高壓變頻調(diào)速裝置在循環(huán)泵上的應(yīng)用實(shí)例

1、高壓變頻調(diào)速裝置在循環(huán)泵上的應(yīng)用實(shí)例    1引言石油化工企業(yè)中有許多熱交換器，它需要循環(huán)冷卻水裝置，一個(gè)涼水塔冷卻水用量達(dá)數(shù)千噸/時(shí)。為了節(jié)約水資源，通常采用冷卻水循環(huán)使用熱交換器出來的熱水經(jīng)冷卻風(fēng)扇噴淋變成冷水流入儲(chǔ)水池，循環(huán)水泵將儲(chǔ)水池內(nèi)的冷水輸送到熱交換器，這樣周而復(fù)始地利用。一般不采用直放式，避免大量浪費(fèi)水資源。上海石化煉油、化二、化纖和塑料事業(yè)部有20多套這樣的冷卻水循環(huán)裝置，設(shè)備配備類似。過去冷卻風(fēng)扇和循環(huán)水泵均不調(diào)速，利用風(fēng)1引言石油化工企業(yè)中有許多熱交換器，它需要循環(huán)冷卻水裝置，一個(gè)涼水塔冷卻水用量達(dá)數(shù)千噸/時(shí)。為了節(jié)約水資源，通常采用

2、冷卻水循環(huán)使用熱交換器出來的熱水經(jīng)冷卻風(fēng)扇噴淋變成冷水流入儲(chǔ)水池，循環(huán)水泵將儲(chǔ)水池內(nèi)的冷水輸送到熱交換器，這樣周而復(fù)始地利用。一般不采用直放式，避免大量浪費(fèi)水資源。上海石化煉油、化二、化纖和塑料事業(yè)部有20多套這樣的冷卻水循環(huán)裝置，設(shè)備配備類似。過去冷卻風(fēng)扇和循環(huán)水泵均不調(diào)速，利用風(fēng)門擋板和出口閥門來控制風(fēng)量和水流量?；な聵I(yè)部乙二醇聯(lián)合裝置早在1992年已對(duì)3臺(tái)380v/160kw冷卻風(fēng)扇進(jìn)行了變頻調(diào)速改造，每臺(tái)年節(jié)約電量約為43400kwh。19981999年又對(duì)6kv/550kw循環(huán)水泵實(shí)施了高壓變頻調(diào)速節(jié)能改造。本文只介紹高壓變頻節(jié)能應(yīng)用實(shí)例。2冷卻水循環(huán)裝置（涼水塔）簡(jiǎn)介系統(tǒng)框圖如圖

3、1所示。圖1循環(huán)水冷卻塔冷卻風(fēng)扇冷卻水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)2.1涼水塔頂部冷卻風(fēng)扇; 熱交換器回來的43左右的熱水，部分或全部經(jīng)噴淋裝置呈雨滴狀下來，冷卻風(fēng)扇將室外冷空氣自下而上地排出，進(jìn)行逆向交換，冷卻下來的3032水流入儲(chǔ)水池。冷卻風(fēng)扇變頻調(diào)速是一個(gè)溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)。例如:儲(chǔ)水池水溫設(shè)定為30，如果實(shí)測(cè)水溫高于30，則會(huì)自動(dòng)增加輸出頻率提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增強(qiáng)冷卻效果儲(chǔ)水池內(nèi)水溫降下來，反之亦然。2.2涼水塔底部循環(huán)水泵冷卻水循環(huán)水泵將儲(chǔ)水池內(nèi)冷水以泵出口壓力4.2kg/cm2輸送至熱交換器，冷水熱水回至涼水塔周而復(fù)始地循環(huán)使用，根據(jù)不同的工況，冷卻水的流量是隨機(jī)變化的，但是泵出口壓力應(yīng)基本保持不變。循

4、環(huán)水泵變頻調(diào)速應(yīng)是一個(gè)壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)。設(shè)定泵出口壓力為控制參數(shù)，實(shí)際壓力如果發(fā)生偏差±p時(shí)，則自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率改變泵的出口壓力使之泵出口壓力基本維持設(shè)定壓力值，不同于原先靠控制出口閥門的開啟度的方法。變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，不存在節(jié)流損耗。3循環(huán)水泵高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)循環(huán)水泵高壓變頻系統(tǒng)的設(shè)備配置，如圖2所示。圖2循環(huán)水泵設(shè)備配置圖（1）水泵泵型號(hào):jsq1586;泵供量:2300m3/h;泵揚(yáng)程:47m。（2）高壓電機(jī)額定功率:550kw;額定電壓:6kv;極數(shù):6p;轉(zhuǎn)速:985r/min;額定電流:64a;絕緣等級(jí):f。（3）高壓變頻器（羅賓康公司）vfd800kva;輸入:

5、3，6kv，50hz;輸出;3，06 kv，050 hz。4（美）羅賓康（robicon）公司及 hvvfd高壓變頻調(diào)速器4.1robicon 公司 hvvfd 簡(jiǎn)介美國(guó)羅賓康公司的vfd系列是一種完美無(wú)諧波交流高壓變頻器，它是為了滿足電網(wǎng)品質(zhì)要求特別高的場(chǎng)合而設(shè)計(jì)的優(yōu)質(zhì)變頻調(diào)速器，它可提供純凈輸入電源，高功率因數(shù)，保護(hù)完善和幾乎正弦波輸出。robicon變頻驅(qū)動(dòng)裝置系列被指定用于標(biāo)準(zhǔn)高壓三相ac感應(yīng)電機(jī)。4.2羅賓康變頻器的特點(diǎn)變頻器為單相pwm脈寬調(diào)制型，igbt功率器件，最大特點(diǎn)采用多重疊加方式，達(dá)到完美無(wú)諧波輸出。pwm電壓型逆變器主要有以下特點(diǎn):（1）由于輸出等幅脈沖，只需恒定直流電

6、源供電，因此變流器為不可控整流橋，從而簡(jiǎn)化了主電路，縮小體積，降低成本，使電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)大大改善。（2）采用pwm控制，能夠抑制或消除高次諧波，加上使用自關(guān)斷器件，開關(guān)頻率大幅度提高，輸出波形可以非常逼近正弦波，使電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減小。（3）逆變器在調(diào)頻同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，與中間直流環(huán)節(jié)的參數(shù)無(wú)關(guān)，從而加快了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。4.3robicon高壓變頻調(diào)速器的多個(gè)功率單元串聯(lián)拓?fù)潆娐疯b于目前自關(guān)斷電力電子器件igbt、igct、sgct的耐壓水平不夠以及不宜直接串聯(lián)的緣故，為了得6kv高壓輸出采用每相5個(gè)690v功率單元串聯(lián)電路。各個(gè)功率單元由輸入隔離變壓器的二次隔離線圈分別供電，額定電壓為690v，每

7、相5個(gè)，因此相電壓為3450v，所對(duì)應(yīng)的線電壓為6000v。robicon vfd 變頻器得益于多繞組次級(jí)輸出降壓變壓器。例如:6kv變壓器有15個(gè)付繞組，每相有5個(gè)組成，彼此之間有移相角60/512°。它是由超前或滯后12°的延邊三角形接線來實(shí)現(xiàn)的。不難看出，單元多，副繞組多，接線（延邊三角形移相）復(fù)雜，整個(gè)裝置的可靠性會(huì)降低。每個(gè)功率單元的電路圖如圖3所示。圖3功率單元的電路圖三相低壓（690v）二極管整流，單相二電平 pwm igbt逆變，輸出為1，0690v。每個(gè)功率單元都是由igbt構(gòu)成的三相輸入、單相輸出的脈寬調(diào)制型變頻器。這種多重化的脈寬調(diào)制（pwm）輸出電壓

8、波形號(hào)稱完美無(wú)諧波變頻器。電源側(cè)和電動(dòng)機(jī)側(cè)的總諧波含量thd達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是沒有問題的。5循環(huán)冷卻水泵高壓變頻改造后的效益5.1直接經(jīng)濟(jì)效益1998年，當(dāng)時(shí)一臺(tái)羅賓康6kv vfd變頻器需要人民幣120萬(wàn)元，平均約2200元/kw。經(jīng)估算平均可節(jié)電30左右，即節(jié)省165kw，年運(yùn)行時(shí)間約7000h，工業(yè)電價(jià)0.78元/kwh。每年節(jié)省電費(fèi)165×7000×0.7882.5萬(wàn)元回收期1.5年5.2間接經(jīng)濟(jì)效益再因變頻器是軟啟動(dòng)方式，采用變頻器控制電機(jī)后，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中均無(wú)沖擊電流，而沖擊電流是影響接觸器、電機(jī)使用壽命的最主要、最直接的因素，同時(shí)采用變頻器控制電機(jī)后還可以避免水錘現(xiàn)象，因此可大大延長(zhǎng)電機(jī)、接觸器及機(jī)械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。因此變頻改造后，不僅節(jié)約大量電費(fèi)，而且可以減少設(shè)備維修保養(yǎng)費(fèi)。6結(jié)束語(yǔ)在當(dāng)今的年代,我國(guó)的企業(yè)效益蒸蒸日上,而怎樣節(jié)能又是一大難題。逐步實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)泵設(shè)備和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，發(fā)展電機(jī)調(diào)速節(jié)電和電力電子技術(shù)，提高電能利用率，推廣高壓大功率電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)，是節(jié)能的重要措施。眾所周知，在企業(yè)中絕大多數(shù)的動(dòng)能都需要電動(dòng)機(jī)來完成的，而低壓變頻器使用的比較普及，但高壓變頻器