武明友　丁鳳連

摘要：文章著重介紹了國(guó)產(chǎn)智能化節(jié)電設(shè)備在本鋼供水廠的應(yīng)用情況，并結(jié)合變頻調(diào)速技術(shù)在循環(huán)水泵變工況運(yùn)行方式中的應(yīng)用，對(duì)變頻系統(tǒng)作了說(shuō)明。改造結(jié)果表明，采用國(guó)產(chǎn)低壓變頻器對(duì)供水廠的給水泵設(shè)備進(jìn)行調(diào)速節(jié)能的改造，具有較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：LP-160型；智能化；節(jié)水設(shè)備；循環(huán)水系統(tǒng)；變頻；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TM301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2009）15-0142-02

一、供水設(shè)備改造的背景

供水廠短流程水處理系統(tǒng)的平流池提升泵站擔(dān)負(fù)著二連鑄廠區(qū)域供水任務(wù)，日供水2.8萬(wàn)噸，供水泵站配備了三臺(tái)水泵機(jī)組，其中1#、2#、3#水泵機(jī)組為160KW/380V。主要是改造3#機(jī)組，改造前水泵機(jī)組全部工頻定速運(yùn)行，供水流量變化完全由人工控制閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，來(lái)滿足供水的需要，同時(shí)增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)和水泵機(jī)組的頻繁啟停帶來(lái)的沖擊，引起電機(jī)過(guò)熱時(shí)常發(fā)生、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)。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，供水廠決定采用智能化節(jié)電設(shè)備（變頻器）對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速改造。

供水廠經(jīng)多方調(diào)研和多方比較性價(jià)比，決定選用北京樂(lè)普四方方圓科技股份有限公司LP-160型智能化節(jié)電設(shè)備，對(duì)3#水泵機(jī)組作調(diào)速改造。LP-160型智能化節(jié)電設(shè)備交—直—交電壓源型變頻器，內(nèi)置EMC濾波和直流電抗，并串聯(lián)了線路電抗器，電磁兼容性完全符合EN55011標(biāo)準(zhǔn)A級(jí)或B級(jí)的要求，功率因素高，適用于普通電機(jī)，性能優(yōu)越，適合中國(guó)國(guó)情。

二、改造給水泵組的設(shè)備概況

供水廠決定3#水泵機(jī)組采用變頻調(diào)速改造，采用一托一的形式，即一臺(tái)變頻器拖動(dòng)一臺(tái)水泵機(jī)組，另外兩臺(tái)水泵機(jī)組為工頻運(yùn)行。當(dāng)變頻器系統(tǒng)發(fā)生故障可以切換到工頻狀態(tài)運(yùn)行，對(duì)變頻器進(jìn)行檢修，該泵暫時(shí)變?yōu)楣ゎl運(yùn)行。1#、2#、3#水泵機(jī)組為同型號(hào)機(jī)組，其中3#機(jī)組（如圖1所示）的主要參數(shù)如下：

（一）水泵

型號(hào)：KQSN350－M13/357

額定流量：1116t/h額定揚(yáng)程：37m 額定軸功率：160KW

額定效率： 80%額定轉(zhuǎn)速：1480r/min

（二）電機(jī)

型號(hào)：Y3155—4

額定功率：160KW 額定電壓：380V 額定電流：397A

額定功率因數(shù)：0.88 額定轉(zhuǎn)速：1480r/min

三、施耐德ATV61—160型變頻器的功能介紹

供水廠決定選用北京樂(lè)普四方方圓科技股份有限公司LP-160型智能化節(jié)電設(shè)備對(duì)二連鑄廠區(qū)供水任務(wù)的平流池提升泵站3#水泵機(jī)組作變頻調(diào)速改造。

（一）施耐德ATV61－160型變頻器的主要性能指標(biāo)

變頻器功率：160KW額定輸出電流：320A

輸入頻率范圍：47～63HZ輸出頻率范圍：0～630HZ

額定輸入電壓：400V輸出電壓范圍：0～400V

允許電壓波動(dòng)：3AC380-15%；480+10%

過(guò)載能力：額定電流的120%，持續(xù)60S

變頻器效率：≥98% 防護(hù)等級(jí)IP20－IP30

通訊：RS-485接口，Modbus網(wǎng)絡(luò)接口；支PROFIBUS，USS，Modbus，CANOPEN等協(xié)議。

電磁兼容性：選用的EMC濾波器符合EN55011標(biāo)準(zhǔn)A級(jí)或B級(jí)的要求，設(shè)備內(nèi)置的A極濾波器也符合該標(biāo)準(zhǔn)的要求，諧波含量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

溫度范圍：-10℃～+40℃無(wú)降容

安裝高度：海拔1000米以下不須降容；海拔1000米以上，每升高100米電流降容1%，不能超過(guò)3000米。

（二）LPL型智能化節(jié)電設(shè)備主要技術(shù)性能

1．手動(dòng)/自動(dòng)功能：自動(dòng)運(yùn)行功能，根據(jù)要求實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的智能控制。

2．人機(jī)對(duì)話功能：高清晰、全中文顯示系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。如管網(wǎng)壓力、溫度、變頻器運(yùn)行頻率、水泵運(yùn)行狀態(tài)和故障等。

3．自動(dòng)切換功能：通過(guò)電氣聯(lián)鎖，可實(shí)現(xiàn)先啟后停，先停后啟，循環(huán)變頻啟動(dòng)。

4．故障自診斷功能：實(shí)時(shí)接收運(yùn)行、故障等反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障的自診斷功能。

5．保護(hù)和報(bào)警功能：系統(tǒng)具有欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)載、短路、缺相等保護(hù)功能。

6．通訊和擴(kuò)展功能：可用多種通訊方式與其他設(shè)備和上位監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

7．設(shè)備安裝方便，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全穩(wěn)定，能夠軟啟軟停，凈化電源，保護(hù)設(shè)備，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

8．交—直—交電壓源型變頻器，直流380V輸入，直流380V輸出，內(nèi)置EMC濾波器及直流電抗器，并串聯(lián)線路電抗，適配于普通低壓電機(jī)，對(duì)電機(jī)、電纜絕緣無(wú)損害，諧波含量完全符合EN55011標(biāo)準(zhǔn)A級(jí)或B級(jí)的要求。

9．輸入功率因數(shù)高，電流諧波小，功率因數(shù)可達(dá)到0.96以上。

10．單元電路模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)簡(jiǎn)單，互換性好。

11．輸出階梯正弦“PWM”波形。

12．低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。

13．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。

14．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。

15．控制電源與低壓電相互獨(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)。

16．采用準(zhǔn)優(yōu)化“SPWM”調(diào)制技術(shù)，電壓利用率高。

17．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。

18．可接收和輸出多路工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，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）配置工頻旁路。變頻提供手動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)，使水泵機(jī)組既可變頻運(yùn)行，又可工頻運(yùn)行。（2）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)，并在智能節(jié)電設(shè)備柜上主界面顯示電機(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)。（3）具有閥門聯(lián)動(dòng)功能。在開(kāi)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(kāi)停泵的全部自動(dòng)化。（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(kāi)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。

四、改造方案

2008年4月變頻器采用吸水井液位進(jìn)行控制。

依據(jù)平流池提升泵站的特點(diǎn)，原三臺(tái)水泵機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)為一臺(tái)機(jī)組，兩臺(tái)水泵機(jī)組互為備用，全部是工頻運(yùn)行。于是安裝一臺(tái)設(shè)備，考慮到實(shí)際工況，為160KW變頻器通過(guò)內(nèi)部切換工頻或變頻運(yùn)行方式。實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程可以保證穩(wěn)定高效運(yùn)行。

2008年4月，北京樂(lè)普四方方圓科技股份有限公司LP-160型智能化節(jié)電設(shè)備供水廠短流程系統(tǒng)平流池提升泵站安裝，正式投入運(yùn)行，調(diào)試一次成功，并完成變頻器設(shè)備驗(yàn)收工作。改造線路如圖2所示。

圖2中，QF2節(jié)電設(shè)備開(kāi)關(guān)；QF1原1#水泵機(jī)組開(kāi)關(guān)；QS1、QS2手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)；M是3#水泵機(jī)組的電機(jī)。

工頻運(yùn)行時(shí)QF1和QS1同時(shí)合閘，QF2和QS2不能合閘；變頻運(yùn)行時(shí)QF2和QS2同時(shí)合閘，QF1和QS1不能合閘。

五、變頻器運(yùn)行情況

從變頻器投入運(yùn)行一年的時(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)：