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变频调速设备在供水泵站中的使用-泵站自动化

作者:xyczd 发布时间:2019-08-29 16:28

跟着城市建设的不断发展,新的工业区不断涌现,居民的寓居也益发密布,小区及高层建筑不断添加,因而对供水也提出了更高的请求。但在居民生活用水、工业用水、消防、各类自来水厂、油库、恒压补水喷淋等供水体系中,现在都是选用传统的水塔、高位水箱、气压增压等设备进行供水,这些设备不只维护量大,出资多,占地面积大,能量糟蹋严峻,并且还不能满意工业消防等高水压、大流量和主动改动供水流量以习惯小区或高层建筑内天天24小时不断改动的用水量的请求,更达不到高功率和节能的请求, 因而,寻求一种有用、可靠、经济的方法来完成流量的调理, 从而使水泵一直高效作业, 并能进步泵站的各项技能经济指标,到达节能的意图显得尤为重要。

  1泵站自动化供水泵站体系存在的疑问某供水泵站于1999年建成。现泵房内设备4台6kV卧式离心水泵电动机组,单机容量1250kW,工程供水规划310m3/s。正常情况下,体系规划投入3台机组,1台备用,由定速电动机驱动。水泵站装机按最不利条件下、最大时流量和所需相应扬程决议。泵站供水方针用水量不均匀,实践上天天只要很短时刻能到达最大流量,大多数时刻里,水泵站都处在小流量下作业。流量改动影响管网水头丢失改动,尤其是地势平整区域,在几许扬程很小的情况下,送水泵站出口所需压力随流量改动更显着。为习惯流量改动,泵站运转中多采纳关小出口阀门操控流量。由此发生以下疑问:
  1.1泵站自动化人工调理阀门开度,流量难以准确操控,体系功率低。
  1.2当流量降低、阀位开度减小时,阀门前后压差添加,阻力增大,能耗添加。
  1.3阀门长时刻处于40%~70%开度运转,加速阀体自身磨损,致使阀门操控特性变差。
  1.4阀门调理不妥添加了管网水锤压力,降低了作业安全特性。过高的管网压力要挟设备的密封功能,造成管网、阀门走漏。
  1.5水泵及阀门体系的使用寿命变短,平时维护量大,修理本钱较高。
  1.6泵站自动化吸水池高水位、调理池低水位时,两台泵并联运转,管道呈现互激水力振动现象。
  为处理以上疑问,泵站自动化将3#机改为变频调速运转,使用高压变频器对水泵电动机进行变频操控,完成供水流量的变负荷调理,到达恒压供水方针。不只处理了阀门调理线性度差的疑问,还进步了体系运转的可靠性;更重要的是减小了因调理阀门孔口改动造成的压力丢失,减轻了阀门磨损,降低了体系对管路密封功能的损坏,延长了设备使用寿命,减少了维护量,改进了体系的经济性,节省了能源,为降低厂用电率供给了杰出的路径。
  2变频调速节能剖析依据泵与风机学的类似规律,水泵体系选用变频调理时,直接经过改动水泵电机频率改动电动机转速,以满意不一样运转工况的需要。此刻电机耗费的能量已与电机转速立方的关系降低,变频调速节省用电效果从原理上剖析十分显着。
  变频体系运转时,泵站出口压力保持不变。给定出口压力为Hg。当流量Q变动时,因转速改动致使扬程特性H1~Q上下移动,泵作业点在H=Hg线上作水平移动(A、B、C、D)。经过特性曲线能够清楚地看出水泵耗费轴功率的改动,即选用变频调速确保压力安稳与流量需要。原规划单台运转时,H=Hg=60m,Q=Qg=3960m3/h。联系本项目改造水泵特性实践运转频率设定在38Hz(确保压力需要),依据公式 ,水泵流量和电机转速成正比,可核算出不一样转速下的流量:Q=Qa=3960m3/h,na=998rpm(50Hz),N轴=743kW;Q=Qb=3564m3/h,nb=898rpm(45Hz),N轴=540kW;Q=Qc=3166m3/h,nc=798rpm(40Hz),N轴=380kW;Q=Qd=3000m3/h,nd=758rpm(38Hz),N轴=326kW。
  3恒压供水计划及PID调整经归纳思考,水泵高压变频体系选用恒压供水方式,丈量元件选用压力传感器,装设在水泵机组出水口处,供水压力V作为输出量,Vi为安稳供水压力设定值,悉数体系构成闭环操控方式。高压变频器内部内嵌式可编程操控器收集供水压力值V与给定值Vi进行对比,经过PID调整,将调整成果转换为频率调理信号传送至变频器,直至到达供水压力给定值Vi。不论体系供水流量如何改动,供水压力值V一直保持在给定压力值Vi邻近。
  高压变频器依据误差相应调理体系PID参数。当运转参数远离方针参数时,调理起伏加速,跟着误差逐步挨近,盯梢起伏逐步减小,挨近持平时,体系将到达一个动态平衡,供水体系将到达恒压运转安稳状况。
  4泵站自动化高压变频器技能实施计划4.1技能参数装备4台相同离心水泵(3用1备),水泵类型28SH—12,额外流量1.1m3/s,额外扬程60m,额外功率743kW;电动机类型YRKK630—6,额外电压6kV,额外功率1250kW,额外电流145A,转速998r/min,功率因数0184。高压变频器类型HINV—06/1570B,额外容量1570kVA,额外电流150A,额外电压6kV,输出频率0~50Hz,加减速时刻0~3200s,过载能力125%/min,具过压维护、欠压维护、过电流维护等功能。
  4.2泵站自动化技能计划思考高压变频设备使用率最大化与远期变频使用等,将变频体系计划装备为“一拖二”,一套变频体系拖动一台电机变频运转,另一台可工频运转,即一台水泵由变频器拖,别的一台水泵由6kV高压电源直接驱动。远期计划中,将拖动方针中的负载改为不一样母管下的水泵,以习惯供水负荷的改动。
  变频体系计划阐明:M1变频运转时,断开QS3、QS6、QF2,闭合QS2、QS5、QF1;M2变频运转时,断开QS2、QS5、QF1,闭合QS3、QS6、QF2;M1/M2工频运转时(体系维修或毛病运转状况),断开QS2、QS3、QS5、QS6,闭合QS1/QS4。
  6/10kV电源经用户输入真空开关QF1,经过变频设备进线刀闸QS2到高压变频调速设备,变频设备输出经出线刀闸QS5送至电动机M1;经用户输入真空开关QF2,经过变频设备进线刀闸QS3到高压变频调速设备,变频设备输出经出线刀闸QS6送至电动机M2;还能够经旁路刀闸QS1、QS4直接起动电动机M1、M2。
  变频设备的刀闸QS1和刀闸QS2相互闭锁,即QS2和QS1不能一起闭合;刀闸QS3和刀闸QS4相互闭锁,即QS3和QS4不能一起闭合。
  旁路柜效果如下:当变频设备工程维修时,可手动操作刀闸,构成显着断电点,确保人身安全;当变频设备呈现毛病时,也可手动操作刀闸,阻隔变频设备,使负载在工频电源下正常运转,确保出产安全、继续进行。
  5经济效益剖析变频改造前后泵站运转数据见表1。
  注: 均匀日供水量215 68418,t 运转压力014 MPa,单位电耗= 用电量/供水量。
  依据泵站供水体系改造报表统计,改造前水的单位电耗为0.34kWh/t,改造后均匀为0.306kWh/t,一年可节省电能183万kWh(年均运转时刻250天)。按电价0.5元/kWh核算,年可节省电费近91.5万元,最多1年半内即可回收悉数出资本钱。
  结语总归,变频器是一项集现代化领先电力电子技能和核算机技能于一体的高效节能技能,大大改进了供水出产及现场环境,不只发生了极好的节能效益,还优化了出产工艺。PLC操控技能、Profibus总线技能和高压变频技能的完美联系,使出产现场集成主动化程度更高,运转更安稳,操作更简单泵站自动化。