高压调速器在冷却水循环泵上的应用

2018-10-07 16:30:05 142

  1、引言:
  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。