高壓變頻器在大功率注水泵上的解決方案-閱讀頁(yè)
2025-06-01 06:10本頁(yè)面
【正文】 經(jīng)過多管路的組合，即可以從主干渠中取水，宜可從小流量地表水渠取水，其形式如圖所示： 圖 1 3 號(hào)泵取水系統(tǒng) 在圖中，用水終端的用水為 880m3/h，小流量地表水的流量約為 1000 m3/h。隨著小流量地表水的早晚流量的變化 ,出現(xiàn)了將小流量地表水抽干的現(xiàn)象。 在這種情況下，只好放棄對(duì)小流量地表水的應(yīng)用。 （ 4）、北京燕化公司動(dòng)力事業(yè)部一供水車間 3 號(hào)泵調(diào)速改造方案： 為充分利用水源資和節(jié)能增效，通過大量的分析與調(diào)查，確定利用高壓變頻器對(duì)電機(jī)速度調(diào)節(jié)精度高，輸出力矩穩(wěn)定的特點(diǎn)，采用 檔板全開運(yùn)行，在低轉(zhuǎn)速下能實(shí)現(xiàn)小流量，低泵壓的精細(xì)流量輸出。 北京市水務(wù)局于 2021 年 12月份投資采用哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的高壓變頻調(diào)速裝置對(duì) 3 號(hào)泵進(jìn)行改造。（ Q∝ n） 離心泵壓力 H 與電機(jī)轉(zhuǎn)速 n 的平方成正比。（ N∝ n3） （ 2）、離心泵在額定工況下運(yùn)行的特性曲線 圖 2 離心泵特性曲線（ β=90186。 ⑵ N—Q 曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速為恒定時(shí)，表示離心泵軸功率與流量間的關(guān)系特性。 從中可以看出，離心 泵的軸功率和離心泵壓力相交處即為效率最高點(diǎn)。 ——離心泵的效率； 102 ——由 kg?m/s變換為 kW 的單位變換系數(shù)； （ 4）、通過改變離心泵的管網(wǎng)特性曲線來實(shí)現(xiàn)對(duì)離心泵的介質(zhì)流量的調(diào)節(jié) 通常的辦法是通過調(diào)節(jié)擋板的開關(guān)程度來實(shí)現(xiàn)的， 圖 不同管網(wǎng)的特性曲線離心泵流量的特性曲線 如圖所示。 離心泵擋板關(guān)小，管網(wǎng)特性曲線變?yōu)?R2，工況點(diǎn)移至 M2。 從上面的曲線分析，通過調(diào)節(jié)離心泵檔板的開度，管網(wǎng)的特性參數(shù)將發(fā)生改變，輸出流量發(fā)生變化，這樣就達(dá)到了在定速運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)離心泵輸出流量的目標(biāo)。這時(shí)離心泵隨著輸出流量的減少，離心泵的壓力相應(yīng)上升 。但是在流量減少的同時(shí)，離心泵壓力同時(shí)上升，而經(jīng)過檔板后的運(yùn)行壓力卻又很低，這樣使大量的軸功率消耗在離心泵體的內(nèi)部壓力的無效損耗上，不但浪費(fèi)了大量的能源，同時(shí)由于泵體內(nèi)壓力較大，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的損害也較大。 圖 離心泵在不同轉(zhuǎn)速時(shí)的特性曲線 當(dāng)離心泵轉(zhuǎn)速為 n1時(shí)，離心泵的壓力 流量曲線與管網(wǎng)特性曲線 R 相交于 M1點(diǎn)。 當(dāng)離心泵轉(zhuǎn)速降低，流量降低的同時(shí)，離心泵的壓力也同時(shí)隨之降低，這樣，在調(diào)低流量的同時(shí)，離心泵內(nèi)部壓力也隨之下降，具有極好的節(jié)電效果。 （ 6）、采用改變離心泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量與采用改變離心泵檔板調(diào)節(jié)流量消耗功率的差值 采用改變離心泵轉(zhuǎn)速和改變管網(wǎng)特性進(jìn)行離心泵輸出流量的調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)相同流量的時(shí)候，其離心泵的特性曲線（ H—Q 曲線）變化不同，二種調(diào)節(jié)方法的運(yùn)行工況點(diǎn)也不同其運(yùn)行的對(duì)比圖如下 圖 離心泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與檔板調(diào)節(jié)的特性曲線對(duì)比 ●在額定流量 Q1時(shí)： 離心泵檔板為額定開度，其管網(wǎng)特性曲線為 R1，離心泵轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，其特性曲線為 n1，此時(shí)離心泵處于額定出力的狀態(tài)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和檔板調(diào)節(jié)的工況點(diǎn)重合，處于 M1 點(diǎn)，此時(shí)兩種調(diào)節(jié)方式的消耗軸功率是相同的。其消耗的軸功率為 ： ●在運(yùn)行中需輸出流量 Q2用檔板調(diào)節(jié)流量時(shí)離心泵消耗軸功率： 調(diào)節(jié)離心泵檔板改變管網(wǎng)特性，將流量調(diào)為 Q2，這時(shí)離心泵的特性曲線（ H—Q 曲線）不變，管網(wǎng)特性曲線由 R1變化到 R2，與 n1時(shí)的離心泵特性曲線相交于 M3，此時(shí)離心泵為 Q2，壓力為 Hf，在曲線上看出， Hf＞ H1，雖然流量下降了，但是壓力卻上升了，其消耗的軸功率為 ●用速度調(diào)節(jié)流量時(shí)壓力的變化 H2 = H1( n / n0 )2( ρ / ρ0 ) ●用檔板調(diào)節(jié)流量時(shí)壓力的變化 Hf ＞ H1 ●檔板調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)消耗軸功率的差值： 由于在運(yùn)行時(shí)，用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量時(shí)， H2 H1,在工程計(jì)算中定義： Hf ≈ H1 檔板調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)消耗 軸功率的差值： 將 H2 = H1( n / n0 )2( ρ / ρ0 )與 Hf ≈ H1 代入上式可得： △ P ≈ P3 [1 ( n / n0 )2( ρ / ρ0 )] 從而得出用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量比用檔板調(diào)節(jié)流量要節(jié)約按轉(zhuǎn)速變化的平方系數(shù)的能量。經(jīng)整流、濾波后由 4個(gè) IGBT 以 PWM 方法進(jìn)行控制，產(chǎn)生設(shè)定的頻率波形。其控制通過光纖發(fā)送。 功率單元中的狀態(tài)信息將被收集到應(yīng)答信號(hào)電路中進(jìn)行處理，集中后經(jīng)電 /光轉(zhuǎn)換 器變換，以光信號(hào)向主控制器發(fā)送。單元的輸入電壓為三相 600V，輸出則為單相 577V，單元相互串聯(lián)疊加后可輸出相電壓3464V。圖中 UA1 … U A6分別為 A 相 6 個(gè)功率單元的輸出電壓，疊加后為變頻器 A 相輸出電壓 UA0。 UAF 為 A相輸出電壓中的基波成分。如下圖所示，為輸出的線電壓和 相電壓的階梯波形， UAB 不僅具有正弦波形而且臺(tái)階數(shù)也成倍增加，因而諧波成分及 dV/dt均較小。 高壓變頻器在 3 號(hào)泵上的應(yīng)用與效果： （ 1）、高變頻器安裝運(yùn)行： 燕化公司動(dòng)力事業(yè)部一供水車間 3 號(hào)水泵原來采用工頻運(yùn)行，閥門調(diào)節(jié)方式控制流量，不能滿足生產(chǎn)工藝要求，又浪費(fèi)了大量的電能。該裝置采用單元串聯(lián)式多重疊加型直接高 —高變頻器，帶自動(dòng)旁路柜，就地，遠(yuǎn)控均為彩色液晶觸摸屏控制， 預(yù)留 DCS 控制和閉環(huán)控制功能。經(jīng)過半年的餓考核，哈爾濱九洲電氣股份有限公司所生產(chǎn)的高壓變頻調(diào)速裝置運(yùn)行穩(wěn)定，性能良好，即滿足了生產(chǎn)工藝的要求，又具有顯著的節(jié)能效果。47A） 380KW1h = 210KW 每天耗電： 21024h = 5040 kwh 每年耗電： 5040 365 = 1839600 kwh （ 6） .電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)的耗電量： 每小時(shí)耗電：（ 26A247。 1839600 = 46% （ 9） .電動(dòng)機(jī)采用高壓變頻調(diào)速裝置后節(jié)約電費(fèi)： 平均電費(fèi)以 元 / kwh 計(jì)算： 每年節(jié)約電費(fèi)： 847968 kwh 元 /kwh = 423984 元 ≈ 結(jié)束語(yǔ)： 通過北京燕化公司動(dòng)力事業(yè)部一供水車間的 3號(hào)泵高壓變頻器調(diào)速改造，解決了大容量的離心泵在供水量與用戶量相值相近的小水量輸出情況的安 全運(yùn)行的難題。 高壓變頻器的精確控制功能，可以使水泵工作于原來調(diào)節(jié)方式下無法達(dá)到的工況，在極小流量的情況下仍能精細(xì)的調(diào)節(jié)介質(zhì)流量 ,這樣就能將大泵使用一些原先無法應(yīng)用的小流量水源 ,這樣在節(jié)約大量電量的同時(shí)，同時(shí)充分利用了稀少的水資源。使高壓變頻器這種現(xiàn)代電力電子的高科技產(chǎn)品將在我國(guó)能源高效利用的領(lǐng)域得到更加廣泛的
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