摘 要：本文著重介紹了國產高壓變頻器在湖北大冶特鋼水廠的應用情況 。 對高壓變頻系統(tǒng)作了說明 。 改造結果表明，采用國產高壓變頻器對水廠的供水泵設備進行調速節(jié)能改造，具有較高的社會效益和經濟效益。 關鍵詞： 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 大冶特鋼水廠擔負著公司家屬區(qū)的供水任務，日供水 30 萬噸，供水泵房配備了六臺水泵機組，其中 1# 、 2#、3#、4#機組為550KW/6KV，5#、6#機組為300KW/6KV。改造前水泵全部定速運行，由于日夜供水流量變化較大，經常需要倒開大小泵，來滿足供水的需要，由于水泵頻繁啟停帶來的沖擊，引起電機、水泵和閥門故障率增加，維修費用增大，另外也導致水壓經常波動，時常出現(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水泵進行調速改造。 大冶特鋼公司水廠經多方調研，認為高壓變頻器采用高 -低方案 、 高 -低-高方案技術落后，諧波大，效率低，決定采用高-高方式進行改造，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)方式技術最成熟，產品運行可靠。水廠又經多方比較性價比，決定選用我公司生產的風光牌JD-BP37型高壓變頻器對1#、2# 水泵機組作調速改造。風光牌 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，性能優(yōu)越，適合中國國情。 2. 水廠設備概況 大冶特鋼公司水廠決定 1#、2#機組采用變頻調速改造，采用一帶二的形式，即高壓變頻器拖動1#、2#機組任一臺，當其中一臺機組檢修時，拖動另外一臺機組運行。設備現(xiàn)場情況如圖1示。1#、2#機組為同型號機組，其中1#機組電機和水泵的主要參數(shù)如下： 1）水泵 型號 20SH-9 額定流量 2016m 3 /h 額定揚程 59m 額定軸功率 390KW 額定效率 83% 額定轉速 970rpm 2） 電機 型號 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 額定轉速 985rpm [ALIGN=CENTER] 圖 1設備現(xiàn)場情況圖[/ALIGN] 3.風光牌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的風光牌JD-BP37-560F高壓變頻器對1#、2# 水泵機組作調速改造。 3.1JD-BP37-560F高壓 變頻器的主要性能指標 : 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 ± 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，無須任何輸出變壓器或濾波器，適配于普通高壓電動機，對電機、電纜絕緣無損害。 3.2.2 輸入功率因數(shù)高，電流諧波小，無須功率因數(shù)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 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，強弱電隔離，安全可靠。 3.2.6 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。 3.2.7 內置 PLC ，易于改變控制邏輯關系，可靈活選擇現(xiàn)場控制 / 遠程控制，適應現(xiàn)場多變需求。 3.2.8 采用載波移相控制技術，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立，無高壓可以檢測變頻器輸出，便于現(xiàn)場調試以及培訓操作人員，便于維護。 3.2.10 采用準優(yōu)化 SPWM 調制技術，電壓利用率高。 3.2.11 功率單元經 24 小時高溫老化、 150 ％負載試驗，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（商用 PC 機）、下位機（工控機）、單片機。其中單片機給用戶提供一個 4 位 LED 數(shù)碼顯示屏和一個 12 鍵的小鍵盤操作平臺，可對變頻器進行全部操作，包括參數(shù)設置和各種運行指令。工控機用觸摸屏和通用鍵盤給用戶提供操作平臺，其功能更齊全，包括參數(shù)設定、功能設定、運行操作、運行數(shù)據打印、故障查詢等等。上位機（商用 PC 機）放在總控室，可對多臺變頻器進行遙測、遙控。若只有一臺變頻器，上位機可省，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)標準信號。 3.2.14 可打印輸出運行報表 。 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。 變頻器在啟動水泵以前 ,會自動判斷真空度的值,如果沒有真空度或沒有達到要求,變頻器會提供報警信號,并拒絕啟動水泵。 （2）配置工頻旁路。 變頻提供手動旁路開關 , 使水泵機組既可變頻運行 , 又可工頻運行 。 （3）電機溫度自主控制。 變頻器對電機溫度進行檢測 , 并在變頻器主界面顯示電機溫度 。當 電機溫度過高時 , 變頻器會提供報警信號 。 （4）具有“本地”及“遠程”兩種工作方式。 根據用戶的需要,既可以在變頻器旁開停操作及調節(jié)參數(shù),也可在遠程的控制室通過微機對水泵進行控制。 （5）具有閥門聯(lián)動功能。 在開泵和停泵的過程中 , 值班人員無需再對 閥門進行任何操作 ,減輕了工人的勞動強度,實現(xiàn)開停泵的全部自動化。 （6）具有遠程撥號監(jiān)控功能。 公司領導需要了解變頻器現(xiàn)場運行情況 , 只需在終端微機安裝遠程撥號軟件 , 在需要時撥通專線電話 , 即可看到變頻器現(xiàn)場運行情況 。 4 . 改造方案 2004 年 8 月 , 山東新風光電子科技發(fā)展有限公司和大 冶特鋼公司水廠簽定變頻器購貨合同 ,2004年10月,變頻器正式投入運行,調試一次成功,并完成變頻器驗收工作。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 ；KA1 、KA2 原1#和2#泵高壓開關 ；KY1 ～ KY4 手動隔離開關 ；M1 1# 水泵電機 ；M2 2# 水泵電機 。 KY2 不能和 KY1 或 KY3 同時合閘 ,KY3 不能和 KY4 或 KY2 同時合閘 。 KY2 合閘 ,KY1 分斷時 ,1# 水泵可以變頻運行 , 這是 KY3 需分斷 ,KY4 可以分斷 , 也可以合閘 ; 如果 KY4 合閘 ,KA2 閉合 ,2# 水泵可工頻運行 。 KY3 合閘 ,KY4 分斷時 ,2# 水泵變頻運行 , 這時 KY2 需分斷 ,KY1 可以分斷 , 也可以合閘 , 如果 KY1 合閘 ,KA1 閉合 ,1# 水泵可工頻運行 。 5 . 變頻器運行情況 從變頻器投入運行近 9 個月的時間看 , 用戶完全達到了變頻改造的目的 , 使用變頻器后有以下優(yōu)點 : （1） 操作簡便,易于觀察。 變頻器運行時的所有數(shù)據及運行狀態(tài)在上位機顯示屏都可顯示 ,如運行頻率,輸入電壓,輸入電流,輸出電壓,輸出電流,開閉環(huán),壓力值等。上位機顯示屏操作簡單明了，觀察方便。 （2）電機及水泵機組運行平穩(wěn),溫升正常。 采用變頻器拖動的 1#、2#機組,電機為沈陽電機廠于1986年6月出廠的普通三相異步電動機,水泵為沈陽水泵廠于1987年8月出廠的離心式清水泵。在水泵機組的整個調速范圍內,電機和水泵都平穩(wěn)運行,沒有出現(xiàn)異常振動和噪音,電機及水泵的溫升也在正常范圍之內,且變頻器為軟啟動,啟動電流小,對機組的機械沖擊也大幅度減小。 （3）變頻器運行穩(wěn)定,性能良好。 風光牌 JD-BP37-560F高壓變頻器投入運行以來,運行穩(wěn)定,轉速調節(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強度。 由于變頻器具有閥門聯(lián)動功能 ,隨著供水水量的變化, 值班人員在值班時通過微機遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行操作,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 ,用戶只需根據實際供水需要設定所需壓力，變頻器自動恒壓運行，壓力設定方便，精確穩(wěn)定，保證管網穩(wěn)定運行，提高了供水質量。 （6）降低了維護費用。 由于變頻器對電機實現(xiàn)軟啟動，啟動電流小，對水泵機組沒有任何機械沖擊，相應地延長了水泵、電機及閥門的使用壽命，大大降低了維護工作量和維護成本。 （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行調節(jié)，而不采用閥門調節(jié)，盡管如此，還存在一定的能源浪費現(xiàn)象。水廠改造前一般采用一到兩臺水泵工頻并網向市區(qū)供水。用這種供水方式運行的 2004年9月，千噸水耗電指標為143.6度，采用了變頻器改造后，2004年10月，千噸水耗電指標為129.6度，綜合電耗指標下降了10%左右。經過測算，不到兩年即可收回成本。 6 .結束語 從現(xiàn)場運行情況來看，山東新風光電子科技發(fā)展有限公司生產的 JD-BP37-560F 高壓變頻器性能優(yōu)越，運行可靠。不僅可以在新上自來水項目采用，也特別適合于舊設備中改造。在水廠應用變頻調速技術，不僅提高了供水質量 、 供水能力，而且降低了供水成本 。 風光牌 JD-BP37-560F 高壓變頻器在大 冶特鋼公司水廠的成功運行，證明了其在水泵調速應用中具有無可比擬的優(yōu)越性。 參考文獻 ［1］ 山東新風光電子使用手冊 ［Z］. 山東新風光電子科技發(fā)展有限公司。 ［2］ 杜賢國，郭培彬，韓文昭。 高壓變頻器在冷卻水循環(huán)泵上的應用。 劉海鵬（ 1875- ） 男 工程師 山東新風光電子科技發(fā)展有限公司技術支持部部長