ZNR系列智能高压变频器在循环水泵节能改造中的应用

ZNR系列智能高压变频器在循环水泵节能改造中的应用 ZNR系列智能高压变频器在循环水泵节能 改造中的应用 墨墨 ZNR系列智能高压变频器 在循环水泵节能改造中的应用 ApplicationofZNRSenesIntelligentHigh-VoltageInve~erintheCirculatingWaterPumpEn_ ergy-SavingTransformation 兖矿鲁南化肥厂张庆忠管仁丽刘振孔娟 ZhangQingzhongGuanRenliLiuZhengKongJuan 摘要:本文介绍了ZNR系列智能高压变频器在化工行业D#空分循环水泵节能改 造中的应用, 对ZNR系列智能高压变频调速系统的配置与工作原理,循环水泵变频调速节能效 果,经济分析 等方面的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 进行了分析.指出高压变频调速技术在泵类中的应用具有明显的社 会效益和经济 效益. 关键词:高压变频器循环水泵节能应用 Abstract:Thehigh-voltageinverterZNRSeriesIntelligentD社inthechemicalindustry pumpsairseparationcycleofenergy-savingapplicationsintroducedaseriesofintelligent high—pressureZNRVVVFsystemconfigurationandworkingprinciple,circulatingpump energyFrequencyanalysisofthebasiccontrollerfunctionsparameters,energy.saving effectoftheeconomicanalysisofthecontent.FrequencyControlpointedoutthatthehigh— pressurepumptechnologyintheapplicationhasobvioussocialandeconomicbenefits. Keywords:High-voltageinverterCirculatingwaterpumpEnergyApplication [中图分类号]TP273【文献标识~---5]B文章编号1561—0330(2009)08—0074-04 l引言 随着我国工业的快速发展,变频 器的使用越来越广泛.高压交流变频 调速技术是上世纪90年代迅速发展起 来的一种新型电力传动调速技术,主 要用于交流电动机的变频调速.目前 高压电动机中拖动的负载近70%是风 机,泵类,其中一半适合调速.从高 压变频器的一般使用情况来看,平均 节电率可达30%,在技术改造项目 中,高压变频器的投入和使用,其节 能效果是显而易见的.高压变频器经 过多年的现场运行证明,它用于驱动 风机,泵类设备节电效果显着,性能 稳定,可靠性高.既节约了能源,又 74THEWORLDOFINVERTERS r———一 满足了生产工艺要求,且大大减少了 设备维护,维修费用,直接和间接经 济效益十分显着.变频调速以其显着 的节能效益,高精确的调速精度,宽 的调速范围,完善的保护功能,以及 易于实现的自动通信功能,得到了广 大用户的认可和市场的确认,在运行 的安全可靠,安装使用,维修维护等 方面,也给使用者带来了极大的便利 和快捷的服务,使之成为企业采用电 机节能方式的首选. 2改造 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 过去冷却水循环水泵均不调速, 利用出1:3阀门开度大小来控制水流量 和管网压力,由于设备的选择都是按 最大负荷情况来选型,在实际运行中 设备留有较大的裕量,冷却循环水的 流量与压力是通过冷却循环水泵出, 人口管上的调节阀来进行调节,造成 电动机运行效率较低,电能浪费大. 为降低企业生产成本,经过调研与比 较,反复论证,决定选用上海卫能能 源科技有限公司生产的ZNR系列智能 高压变频器对D#空分A#,B#,C样3台 循环水泵进行变频调速节能改造,以 解决能源浪费问题.ZNR—A6H1250/ 06YA10型智能高压变频器,额定电压 为6kV,额定容量为1250kVA,6级H 桥级联拓扑方式,适配电机为异步电 机,采用"一"字排列安装形式,控 制程序版本为A10型. D#空分循环水系统要求运行可靠 性高,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,确保循环水系统正常运行, 结合实际运行状况, 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 为变频器加 装工频旁路装置,当变频器因故障 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,恢旁路枢 复到原有系统的运行方式. 3系统的配置与工作原理 ZNR系列智能高压变频调速系统 的主体结构"一"字布置,由旁路柜 l面,变压器柜1面,功率逆变柜和控 制柜1面,连接电缆1套等组成,其中 功率柜与控制柜合1. 旁路柜:根据需要选用,该组件 在系统故障情况下将电机切换至工频 电网,执行旁路功能. 变压器柜:装有移相整流变压 各个功率单元提供交流输入 器,为 电压. 功率柜和控制柜:装有模块化 设计的多个功率单元级联式的逆变 主回路,向电机提供变频后的输出 电压.装有主控部件,控制变频调 速系统的工作并处理通过采集获得 的数据,具备各类数据通信~I]DCS 控制接口功能. 高压变频系统配备旁路柜,工频 旁路由2个高压隔离开关K1,K2组 成,其中QF为用户高压开关柜原有高 压断路器.变频运行时,K1和K2闭 合,切换K2至变频运行位置:工频运 行时,KI断开,K2闭合,切换K2至 工频运行位置.当高压变频调速系统 出现故障时,控制器自动跳开QF,操 作员打开K1,切换K2至工频运行位 置.可将电机转切至工频运行,此时 变频调速系统从高压中隔离出来,便 于检修,维护和调试.为了实现变频 \用尸丙臆升天 变压羹框 GKl nI ,K1l弛/\lJ 雯'r y^,_ ll一 I r _ '善P1rlr'iI'『IlJ一--一f…一一-一71?l圃 L II一l FU厂_一1人亡]ee I2l?Pr【c凹…11—'卜1...I=C71^l 凹'.. 1 功率柜 器故障的保护,高压变频器对6kV开 关QF进行联锁,一旦变频器故障,变 频器跳开QF,工频旁路时,变频器允 许QF合闸,撤消对QF的跳闸信号, 使电机能正常通过QF合闸工频启动. 循环水泵变频调速节能改造主回路电 气原理图如图1所示. ZNR系列智能高压变频调速系统 具有强大的自动控制和通信功能,高 压变频装置投运后,电机运行方式以 变频运行为主,装置具备手动旁路功 能,在变频装置出现故障后,可以旁 路工频运行.高压变频装置现场电控 箱可以实现变频器的启动,停止,具 有运行,停止指示,具有电机电流, 电机转速显示,可以根据负荷情况调 节现场电位器改变变频器输出频率, 以调节电机转速.工艺DCS控制室具 有电机运行电流指示,运行状态显 示,故障跳闸显示,并具有DCS手操 急停功能.高压变频装置本身具有功 能完善的各项保护,电源断路器引入 高压变频装置保护连锁,在变频装置 不具备运行条件时电源断路器不能合 闸,同时在高压变频装置故障跳闸后 控制框 联跳电源断路器.循环水泵变频调速 节能改造控制回路电气原理图如图2 所示. 当采用变频调速时,可以按需 要升降电机转速,改变水泵的性能 曲线,使水泵的额定参数满足工艺 要求,根据水泵的相似定律,变速 前后流量,压力,功率与转速之间 的关系为:Q1/Q2=n1/n2;Hl/H2=(nl/ n2):P/P,=(n/n,). 其中:Q1,Hl,P】一水泵在nl转 速时的流量,压力,功率;Q,H:, P,一水泵在n,转速时相似工况下的流 量,压力,功率. 假如转速降低一半,即:n/n:= 1/2,则P,/P:1/8,可见降低转速能大 大降低轴功率达到节能的目的.当转 速由n降为n时,水泵的额定工作参 数Q,H,P都降低了.但效率值基本 是一样的.也就是说当转速降低时, 额定工作参数相应降低,但效率不会 降低. 因此在满足操作要求的前提下, THEWORLDOFINVERTERS75 水泵仍能在同样甚至更高的效率下工 作.降低了转速,流量就不再用关小 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 损失增加,也就避免了总效率的下 降,确保了能源的充分利用. 工频50Hz电网直接启动,对电网 和机械冲击较大,声响很大,启动一 次的损耗电能高.而变频软起动损耗 很小,只有上述损耗电能的l,10,则 每年的起动节能也是很可观的.当采 用变频调速时,50Hz满载时功率因数 为接近l,工作电流比电机额定电流 值要低许多,这是由于变频装置的内 滤波电容产生的改善功率因数的作 用,可以为电网节约容量20%左右. 5循环水泵参数和工况 D#空分3台循环水泵的参数相 同,水泵为济南奔腾泵业有限公司 生产BTOW600—710型,额定转速 970r/min,效率85%,供水6000m/h, 76THEWORLDOFINVERTERS r————, 图2循环水泵变频调速节能改造控制回路电气原理图 扬程50m.拖动循环水泵的3台电动机 为YKK5603—6型,额定功率 1120kW,额定电压6kV,额定电流 124.6A,功率因数cos=0.87,额定转 速992.2r/rain,F级绝缘,绕组Y接, 哈尔滨电机厂有限 责任 安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权 公司生产. A#,B社,C#,D群,E#5台循环水 泵采用闭式循环水系统,补给水经化 学弱酸阳离子交换器处理后的软化 水.循环水泵采用单元制供水系统, 即每台机组配1座冷却塔,1条压力循 环水管,1条双孔自流水沟和l台循环 水泵.冷却水塔采用风筒式逆流自然 通风冷却塔,通风简为双曲线旋转 壳.在循环供水系统中,是由循环水 泵实现水资源的循环利用的.经热交 换后的热水进入冷却设施进行冷却, 使其水温降至允许值,然后又重复将 冷却水输入冷却器而循环使用,由于 系统水位基本上是稳定的,故循环水 泵的扬程也基本稳定,而其容量按计 算水量确定.循环水泵随机组长期连 续运行,由于机组负荷经常变化,需 要及时调整循环水流量,以保证机组 的安全经济运行.在正常运行工况, 5台循环水泵运行3台,另2台循环水 泵备用.即使在同一负荷的情况下, 不同的外部环境也使得循环水流量的 需求不同.利用高压变频器根据实际 需要对循环水泵进行调速控制,从而 既保证和改善运行工艺,又可达到节 能降耗的目的. ZNR系列智能高压变频调速系统 正式投入运行前,应仔细检查厂家给 出的ZNR智能高压变频调速系统控制 器功能基本参数所述内容是否都正确 设置了,并~IZNR系列智畿高压变频 调速系统控制器功能参数进行设置. 6改造前后运行情况 本次只对5台并联水泵中的3台进 行改造,正常运行工况为3台变频. 由于季节及昼夜温度的差别使得变频 (下转第85页) 参考文献 [1】周志敏,周纪海,纪爱华.变频电源实用技术 [M】.北京:中国电力出版社,2005. [2]刘凤君.现代逆变技术及应用[M].北京: 电子工业出版社,2006. [3]毛明,黄念慈,赵利华.新型PWM产生器 SA866及其在通用变频器上的应用IJ1.电 源技术应用,2oo1(4). [41王宏伟,梁晖.基于DSP控制的小功率异 步电机变频调速系统….电力电子技术, 嗍螺警 2005(6). 5]林平,胡艮生,刘晨阳等.三相PWM波形 发生器SA866AE原理及应用IJ_.电力电 子技术,2000(4). (上接第76页) 系统的运行有着特殊性,管网总出口 的压力取决于2台并联水泵各自的出 口压力,从而决定了变频泵不可能在 太低的频率下运行,否则会引起倒流 或不出水的情况.另一方面,太低的 频率会导致整体压力下降,达不到循 环水系统总体的扬程要求,处于工频 定速运行的水泵也易导致过流发生. 根据以往的运行实践经验,在工频泵 与变频泵同进运行的情况下,应使变 频泵最低的频率保持在38Hz以上,在 变频泵单独运行时,变频器可以根据 需要在5—45Hz范围内调节(变频泵调 节的频率必须满足水泵出口压力最低 要求),这样可以满足运行需要,同 时可对出水量进行连续的调节. (1)工频(50Hz)运行时,输入电 压6kV,输入电流数据为: 3月27日14:30输人电流103.8A; 3月27日21:35输入电流106.4A; 3月28日08:00输入电流105.2A; 3月28日21:00输入电流104.8A; 3月29E106:25输人电流104.1A; 工频运行时,平均电流I=104. 86A,功率因数cosq)=0.85. (2)变频运行时,输入电压6kV, 运行频率和输入电流数据为: 3月27日11:00频率41.55Hz,输入 电流67.5A; 3月27日12:00频率41.55Hz,输入 电流67.6A; 3月27日13:00频率41.55Hz,输入 电流67.7A: 3,927日14:00频率41.55Hz,输入 电流67.7A: 变频运行时,平均电流I=67.63A 功率因数cosq)2:0.98. 7改造效果 7.1变频改造前,后的节能计算 假如全年运行时间为330天,根据 本厂的上网电价,可知变频改造后每 年节省用电=(I】cos(p】一I2cosqo2)×6× 1.732X24×330=1449434kW?h. 每年节省电费=1449434kW?h× 0.5元/kW-h=72.5万元. 由41Hz运行计算知,每年可以节 电约1449434kW-h,节省电费约72.5 万元,不到2年时间就可收回全部投 资.变频运行时节电率达~1J40%.据 统计设备运行频率在35Hz就可以达到 工艺要求的出水压力,而春冬秋三个 季节设备完全可以在35Hz运行,故节 电率可达g,js0%左右. 7.2其它效益分析 (1)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 0.8NO.86,采用高压变频调速系统 后,电源侧的功率因数可提高g,jo.95 以上,可减少大量无功功率,进一步 节约了上游设备的运行费用. (2)循环水泵采用变频调速 后,由于通过降低电机水泵转速实现 节能,电机,水泵转速降低,管网压 力降低,辅助设备如轴承,阀门等磨 损大大减轻,设备运行与维护费用下 降,维护周期可加长,设备运行寿命 可延长. (3)采用高压变频调速后,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;中击,降低了电动 机的故障率,延长了电动机使用寿 命,维护周期增长,电机检修费用可 大幅降低. 8结束语 设备改造 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 于2008年11月完 成,高压变频器一次试车成功,运行 正常,运行频率在40Hz左右,保证了 循环水的正常温度.循环水泵在采用 ZNR智能高压变频调速系统进行变频 技术改造后,取得了明显的节电效 果,并获得很好的经济效益和社会效 益,为电厂高压电机的节能改造积累 了丰富的经验.高压变频调速器的大 面积的采用,将大大促进厂用电率的 降低.高压变频调速器的现场运行证 明,它用于驱动风机,泵类设备节电 效果显着,性能稳定,可靠性高.既 节约了能源,又满足了生产工艺要 求,且大大减少了设备维护,维修费 用,直接和间接经济效益十分显着. 作者简介 张庆忠(1973一)男电气工程 师,主要从事化工电气设备的技术管 理工作. 参考文献 【1】方大千.节能计算手册_M】.北京:电力工 业出版社,2006,12. 【2】ZNR系列智能高压变i器安装使用说明书. THEWORLDOFINVERTERS85