高壓調速器在冷卻水循環泵上的應用
2018-10-07 16:30:05
在硫酸生產過程中，需要對水冷極板進行冷卻，冷卻水循環泵是硫酸生產工藝中的重要設備，過去冷卻水循環泵均不調速，利用出口閥門(功能：截止、導流、穩壓、分流等)來控制水流量和管網壓力，由于設備的選擇都是按最大負荷情況來選型，在實際運行中設備留有較大的余量，冷卻水的流量與壓力是通過(tōng guò)冷卻水循環泵出、入口聯絡管上的調節閥(使用材料：鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼等)來進行調節，造成電動機運行效率較低，造成電能浪費，為降低企業生產成本，經過論證，決定選用高壓變頻器對冷卻水循環泵進行變頻調速節能改造，以解決能源浪費問題(Emerson)。冷卻水循環泵三臺循環泵兩開一備。
2、用戶冷卻水循環泵及配套電動機有關參數為：
水泵型號： 單級雙吸離心泵;
流量：561L∕S 轉速：970r/min
揚程：35m
馬達功率（指物體在單位時間內所做的功的多少）：280KW
電壓：6000V
電流：35.2A
轉速：985r/min
3、高壓變頻調速器
3.1 高壓變頻調速器簡介
高壓變頻調速器采用最新型IGBT為主控器件，全數字化，彩色液晶觸摸屏控制（control)，以高可靠性、易操作控制、高性能為設計目標的優質變頻調速器。上海凱泉由于葉輪進口不可能形成絕對真空，因此離心泵吸水高度不能超過10米，加上水流經吸水管路帶來的沿程損失，實際允許安裝高度（水泵軸線距吸入水面的高度）遠小于10米。經過多年研發，產品已一般應用在冶金、石油、化工、電力、水泥、給排水、制藥、造紙、污水處理等各個行業。成為精品，決非偶然。
高壓變頻器，采用若干個低壓又稱變流器、反流器功率單元串聯的方式實現直接高壓輸出，所用的6kv高壓變頻器，變壓器有18組付邊繞組，分為6個功率單元∕相，三相共18個單元，采用36脈沖整流，輸入端的諧波成分滿足國標規定 ，高壓變頻器系統(system)結構，單元電路的主電路，旁路支路采用可控硅模塊。上海凱泉如安裝過高，則不吸水；此外，由于山區比平原大氣壓力低，因此同一臺水泵在山區，特別是在高山區安裝時，其安裝高度應降低，否則也不能吸上水來。
3.2 高壓變頻調速器主要技術性能
3.2.1 高電壓源型變頻器，直接6KV輸入，直接6KV輸出，無須任何輸出變壓器（Transformer）或濾波器，適配于普通高壓電動機，對馬達、電纜絕緣無損害。凱泉泵業開動前，先將泵和進水管灌滿水，水泵運轉后，在 葉輪高速旋轉而產生的離心力的作用下，葉輪流道里的水被甩向四周，壓入蝸殼，葉輪入口形成真空，水池的水在外界大氣壓力下沿吸水管被吸入補充了這個空間。繼而吸入的水又被葉輪甩出經蝸殼而進入出水管。
3.2.2 輸入功率（指物體在單位時間內所做的功的多少）因數高，電流諧波小，無須功率因數補償、諧波抑制裝置。
3.2.3 單元電路模塊化設計，維護簡單，互換性好。
3.2.4 高壓主回路與控制器之間為光纖連接，強弱電隔離，安全可靠。凱泉泵業開動前，先將泵和進水管灌滿水，水泵運轉后，在 葉輪高速旋轉而產生的離心力的作用下，葉輪流道里的水被甩向四周，壓入蝸殼，葉輪入口形成真空，水池的水在外界大氣壓力下沿吸水管被吸入補充了這個空間。繼而吸入的水又被葉輪甩出經蝸殼而進入出水管。
3.2.5 完善的故障檢測，精確的故障保護及準確的定位顯示和報警。
3.2.6 內置PLC，適應現場多變需求。
3.2.7 控制電源與高壓電相互獨立，無高壓可以檢測變頻器輸出，便于現場調試以及培訓操作人員，便于維護。
3.2.8 功率單元經24小時高溫老化、150%負載試驗，可靠性高。
3.2.9 中文Windows 操作界面，彩色液晶觸控屏操作。
3.2.10 可接收和輸出多路工業標準信號。
3.2.11 可打印輸出運行報表。
4、控制原理及電氣設備(shèbèi)改造回路圖
變頻器控制（control)3#循環泵，2#、1#循環泵一開一備。上海凱泉泵業集團有限公司是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的 機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括 水、油、酸堿液、 乳化液、懸乳液和 液態金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。現在以冷卻水母管壓力為給定量，根據工藝所需母管壓力調節循環泵轉速，壓力信號取自主管網，目標壓力值設定在0.24Mpa 。
5、高壓變頻器節電情況介紹
設備(shèbèi)改造工程(Engineering)于2005年1月完成，高壓變頻器一次試車成功，運行正常，頻率(frequency)運行在40Hz左右，保證了循環水的正常溫度。其節電相關數據為：
⒌⒈工頻運行數據為：
5月27日
14:30 運行頻率50Hz 輸入電流23.8A 輸入電壓6KV
5月27日2
1:35 運行頻率50Hz 輸入電流26.4A 輸入電壓6KV
5月28日0
8:00 運行頻率50Hz 輸入電流25.2A 輸入電壓6KV
5月28日2
1:00 運行頻率(frequency)50Hz 輸入電流24.8A 輸入電壓6KV
5月29日0
6:25 運行頻率(frequency)50Hz 輸入電流24.1A 輸入電壓6KV
工頻平均運行電流24.86A 功率因數COSΦ1 =0.85
⒌⒉變頻運行數據
5月27日
11:00 運行頻率(frequency)4
1:55Hz 輸入電流13.0A 輸入電壓6KV
5月27日
12:00 運行頻率4
1:55Hz 輸入電流13.1A 輸入電壓6KV
5月27日
13:00 運行頻率(frequency)4
1:55Hz 輸入電流13.0A 輸入電壓6KV
5月27日
14:00 運行頻率(frequency)4
1:55Hz 輸入電流13.2A 輸入電壓6KV
變頻平均運行電流為13.07A ,功率因數為COSΦ2 =0.98
每年節省用電：
(I×COSΦ1-I×COSΦ2 )×Ua×1.732×24小時×350天=71.8萬度
每年節省用電費用(expense)：每年節省用電×0.5元/度=35.9萬元
變頻運行時節電率達到40%。
設備運行時頻率(frequency)達到35Hz，就可以達到工藝要求的出水壓（特指：壓強）力，春冬秋三個季節設備完全可以在35Hz運行，節電率可達到50%左右，按目前41Hz運行計算，每年可以節電71萬度，節省電費35.9萬元，其成本回收期為1.8年。
6、結束語
高壓變頻調速器在硫酸廠冷卻水循環泵的應用，可以使冷卻水循環泵隨著負荷的變化調節冷卻水流量，達到節約能源的目的，同時對循環泵軟啟動，保護了水泵、電機，最大化減少泵體和電機維護費用，改善了冷卻水循環泵運行工況，降低了企業生產成本。在高壓變頻技術越來越成熟的今天，相信國產高壓變頻調速器，在各個行業會有更好的表現。