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1、论变频技术的应用的论文 摘要:简要的论述了恒压供水变频节能的原理;结合实例对变频节能的效果进行了计算。 关键词:变频;节能;原理;节能效果计算 1引言 我电厂的综合泵房共有9台水泵,其中有3台工业水泵,2台消防稳压泵,2台消防泵,2台生活水泵。而工业水泵承担着我公司两台5万k3/h,扬程54米,转速1470r/min,配用功率110kin.建厂初期由于设计问题,全部采用工频运行。为了保证生产的可靠性,各种水泵在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费, 2007年由于燃煤机组发电
2、成本越涨越高,为了节能增效,公司采购了2台西门子micromaster430系列mm400变频器,对供水量最大的工业水泵进行节能改造。控制方式为1#工业水泵使用一台变频器,2#和3#共用一台变频器控制。一台变频器设一台压力变送器,压力变送器把工业水泵出口母管压力信号转换成4—0ma电流信号送到变频器。变频器根据变送器提供的电流信号自动调节水泵转速,从而维持生产需要的供水压力,形成一个闭环调速控制系统。改造完成后,工业水泵的控制系统不仅很好的完成了公司生产用水的任务,而且给公司节约了大量的能源。. 2采用变频技术前后工业水泵的流量特性 水泵电机工频运行如图1所示,当水泵工作在曲线②
3、的a点时,其流量与压力分别为q1、p2,此时水泵所需的功率正比于p2与q1的乘积。由于工艺要求需减小水量到q2,通过增加管网管阻,使水泵的工作点移到曲线③上的b点,水压增大到p1,这时水泵所需的功率正比于p1与q2的乘积,由图可见这种调节方式控制虽然简单,但功率消耗并无减少。 若水泵电机采用变频调速,水泵转速由n1下降到n2,这时工作点由a点移到c点,流量仍是q2,压力由p2降到p3,这时变频调速后水泵所需的功率正比于p3与q2的乘积,由图可见功率的减少是明显的。 3改造设计 3.1调速控制系统设计 根据终端用户生产工艺供水要求,考虑若干方面的因素,采用闭环调速控制(图2)。
4、系统主要由两部分组成。 (1)控制对象。工业水泵电机功率110k3/h,扬程54m。 (2)变频调速设备。变频器选用西门子micromaster430系列mm400变频器,适配电动机功率150k235;操作面板选用pspa。用于控制水管出口压力并将压力信号变换为4ma-20ma的标准电信号,再输入调节器。 3.2鼠笼型电动机变频改造设计 (1)变频器选型。 电机用变频器运转同采用工频电源运转相比,电机的效率、功率因数将降低,电流增加,对同一负载而言约增加10%,400v电压等级频率为50hz和60hz时有如下电流关系:i400/50>i400/60。电机变频运转在50hz时
5、温升裕量小,要降低负载转矩使用;当电机极数>4极时(如8极、10极等),选择变频器容量要用电流来校核,即电动机脉动电流应不超过变频器的过电流耐量,1脉动<1.51;ie电机负载很轻时,即使电机的电流在变频器额定以内,亦不能使用比电动机容量小很多的变频器。 低速时,电机的铜耗大体与额定时相同,但由于转速越低,电机冷却效果越差,定子的温升会发生变化。因此,选择变频器时,要考虑在低速下使用电机的温升,相应减小运转转矩(电流),降低铜耗。 电机运转在低频区时,转矩特性会大幅度降低。对于负载变动大或启动转矩大的情况,可选用上一级电动机与变频器。要考虑电机允许最高频率的范围。 (2)容
6、量的选择。 连续运转设备所需的变频器容量的计算,要考虑变频器传给电动机是脉动电流,其脉动值比工频供电时电流要大,因此变频器的容量须留有适当的量。考虑到离心泵负载的具体情况,并参照厂家提供的产品选择样本确定变频器的容量为150kva。 4节能效果计算 节能效果可按gb12497《三相异步电机经济运行管理》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式计算:采用阀门调节流量对应电动机输入功率p1v与流量口的关系为: p1v=[0.45+0.55(q/qn)2]p1e; 式中p1e——额定流量时电动机输入功率,k3/h; 工业水泵采用变频调速后节电率ki为: ki=1-(q
7、/qn)3/[0.45+0.55(q/qn)2]。 低压配电系统运行电压380v,电机实际运行电流201a,水泵电机功率l10kicromaster430系列mm400变频器;两台除盐水泵自动切换使用一台西门子micromaster430系列mm400变频器。也都获得了很好的节能效果。 然而,在电厂厂用电中耗电最多的四大辅机:给水泵(3台),引风机(4台),一次风机(2台),二次风机(2台),却仍然没有采
