不銹鋼無塔供水設(shè)備在生活泵節(jié)能改造上的應(yīng)用
不銹鋼無塔供水設(shè)備在生活泵節(jié)能改造上的應(yīng)用
摘 要 ：本文剖析了新一代高壓變頻器的原理和技能特色,，以及在國電自來水廠無負壓變頻泵運能改造的節(jié)能狀況。
導(dǎo)言
選用新式高壓大功率電力電子器材,、直接“高-高”方法的高壓變頻器，具有體積小,、功率高,、布局簡略、作業(yè)牢靠等特色,。變頻設(shè)備選用不可控24脈沖移相整流和全控器材進行開關(guān)調(diào)制,，具有很高的輸入側(cè)功率因數(shù)、較好的調(diào)速功能和轉(zhuǎn)矩操控功能,。高壓變頻器通過改動電動機作業(yè)頻率,，在很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進行高功率的轉(zhuǎn)速調(diào)理，能夠獲得很好的節(jié)電作用,，在風(fēng)機和水泵的節(jié)能改造上現(xiàn)已得到廣泛驗證,。
國電自來水廠發(fā)電廠3、4號機為210MW火電機組,，和 3,、4號機組配備有6臺6kV/570kW無負壓變頻泵電機，電機類型JS512-8,，額外電流69A,，額外轉(zhuǎn)速730r/min。其間,，6#無負壓變頻泵是二級泵,，和5#無負壓變頻泵合作運用,。在裝置變頻器之前，6#無負壓變頻泵是依據(jù)前池液面的高度決議啟,、停電機,。
這樣就存在兩方面疑問:一方面為了習(xí)慣生產(chǎn)技能需求，需求每天依據(jù)前池液位和沖灰管的需求不斷切換,、啟停電機,，前池液位高度得不到很好操控，而且頻頻工頻發(fā)動電機對電機形成很大沖擊; 另一方面存在節(jié)省丟失,，形成電能的糟蹋,。為了進一步優(yōu)化無負壓變頻泵作業(yè)工況，節(jié)省電能,，所以對6#無負壓變頻泵電機進行高壓運能改造,。 6#無負壓變頻泵電機在高壓變頻器改造之后，通過調(diào)整6#無負壓變頻泵變頻器的作業(yè)頻率（電機轉(zhuǎn)速）來調(diào)整前池液面的高度,，這樣5#無負壓變頻泵能夠一直在較合適功率下工頻作業(yè),，然后減少了操作6#無負壓變頻泵開關(guān)的分合次數(shù)，減小了電機工頻發(fā)動形成的沖擊,，進一步優(yōu)化了生產(chǎn)技能,，而且節(jié)省了電能。
2 不銹鋼無塔供水設(shè)備作業(yè)技能和運能改造技能計劃 2.1 6#不銹鋼無塔供水設(shè)備作業(yè)狀況及運能改造技能計劃
（1）在不銹鋼無塔供水設(shè)備作業(yè)現(xiàn)場,，變頻器到電機之間的高壓電纜常常發(fā)作單相對地放電或單相直接接地的狀況,。在這種狀況下，要確保不能損壞變頻器,，而且變頻器要能宣布報警停機信號以便現(xiàn)場人員及時處置,。因而，需求變頻器輸出能接受單相接地的才能,，相應(yīng)變頻器的輸出濾波器電容中性點不能直接接地,，而是需求通過電容接地。
（2） 由于6#不銹鋼無塔供水歸于二級泵,，所以在發(fā)動6#無負壓變頻泵變頻器作業(yè)之前,，5#一級無負壓變頻泵一般現(xiàn)已在作業(yè)，將會推進6#無負壓變頻泵電機作業(yè),，變頻器相當(dāng)于飛車發(fā)動,。所以變頻器發(fā)動時需實時檢測電機作業(yè)頻率，依據(jù)該作業(yè)頻率股動電機發(fā)動,。
（3） 6#不銹鋼無塔供水作業(yè)需求能對前池液位高度閉環(huán)操控,，主動調(diào)理電機的轉(zhuǎn)速。
（4） 由于不銹鋼無塔供水作業(yè)時,，在前池液位很低的時分有能夠形成負荷過大乃至堵轉(zhuǎn)的狀況,，因而需求變頻器有過載才能以及過流維護措施。歸納上述要素,，從目前國內(nèi),、外首要的兩種高壓變頻器拓撲布局中，挑選依據(jù)IGCT的三電平中性點箝位的拓撲布局,。三電平拓撲布局具有以下長處:開關(guān)功率器材數(shù)少,、IGCT開關(guān)電流大、過流才能強,、布局簡略,、牢靠性高、適宜負載沖擊較大的運用場合,。
在操控方面,，無負壓變頻泵前池液位設(shè)置壓力式水位傳感器，將丈量得到水位高度信號,，變換為4～20mA規(guī)范信號,，由電流環(huán)接口送給變頻器; 變頻器計算出當(dāng)時水位與操控水位之間的誤差，通過變頻器內(nèi)置的數(shù)字PID調(diào)理器改動變頻器的輸出頻率,，調(diào)理電動機的轉(zhuǎn)速,，進而操控?zé)o負壓變頻泵前池液位的高度。 2.2 三電平中點箝位電路原理布局圖依據(jù)IGCT的三電平中性點箝位的高壓變頻器布局簡略,，主體由整流器,、逆變器和濾波器組成。如圖1所示,，整流器選用24脈沖不控整流,，由移相15°的24脈波移相整流變壓器和四重三相整流橋構(gòu)成，這樣能夠滿意對輸入端的電流諧波需求,。直流環(huán)節(jié)由共模電抗,、IGCT維護及充電限流電阻和直流電容（C1、C2）構(gòu)成,。 圖1 三電平中點箝位變頻設(shè)備電路原理布局圖 三電平逆變器由di/dt吸收電路（由陽極電抗及嵌位電路組成）和12個IGCT組件構(gòu)成的三電平逆變橋組成,。三電平布局的變頻器需求拖動6kV電機，所以變頻器直流母線電壓需求10kV,。實踐作業(yè)時,，兩個處于關(guān)斷狀況的功率組件需求接受10kV的電壓，這樣每個組件要接受5kV,。在主開關(guān)功率器材IGCT作業(yè)耐壓只要4.5kV的條件下,，需求選用兩只串聯(lián)的方法組成一個功率組件。變頻器內(nèi)置輸出濾波器由三相濾波電抗（La、Lb,、Lc）和三相濾波電容（Ca,、Cb、Cc,、Cn）構(gòu)成,。濾波器使變頻器輸出到電機的電壓和電流波形愈加挨近正弦波，而不需求電動機降容運用,。 變頻設(shè)備內(nèi)部選用無熔斷器布局,，電路的主維護首要由維護IGCT來完成，其舉措時刻在μs級,。
2.3 新一代高壓變頻器操控體系的改善我公司第,，一代變頻器選用工控機進行信號處置，操控的實時性得不到確保,。由于變頻器要選用優(yōu)化的PWM操控算法操控電機,，需求主控體系操控器具有更高的作業(yè)速度和處置才能、更大的存儲器和外部信號處置端口,、具有浮點運算的才能,。因而，新一代的變頻器操控器選用浮點數(shù)字信號處置器DSP和大規(guī)模集成電路的 FPGA相結(jié)合的計劃,，DSP首要擔(dān)任收集的信息和運算處置,，F(xiàn)PGA依據(jù)處置結(jié)果轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的操控脈沖，操控實時性大大進步,。圖2是新一代高壓變頻器主控板的硬件框圖,，它與第，一代操控器比較,，更能習(xí)慣高功能的矢量操控算法的需求,。 圖2 新一代高壓變頻器主控體系硬件框圖
3 II期6#無負壓變頻泵高壓變頻器現(xiàn)場調(diào)試作業(yè)和節(jié)能剖析
3.1 變頻器體系的操控調(diào)試無負壓變頻泵的流量是依據(jù)機組的負荷巨細和沖灰技能需求操控的，水流量的改變較大,，有時呈階梯狀特性,，水位動搖比較大。水位壓力式傳感器需求挑選適宜的丈量點,，否則會由于水池內(nèi)水流要素和水面動搖導(dǎo)致丈量的不安穩(wěn)性,。通過現(xiàn)場測驗，挑選了水流改變不大的靠池壁方位,。通過調(diào)試,，建立了一個適宜的模型和PID操控參數(shù)，通過閉環(huán)盯梢水位改變,，安穩(wěn)操控前池液面的高度,，優(yōu)化了生產(chǎn)技能,。別的，變頻器還能夠挑選作業(yè)在開環(huán)狀況,，通過電廠DCS信號操控變頻器的輸出頻率,。
3.2 變頻器節(jié)能剖析 II期6#無負壓變頻泵進行運能改造的一個重要原因是節(jié)省電能。電機變頻作業(yè)節(jié)能的原理在許多材料均有論說,，這里不做評論,。表1～2是通過II期6#無負壓變頻泵的工頻旁路作業(yè)和變頻作業(yè)的實踐數(shù)據(jù)來闡明變頻的節(jié)能作用,。 依據(jù)以上數(shù)據(jù),，選用變頻作業(yè)后，24h可節(jié)省電量9380-6360=3020kWh,。選用變頻器后節(jié)能32%,。由以上實踐作業(yè)數(shù)據(jù)能夠看出:電機變頻作業(yè)不只滿意了技能需求，一起能節(jié)省很多電能,。通過幾個月的接連作業(yè),，II期6#無負壓變頻泵的運能改造后，節(jié)能作用顯著,。不銹鋼無塔供水歸于火電機組的共用設(shè)備,，年作業(yè)時刻長，能夠為電廠節(jié)省15～30%左右的動力,。
4 結(jié)束語
自來水廠II期無負壓變頻泵通過運能改造后,，優(yōu)化了不銹鋼無塔供水的作業(yè)狀況和生產(chǎn)技能，非常好地安穩(wěn)了前池液位的高度,，完成了閉環(huán)主動操控,，一起節(jié)省了很多電能，節(jié)能作用顯著,。高壓變頻器的操控體系和操控技能發(fā)展很快,，對電機非常好功能的操控需求功能更高的主控體系渠道。盡管新一代操控體系的高壓變頻器首要運用到風(fēng)機,、水泵的變頻驅(qū)動上,，但它比曾經(jīng)更牢靠、更能進步高壓變頻器的操控功能,。
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