应用变频技术在注水泵节能降耗中的实现方式

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1、上海电力2014年第1期应用变频技术在注水泵节能降耗中的实现方式刘化东，顾永强(中国石化胜利油田分公司海洋采油厂海一生产管理区，山东东营257237)摘要：变频器是一种把工频电源(一般为50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。在注水泵电机上安装高压变频调速装置后，依据注水管网需要的压力进行参数设定，自动调节注水量，既可节约大量的电能又能降低机泵的损耗，对降低生产成本有着十分积极的意义。关键词：变频技术；注水泵；节能降耗中图分类号：TE93文献标志码：B1变频技术的基本概念是。Eg：：：4．44N忌N(5

2、)1．1机泵运行关系式式中：Eg为气隙磁通在定子每相中感应电动势由注水机泵运行的原理可知：在同一外在条有效值；f为定子频率；N为定子每相绕组串联件下，机泵运行时，其转速、排量、泵压和功率存在匝数；kN为基波绕组系数；为每极气隙磁通以下的关系式量。Q1／Q2一1／n2(1)由式中可知，只要控制好Eg和厂，便可达到Hl／H2一(m／n2)(2)控制磁通的目的，对此，需要考虑基频以下和P1／p2一(n1／2)。(3)基频以上两种情况。式中：Q为泵排量；H为泵出口压力；P为泵的功率；为1)基频以下调速电机转速。由(5)式可知，要保持不变，当频率

3、厂从由上面的关系式可知，排量Q与电机转速额定值，向下调时，必须同时降低E，使Eg／f成正比，通过控制电机转速就可达到调节排量的一常数，即采用恒定的电动势频率比的控制方目的，改变以往通过调节泵出口阀门来调节排量式。的方法。当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏1．2变频调速的基本控制方式磁通阻抗压降，而认为定子相电压U一Eg，则可根据异步电动机转速表达式：以得到己，／f一常数。竹一1(1一s)一60f1(1一s)／p(4)这是恒压频比的控制方式。式中：，z为电动机运行速度；”为电动机额定转2)基频以上调速速；f为电源频率；P为电动机极对数

4、。在基频以上调速时，频率可以从_厂往上增由上式可知，当转差率变化不大时，电动机转高，但电压却不能增加的比额定电压uN还速基本上与电源频率成正比。因此，连续地改变要大，最多只能保持U一UN。由(5)式可知，这供电电源频率，就可以平滑地调节异步电动机的将迫使磁通与频率成反比地降低。运行速度。把基频以下和基频以上两种情况合起来，可在电动机调速时，一个重要的因素是希望保得到图1所示的异步电动机变频调速控制特性。持每极磁通量为定值不变。磁通太弱，没有充分按照电力拖动原理，在基频以下，属于恒转矩调利用电机的铁心，是一种浪费；若要增大磁通，又速，在基

5、频以上属于恒功率调速。会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时一般情况下，电机只在工频以下运行，即恒转会因绕组过热而损坏电机。怎样才能保持磁通恒矩调速。定呢?由此可知，要满足变频调速，则必须同时改变三相异步电动机定子每相电动势的有效值电机的电压和频率，即VVVF(variablevoltage一42一2014年第1期上海电力U一Z一一一：己，l图32)只用一级可控的功率环节，电路结构较简单；3)通过对输出脉冲宽度的控制就可改变输图I出电压，大大加快了变频器的动态响应；variablefrequency)控制方式。4)采用晶体管IGB

6、T逆变，换流能力强，开2变频调速原理(以GD3000E变频器为例)关速度快，工作频率高，使电路稳定性好。2．1电路结构2．3控制电路图2为变频器电路结构图，由三个部分组成。GD3000E变频器采用PWM(pulsewidthmodulate)脉冲调制方式控制变频电路。2．3．1PWM原理冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性图2变频器电路结构图的环节上时，其效果基本上相同。冲量即指窄脉1)输入整流电桥：一个全波三相二极管电冲的面积。桥，将三相交流输入转变成直流输出到DC直连；U2)DC直连：将输入整流桥和输出逆变器相连接，它包括一个减少

7、谐波用的电抗器和电容器，DC直连的正负端可连外部动力制动单元；3)输出逆变器电桥：在正常的工作时提供了．一个可变电压和范围在O～200Hz可变频率的三(a)-r相电。IGBT作为自关断器件提供了必要的高速U功率开关。最大输出电压等于变频器端子的输入线电压。2．2主电路图3用可分成三部分，左侧为整流部分，中间r]『]厂]『]厂]为DC直连，右侧为逆变部分。整流部分由六只不可控二极管整流，整流电路输出波形较好的直流电压；DC直连由电抗器L和电容器C组成；逆图4变部分由Trl—Tr6六支大功率晶体管组成逆变把图4(a)所示的正弦波波形分为N个

8、彼此电路，使通过控制各管的开关频率来达到输出频相连、宽度相等的脉冲，根据冲量相等效果相同的率可调的交流电压，其中D1一D6为续流二极管，原理，上述正弦半波可以用同样数量的等幅不等以保护晶体管。宽的矩形脉冲，