高压调速器在冷却水循环泵上的应用
2018-10-07 16:30:05
在硫酸生产过程中，需要对水冷极板进行冷却，冷却水循环泵是硫酸生产工艺中的重要设备，过去冷却水循环泵均不调速，利用出口阀门(功能：截止、导流、稳压、分流等)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余量，冷却水的流量与压力是通过(tōng guò)冷却水循环泵出、入口联络管上的调节阀(使用材料：铸铁、铸钢、不锈钢等)来进行调节，造成电动机运行效率较低，造成电能浪费，为降低企业生产成本，经过论证，决定选用高压变频器对冷却水循环泵进行变频调速节能改造，以解决能源浪费问题(Emerson)。冷却水循环泵三台循环泵两开一备。
2、用户冷却水循环泵及配套电动机有关参数为：
水泵型号： 单级双吸离心泵;
流量：561L∕S 转速：970r/min
扬程：35m
马达功率（指物体在单位时间内所做的功的多少）：280KW
电压：6000V
电流：35.2A
转速：985r/min
3、高压变频调速器
3.1 高压变频调速器简介
高压变频调速器采用最新型IGBT为主控器件，全数字化，彩色液晶触摸屏控制（control)，以高可靠性、易操作控制、高性能为设计目标的优质变频调速器。上海凯泉由于叶轮进口不可能形成绝对真空，因此离心泵吸水高度不能超过10米，加上水流经吸水管路带来的沿程损失，实际允许安装高度（水泵轴线距吸入水面的高度）远小于10米。经过多年研发，产品已一般应用在冶金、石油、化工、电力、水泥、给排水、制药、造纸、污水处理等各个行业。成为精品，决非偶然。
高压变频器，采用若干个低压又称变流器、反流器功率单元串联的方式实现直接高压输出，所用的6kv高压变频器，变压器有18组付边绕组，分为6个功率单元∕相，三相共18个单元，采用36脉冲整流，输入端的谐波成分满足国标规定 ，高压变频器系统(system)结构，单元电路的主电路，旁路支路采用可控硅模块。上海凯泉如安装过高，则不吸水；此外，由于山区比平原大气压力低，因此同一台水泵在山区，特别是在高山区安装时，其安装高度应降低，否则也不能吸上水来。
3.2 高压变频调速器主要技术性能
3.2.1 高电压源型变频器，直接6KV输入，直接6KV输出，无须任何输出变压器（Transformer）或滤波器，适配于普通高压电动机，对马达、电缆绝缘无损害。凯泉泵业开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在 叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。
3.2.2 输入功率（指物体在单位时间内所做的功的多少）因数高，电流谐波小，无须功率因数补偿、谐波抑制装置。
3.2.3 单元电路模块化设计，维护简单，互换性好。
3.2.4 高压主回路与控制器之间为光纤连接，强弱电隔离，安全可靠。凯泉泵业开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在 叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。
3.2.5 完善的故障检测，精确的故障保护及准确的定位显示和报警。
3.2.6 内置PLC，适应现场多变需求。
3.2.7 控制电源与高压电相互独立，无高压可以检测变频器输出，便于现场调试以及培训操作人员，便于维护。
3.2.8 功率单元经24小时高温老化、150%负载试验，可靠性高。
3.2.9 中文Windows 操作界面，彩色液晶触控屏操作。
3.2.10 可接收和输出多路工业标准信号。
3.2.11 可打印输出运行报表。
4、控制原理及电气设备(shèbèi)改造回路图
变频器控制（control)3#循环泵，2#、1#循环泵一开一备。上海凯泉泵业集团有限公司是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的 机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括 水、油、酸碱液、 乳化液、悬乳液和 液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。现在以冷却水母管压力为给定量，根据工艺所需母管压力调节循环泵转速，压力信号取自主管网，目标压力值设定在0.24Mpa 。
5、高压变频器节电情况介绍
设备(shèbèi)改造工程(Engineering)于2005年1月完成，高压变频器一次试车成功，运行正常，频率(frequency)运行在40Hz左右，保证了循环水的正常温度。其节电相关数据为：
⒌⒈工频运行数据为：
5月27日
14:30 运行频率50Hz 输入电流23.8A 输入电压6KV
5月27日2
1:35 运行频率50Hz 输入电流26.4A 输入电压6KV
5月28日0
8:00 运行频率50Hz 输入电流25.2A 输入电压6KV
5月28日2
1:00 运行频率(frequency)50Hz 输入电流24.8A 输入电压6KV
5月29日0
6:25 运行频率(frequency)50Hz 输入电流24.1A 输入电压6KV
工频平均运行电流24.86A 功率因数COSΦ1 =0.85
⒌⒉变频运行数据
5月27日
11:00 运行频率(frequency)4
1:55Hz 输入电流13.0A 输入电压6KV
5月27日
12:00 运行频率4
1:55Hz 输入电流13.1A 输入电压6KV
5月27日
13:00 运行频率(frequency)4
1:55Hz 输入电流13.0A 输入电压6KV
5月27日
14:00 运行频率(frequency)4
1:55Hz 输入电流13.2A 输入电压6KV
变频平均运行电流为13.07A ,功率因数为COSΦ2 =0.98
每年节省用电：
(I×COSΦ1-I×COSΦ2 )×Ua×1.732×24小时×350天=71.8万度
每年节省用电费用(expense)：每年节省用电×0.5元/度=35.9万元
变频运行时节电率达到40%。
设备运行时频率(frequency)达到35Hz，就可以达到工艺要求的出水压（特指：压强）力，春冬秋三个季节设备完全可以在35Hz运行，节电率可达到50%左右，按目前41Hz运行计算，每年可以节电71万度，节省电费35.9万元，其成本回收期为1.8年。
6、结束语
高压变频调速器在硫酸厂冷却水循环泵的应用，可以使冷却水循环泵随着负荷的变化调节冷却水流量，达到节约能源的目的，同时对循环泵软启动，保护了水泵、电机，最大化减少泵体和电机维护费用，改善了冷却水循环泵运行工况，降低了企业生产成本。在高压变频技术越来越成熟的今天，相信国产高压变频调速器，在各个行业会有更好的表现。