摘 要：本文著重介紹了國(guó)產(chǎn)高壓變頻器在湖北大冶特鋼水廠的應(yīng)用情況 。 對(duì)高壓變頻系統(tǒng)作了說(shuō)明 。 改造結(jié)果表明，采用國(guó)產(chǎn)高壓變頻器對(duì)水廠的供水泵設(shè)備進(jìn)行調(diào)速節(jié)能改造，具有較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞： 高壓變頻器 給水泵 節(jié)能 Abstract: The paper mainly introduces that the application of domestic high voltage inverter for pump in the steel factory of Daye. It is discussed that the system of the HV inverter. It indicates great effect of domestic high voltage inverter energy-saving for pump in the factory. Key word: High voltage inverter Pump Energy-saving 1.引言 大冶特鋼水廠擔(dān)負(fù)著公司家屬區(qū)的供水任務(wù)，日供水 30 萬(wàn)噸，供水泵房配備了六臺(tái)水泵機(jī)組，其中 1# 、 2#、3#、4#機(jī)組為550KW/6KV，5#、6#機(jī)組為300KW/6KV。改造前水泵全部定速運(yùn)行，由于日夜供水流量變化較大，經(jīng)常需要倒開大小泵，來(lái)滿足供水的需要，由于水泵頻繁啟停帶來(lái)的沖擊，引起電機(jī)、水泵和閥門故障率增加，維修費(fèi)用增大，另外也導(dǎo)致水壓經(jīng)常波動(dòng)，時(shí)常出現(xiàn)爆管等現(xiàn)象。為了穩(wěn)定供水壓力，提高供水能力，提升供水自動(dòng)化水平，節(jié)約能源，降低供水成本，大冶特鋼公司水廠決定采用變頻器對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速改造。 大冶特鋼公司水廠經(jīng)多方調(diào)研，認(rèn)為高壓變頻器采用高 -低方案 、 高 -低-高方案技術(shù)落后，諧波大，效率低，決定采用高-高方式進(jìn)行改造，而高-高方式又可分為三電平、器件直接串聯(lián)及功率單元串聯(lián)等方式。目前，功率單元串聯(lián)方式技術(shù)最成熟，產(chǎn)品運(yùn)行可靠。水廠又經(jīng)多方比較性價(jià)比，決定選用我公司生產(chǎn)的風(fēng)光牌JD-BP37型高壓變頻器對(duì)1#、2# 水泵機(jī)組作調(diào)速改造。風(fēng)光牌 JD-BP37 型 高壓變頻器為直接 高 -高、電壓源型變頻器，采用功率單元串聯(lián)方式，諧波少，功率因數(shù)高，適用于普通電機(jī)，性能優(yōu)越，適合中國(guó)國(guó)情。 2. 水廠設(shè)備概況 大冶特鋼公司水廠決定 1#、2#機(jī)組采用變頻調(diào)速改造，采用一帶二的形式，即高壓變頻器拖動(dòng)1#、2#機(jī)組任一臺(tái)，當(dāng)其中一臺(tái)機(jī)組檢修時(shí)，拖動(dòng)另外一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)情況如圖1示。1#、2#機(jī)組為同型號(hào)機(jī)組，其中1#機(jī)組電機(jī)和水泵的主要參數(shù)如下： 1）水泵 型號(hào) 20SH-9 額定流量 2016m 3 /h 額定揚(yáng)程 59m 額定軸功率 390KW 額定效率 83% 額定轉(zhuǎn)速 970rpm 2） 電機(jī) 型號(hào) JS158-6 額定功率 550KW 額定電壓 6KV 額定電流 64A 額定功率因數(shù) 0.89 額定轉(zhuǎn)速 985rpm [ALIGN=CENTER] 圖 1設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)情況圖[/ALIGN] 3.風(fēng)光牌JD-BP37-560F高壓變頻器的功能介紹 大冶特鋼公司水廠決定選用我公司生產(chǎn)的風(fēng)光牌JD-BP37-560F高壓變頻器對(duì)1#、2# 水泵機(jī)組作調(diào)速改造。 3.1JD-BP37-560F高壓 變頻器的主要性能指標(biāo) : 變頻器功率 560KW 額定輸出電流 80A 輸入頻率 45HZ 到 55HZ 額定輸入電壓 6KV 允許電壓波動(dòng) ± 20% 輸入功率因數(shù) ≥ 0 . 98 輸出電壓范圍 0 ～6KV 變頻器效率 ≥ 96% 輸出頻率范圍 0～50HZ 過(guò)載能力 100% 連續(xù) 160% 連續(xù) 1min 220% 允許 1 . 5S 3.2 JD-BP37-560F 高壓變頻器主要技術(shù)性能 3.2.1 高——高電壓源型變頻器，直接 6KV 輸入，直接 6KV 輸出，無(wú)須任何輸出變壓器或?yàn)V波器，適配于普通高壓電動(dòng)機(jī)，對(duì)電機(jī)、電纜絕緣無(wú)損害。 3.2.2 輸入功率因數(shù)高，電流諧波小，無(wú)須功率因數(shù)補(bǔ)償、諧波抑制裝置。 3.2.3 單元電路模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)簡(jiǎn)單，互換性好。 3.2.4 輸出階梯正弦 PWM 波形。 3.2.5 高壓主回路與控制器之間為光纖連接，強(qiáng)弱電隔離，安全可靠。 3.2.6 完善的故障檢測(cè)，精確的故障保護(hù)及準(zhǔn)確的定位顯示和報(bào)警。 3.2.7 內(nèi)置 PLC ，易于改變控制邏輯關(guān)系，可靈活選擇現(xiàn)場(chǎng)控制 / 遠(yuǎn)程控制，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)多變需求。 3.2.8 采用載波移相控制技術(shù)，大大抑制了輸出電壓的諧波成分，保證輸出波形是完美正弦波。 3.2.9 控制電源與高壓電相互獨(dú)立，無(wú)高壓可以檢測(cè)變頻器輸出，便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試以及培訓(xùn)操作人員，便于維護(hù)。 3.2.10 采用準(zhǔn)優(yōu)化 SPWM 調(diào)制技術(shù)，電壓利用率高。 3.2.11 功率單元經(jīng) 24 小時(shí)高溫老化、 150 ％負(fù)載試驗(yàn)，可靠性高。 3.2.12 中文 Windows 操作界面，彩色液晶觸摸屏操作。主界面如圖 2 示。用戶操作監(jiān)控系統(tǒng)界面十分友好和完善，系統(tǒng)包括上位機(jī)（商用 PC 機(jī)）、下位機(jī)（工控機(jī)）、單片機(jī)。其中單片機(jī)給用戶提供一個(gè) 4 位 LED 數(shù)碼顯示屏和一個(gè) 12 鍵的小鍵盤操作平臺(tái)，可對(duì)變頻器進(jìn)行全部操作，包括參數(shù)設(shè)置和各種運(yùn)行指令。工控機(jī)用觸摸屏和通用鍵盤給用戶提供操作平臺(tái)，其功能更齊全，包括參數(shù)設(shè)定、功能設(shè)定、運(yùn)行操作、運(yùn)行數(shù)據(jù)打印、故障查詢等等。上位機(jī)（商用 PC 機(jī)）放在總控室，可對(duì)多臺(tái)變頻器進(jìn)行遙測(cè)、遙控。若只有一臺(tái)變頻器，上位機(jī)可省，或讓客戶自定。 [align=center] 圖 2 主界面圖[/align] 3.2.13 可接收和輸出多路工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 3.2.14 可打印輸出運(yùn)行報(bào)表 。 變頻器除了以上基本功能以外 , 還具有如下特殊功能 : （1）.閥門真空度檢測(cè)。 變頻器在啟動(dòng)水泵以前 ,會(huì)自動(dòng)判斷真空度的值,如果沒有真空度或沒有達(dá)到要求,變頻器會(huì)提供報(bào)警信號(hào),并拒絕啟動(dòng)水泵。 （2）配置工頻旁路。 變頻提供手動(dòng)旁路開關(guān) , 使水泵機(jī)組既可變頻運(yùn)行 , 又可工頻運(yùn)行 。 （3）電機(jī)溫度自主控制。 變頻器對(duì)電機(jī)溫度進(jìn)行檢測(cè) , 并在變頻器主界面顯示電機(jī)溫度 。當(dāng) 電機(jī)溫度過(guò)高時(shí) , 變頻器會(huì)提供報(bào)警信號(hào) 。 （4）具有“本地”及“遠(yuǎn)程”兩種工作方式。 根據(jù)用戶的需要,既可以在變頻器旁開停操作及調(diào)節(jié)參數(shù),也可在遠(yuǎn)程的控制室通過(guò)微機(jī)對(duì)水泵進(jìn)行控制。 （5）具有閥門聯(lián)動(dòng)功能。 在開泵和停泵的過(guò)程中 , 值班人員無(wú)需再對(duì) 閥門進(jìn)行任何操作 ,減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)開停泵的全部自動(dòng)化。 （6）具有遠(yuǎn)程撥號(hào)監(jiān)控功能。 公司領(lǐng)導(dǎo)需要了解變頻器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況 , 只需在終端微機(jī)安裝遠(yuǎn)程撥號(hào)軟件 , 在需要時(shí)撥通專線電話 , 即可看到變頻器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況 。 4 . 改造方案 2004 年 8 月 , 山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司和大 冶特鋼公司水廠簽定變頻器購(gòu)貨合同 ,2004年10月,變頻器正式投入運(yùn)行,調(diào)試一次成功,并完成變頻器驗(yàn)收工作。改造線路如圖3示: [align=center] 圖 3改造線路圖[/align] 圖3中，KA0 變頻器高壓開關(guān) ；KA1 、KA2 原1#和2#泵高壓開關(guān) ；KY1 ～ KY4 手動(dòng)隔離開關(guān) ；M1 1# 水泵電機(jī) ；M2 2# 水泵電機(jī) 。 KY2 不能和 KY1 或 KY3 同時(shí)合閘 ,KY3 不能和 KY4 或 KY2 同時(shí)合閘 。 KY2 合閘 ,KY1 分?jǐn)鄷r(shí) ,1# 水泵可以變頻運(yùn)行 , 這是 KY3 需分?jǐn)?,KY4 可以分?jǐn)?, 也可以合閘 ; 如果 KY4 合閘 ,KA2 閉合 ,2# 水泵可工頻運(yùn)行 。 KY3 合閘 ,KY4 分?jǐn)鄷r(shí) ,2# 水泵變頻運(yùn)行 , 這時(shí) KY2 需分?jǐn)?,KY1 可以分?jǐn)?, 也可以合閘 , 如果 KY1 合閘 ,KA1 閉合 ,1# 水泵可工頻運(yùn)行 。 5 . 變頻器運(yùn)行情況 從變頻器投入運(yùn)行近 9 個(gè)月的時(shí)間看 , 用戶完全達(dá)到了變頻改造的目的 , 使用變頻器后有以下優(yōu)點(diǎn) : （1） 操作簡(jiǎn)便,易于觀察。 變頻器運(yùn)行時(shí)的所有數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)在上位機(jī)顯示屏都可顯示 ,如運(yùn)行頻率,輸入電壓,輸入電流,輸出電壓,輸出電流,開閉環(huán),壓力值等。上位機(jī)顯示屏操作簡(jiǎn)單明了，觀察方便。 （2）電機(jī)及水泵機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn),溫升正常。 采用變頻器拖動(dòng)的 1#、2#機(jī)組,電機(jī)為沈陽(yáng)電機(jī)廠于1986年6月出廠的普通三相異步電動(dòng)機(jī),水泵為沈陽(yáng)水泵廠于1987年8月出廠的離心式清水泵。在水泵機(jī)組的整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi),電機(jī)和水泵都平穩(wěn)運(yùn)行,沒有出現(xiàn)異常振動(dòng)和噪音,電機(jī)及水泵的溫升也在正常范圍之內(nèi),且變頻器為軟啟動(dòng),啟動(dòng)電流小,對(duì)機(jī)組的機(jī)械沖擊也大幅度減小。 （3）變頻器運(yùn)行穩(wěn)定,性能良好。 風(fēng)光牌 JD-BP37-560F高壓變頻器投入運(yùn)行以來(lái),運(yùn)行穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)平滑可靠,電壓和電流正常,沒有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。 （4）減輕了值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 由于變頻器具有閥門聯(lián)動(dòng)功能 ,隨著供水水量的變化, 值班人員在值班時(shí)通過(guò)微機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行操作,不再需要頻繁地開停大小泵及閥門,工作量大大減小。 （5）恒壓控制。 采用壓力恒壓控制 ,用戶只需根據(jù)實(shí)際供水需要設(shè)定所需壓力，變頻器自動(dòng)恒壓運(yùn)行，壓力設(shè)定方便，精確穩(wěn)定，保證管網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高了供水質(zhì)量。 （6）降低了維護(hù)費(fèi)用。 由于變頻器對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流小，對(duì)水泵機(jī)組沒有任何機(jī)械沖擊，相應(yīng)地延長(zhǎng)了水泵、電機(jī)及閥門的使用壽命，大大降低了維護(hù)工作量和維護(hù)成本。 （7）節(jié)電效果明顯。 在大冶特鋼公司水廠，目前采用多臺(tái)水泵并聯(lián)供水方式，由于日夜供水量變化大，水廠一般采用開停大小泵的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不采用閥門調(diào)節(jié)，盡管如此，還存在一定的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。水廠改造前一般采用一到兩臺(tái)水泵工頻并網(wǎng)向市區(qū)供水。用這種供水方式運(yùn)行的 2004年9月，千噸水耗電指標(biāo)為143.6度，采用了變頻器改造后，2004年10月，千噸水耗電指標(biāo)為129.6度，綜合電耗指標(biāo)下降了10%左右。經(jīng)過(guò)測(cè)算，不到兩年即可收回成本。 6 .結(jié)束語(yǔ) 從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況來(lái)看，山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 JD-BP37-560F 高壓變頻器性能優(yōu)越，運(yùn)行可靠。不僅可以在新上自來(lái)水項(xiàng)目采用，也特別適合于舊設(shè)備中改造。在水廠應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，不僅提高了供水質(zhì)量 、 供水能力，而且降低了供水成本 。 風(fēng)光牌 JD-BP37-560F 高壓變頻器在大 冶特鋼公司水廠的成功運(yùn)行，證明了其在水泵調(diào)速應(yīng)用中具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。 參考文獻(xiàn) ［1］ 山東新風(fēng)光電子使用手冊(cè) ［Z］. 山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司。 ［2］ 杜賢國(guó)，郭培彬，韓文昭。 高壓變頻器在冷卻水循環(huán)泵上的應(yīng)用。 劉海鵬（ 1875- ） 男 工程師 山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司技術(shù)支持部部長(zhǎng)