變頻器在恒壓供水系統中的應用曹彬 湖南鐵合金有限責任公司機電分公司摘要：本文介紹了一起變頻器在工業水廠的應用，提出了變頻器在改善水泵啟、停性能，節約電能等方面確實有一定的長處，并談到了安裝方面的注意事項。關鍵詞：恒壓供水、變頻器、節電率1、 引言湖南鐵合金新水廠供應集團公司總負荷約10萬KW的12臺鐵合金礦熱電爐的循環冷卻用水，泵房內裝有5臺水泵，其中4臺泵(24#)的電機功率為185KW，另一臺(1#)為75KW。原啟動方式為定子串電阻降壓啟動。正常情況下開啟兩臺大泵和一臺小泵，但在實際運行過程中出現了以下問題：1.1由于電爐負荷變化大，易引起電壓波動，曾造成交流接觸器失壓而使水泵停機。1.2出口水壓波動大，對管網造成沖擊，常使管道多處漏水；同時，電爐的水壓時高時低，冷卻效果不理想。1.3設備的維護量較大。基于以上原因，和為了達到節能的目的，我們進行了變頻器的改造項目。2系統原理分析 21我們采用的是恒壓供水系統，原理圖如下：智能調節變頻調速 水泵壓力變送器通過使用變頻器內部的PID調節器，將壓力變送器的信號作為反饋信號，檢測管網中的實際壓力，變頻器根據壓力反饋信號調節水泵轉速，從而達到管網壓力恒定。22該項目的原理框圖如下：圖一 設備原理框圖原有的工頻起動裝置仍舊保留，只是在此基礎上增加兩臺變頻器柜。通過變頻器和刀閘分別控制兩組水泵電機(2#、3#水泵和4#、5#水泵)作工頻或變頻運行，1#泵則可靈活地進行手動調節。一號機組和二號機組可互為備用，也可兩臺機組同時作變頻運行。這樣使運行方式相當靈活，又方便了設備的檢修。23變頻器采用成都希望森蘭變頻器，專為風機、水泵設計，型號SB12S200。具有如下特點：2.3.1設計上運用獨有的樹狀散熱器、開關電源等多項專利技術，使機器性能更加優越；2.3.2電路及工藝上采用多種防護技術和新元器件，顯著提高整機抗干擾能力；2.3.3精心設計的多路可編程功能輸出端子和繼電器輸出端子； 2.3.4面板增加電位器，實現輸出頻率的微調，更加方便用戶使用；2.3.5獨特的散熱設計，不僅顯著提高了散熱效果，而且便于散熱器和風機的清洗、更換。2.3.6 一拖多功能，即一臺變頻器可以控制最多四臺電機運行，滿足風機/水泵等行業特性的需要；2.3.7專門設計的加泵延時和減泵延時功能，延緩電機起動/停止時間，保證水壓穩定；2.3.8頗具特色的休眠功能，既保護電機，延長其壽命，又提高節能效果，而且消除了水錘效應，減小對電網的沖擊。 2.4基本接線圖如下： 圖二 變頻器接線圖說明:R、S、T：電源進線 U、V、W：負載輸出P1、P+：直流電抗器連接端子（不接電抗器時應短接）VRF：模擬電壓（DC05V，或AC010V）信號輸入IRF：模擬電流（DC420mA）信號輸入VPF：電壓反饋信號輸入； IPF：電流反饋信號輸入FMA：模擬信號輸出，420mA一拖多控制端子1K1、1K2、2K1、2K2、3K1、3K2、4K1A1、B1、C1/A2、B2、C2：繼電器輸出端子，變頻器有設定的動作時，常開觸點A、B閉合，常閉觸點B、C斷開，端子承受AC240V/1A或DC30V/1A。壓力傳感器設置二處：一處為水泵出口管道，另外一處是離此300米外的電爐冷卻水管道。通過這兩處水壓的對比，可以較好地調節電機轉速，以滿足爐臺的水壓需要。當系統采用一拖多控制方式時，一拖多擴展單元1K1輸出高電平信號，K12閉合，2號電機首先變頻起動，當變頻器運行到切換頻率上限時，如果壓力低于設定壓力，該電機由變頻切換到工頻（K12斷開，K11閉合），同時變頻器輸出頻率迅速下降到0，如果壓力仍低于設定壓力，K22閉合，變頻起動下一個電機（3#），直至壓力滿足設定壓力；反之，如果壓力高于設定壓力，變頻器降頻運行，當變頻器運行到切換頻率下限時，如果壓力高于設定壓力，將2號電機停止（K11斷開），變頻器升頻運行一段時間后，檢測壓力，如果壓力高于設定壓力，變頻器降頻運行，直至滿足設定壓力。同理，4#、5#泵的運行和2#、3#泵運行是一樣的。改造前啟動電流在350A以上，加裝變頻器后起動電流只有200A，運行電流約220A，設定變頻器的加減速時間分別為10秒和12秒。3變頻節能分析從水泵流體力學中可知，軸功率P=CP*H*Q(KW) (CP：常數，H：揚程，Q：流量)而流量Q與轉速N成正比，揚程H與轉速N的平方成正比，故功率P與轉速N的立方成正比，同時，頻率F與流量Q也成正比。我們可以用下表來比較不同流量下的節電率：流量Q(%)100908070605040轉速N（）100908070605040頻率（HZ）50454035302520軸功率P(%)10073513422136.5節電率（）0274966788793.5表一 泵類負載應用變頻器后的節電率我廠在開二臺185KW大泵和一臺75KW小泵工頻運行的情況下，壓力顯得過大，當全部采用變頻調速以后，轉速降到原來的90，即可滿足壓力的要求。如果電機按照輸出軸功率是額定功率的80運行，則變頻后一年可節約電費：（電價按0.46元/度計算）（185+185）*0.8*（1-0.93）*365*24*0.4632.32萬元經過實際運行，我們算出變頻前后一年可節約的電費： 改造前每臺電機運行電流：I=280A 改造后每臺電機運行電流：I=220AP=UeIcos= *380*280*0.86=158.48KWP=UeIcos= *380*220*0.86=124.52KW改造后可節約的電功率：P=P-P=33.96KW則全年節約電費：P*2*365*24*0.46=27.36萬元4變頻器安裝的注意事項：新水廠配電間工作環境尚可，無特殊要求。但在安裝中應注意以下事項：4.1變頻器最好安裝在控制柜內的中部,變頻器要垂直安裝,正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風、進風的大元件。4.2變頻器上、下方距控制柜頂部、底部或隔板和其余元器件的距離須大于120mm，且通風良好，左右距檔板和其余元器件的距離在50mm以上。4.3為防止變頻器的外部干擾，可采取下列措施：4.3.1控制電路的信號線與動力線分開布線，兩者不能平行排列，只能交叉穿過，控制電路的信號線最好用帶屏蔽雙絞線，并將屏蔽層牢固接于變頻器PE端或公共端。4.3.2當控制電路的信號線較長時，外部環境的干擾有可能從控制回路電纜侵入，造成變頻器誤動作，此時將線路濾波器串聯在控制回路電纜上或將控制回路電纜穿過磁環并在磁環上纏繞兩三