻率f、轉(zhuǎn)差率s、電機(jī)極對數(shù)p有如下關(guān)系:

　　變頻調(diào)速通過改變電源頻率f的方式來改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速的。 一般要求主磁通保持不變,這樣在調(diào)速范圍內(nèi)可保持轉(zhuǎn)矩不變,根據(jù)公式: U1≈E1=4.44fN1kΦ為保持主磁通Φ不變,在改變f調(diào)速的同時,還必須改變電壓U1,并且保持U1/f比值不變。目前變壓變頻技術(shù)已經(jīng)被更為先進(jìn)的矢量控制所取代,是將異步電動機(jī)的定子電流分為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和與其垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流),并加以控制。在這種控制方式中,必須同時控制異步電動機(jī)定子電流的幅值和相位,即控制定子電流矢量,故稱為矢量控制方式。對于水泵,由于流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比,扭矩與轉(zhuǎn)速二次方成正比,而泵的功率則與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。用n、N分別表示轉(zhuǎn)速和功率,腳標(biāo)“0”均表示額定工況參數(shù)。當(dāng)流量由額定值Q0降至Q時,與額定功率比較,采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的電機(jī)的功耗為:

　　當(dāng)流量由100%降到70%,則轉(zhuǎn)速相應(yīng)降到70%,而電機(jī)的功耗降到34.3%,也就是節(jié)約電能65.7%?？鄢y門調(diào)節(jié)時的功耗與額定功耗的差、轉(zhuǎn)速下降引起電機(jī)的效率下降等因素,節(jié)電效果也是非常顯著的。

　　3、技術(shù)要求

　　采用的變頻器為國內(nèi)知名品牌,變頻泵的操作應(yīng)滿足原崗位操作規(guī)程,在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)供水量的平穩(wěn)調(diào)節(jié);在原有配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。變頻泵可隨意在變頻和工頻狀態(tài)下切換,以及時滿足生產(chǎn)需求;變頻泵能夠及時啟動或停止,以便準(zhǔn)確控制水位;變頻情況下,既可按管道壓力自動閉環(huán)工作,亦可由值班人員在值班室手動調(diào)節(jié);操作及連鎖均經(jīng)過PLC完成;安全檢修方式,在檢修過程中設(shè)備處于安全狀態(tài);準(zhǔn)確的顯示水泵的變頻/工頻工作狀態(tài)以及電壓、電流、轉(zhuǎn)速、頻率等電氣數(shù)據(jù);故障保護(hù)。

　　4、改造后運(yùn)行狀況

　　該電機(jī)額定功率850kW,每年用電量在700萬度左右,通過這次變頻改造以后,該泵的年節(jié)電量為(工頻運(yùn)行時的耗電量D變頻運(yùn)行時的耗電量)*24h*365天,即(850-750)*24*365=876000(KW?h)每年可節(jié)約電能80萬度左右。其節(jié)能效果相當(dāng)顯著(功率數(shù)750KW為改造運(yùn)行至今的運(yùn)行平均值)。電機(jī)直接啟動時的最大啟動電流為額定電流的7倍;星角啟動為4.5倍;電機(jī)軟啟動器也要達(dá)到2.5倍。觀察變頻器起動的負(fù)荷曲線,可以發(fā)現(xiàn)它啟動時基本沒有沖擊,電流從零開始上升,不會超過額定電流。

　　使用變頻器可使電機(jī)轉(zhuǎn)速變化沿水泵的加減速特性曲線變化,沒有應(yīng)力負(fù)載作用于軸承上,延長了軸承的壽命。供水裝置減少不必要的開停水泵次數(shù),電儀分部供水降壓站減少不必要的測量絕緣。及時根據(jù)生產(chǎn)的用水情況調(diào)節(jié)出水量,為穩(wěn)定生產(chǎn)提供了可靠的保障。變頻系統(tǒng)改造前,工業(yè)水管網(wǎng)壓力一般在0.65Mpa左右,且波動比較大,變頻系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)控制,保證工業(yè)水管網(wǎng)水壓為0.60MPa。由于變頻器的調(diào)速平滑,控制精度高,所以管網(wǎng)壓力波動范圍很小,能滿足供水要求,同時保證了供水質(zhì)量,并延長了管網(wǎng)及其閥門的使用壽命。

　　5、 結(jié)束語

　　變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)泵房的應(yīng)用,不僅優(yōu)化了工藝,而且節(jié)電降耗。