高压变频调速器在冷却水循环泵上的应用

摘要：本文介绍了国产高压变频器在浙江省衢州巨化硫酸厂的改造应用情况，冷却水循环泵变频改造后的运行数据表明，改造是成功的，节能效果是明显的。

关键词：高压变频器，冷却水循环泵

Abstract:

The paper introduces the application of domestic high voltage inverter in cooling water cyclic pump in the factory of vitriol THQJ. The running data indicate that the alternation is successful and the effect of saving energy is distinct.

1、引言：

　　浙江省衢州巨化硫酸厂是我国首批自己设计、制造、安装的重点硫酸生产企业，是浙江省最大的硫酸生产厂。在硫酸生产过程中，需要对水冷极板进行冷却，冷却水循环泵是硫酸生产工艺中的重要设备，过去冷却水循环泵均不调速，利用出口阀门来控制水流量和管网压力，由于设备的选择都是按最大负荷情况来选型，在实际运行中设备留有较大的裕量，冷却水的流量与压力是通过冷却水循环泵出、入口联络管上的调节阀来进行调节，造成电动机运行效率较低，造成电能浪费，为降低企业生产成本，厂领导经过反复论证，多方比较，决定选用风光牌JD-BP37型高压变频器对冷却水循环泵进行变频调速节能改造，以解决能源浪费问题。冷却水循环泵工作原理如图1所示，三台循环泵两开一备。

　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　图1冷却水循环泵工作原理图

2、用户冷却水循环泵及配套电动机有关参数为：
水泵型号： 500S-35 单级双吸离心泵
流量：561L∕S 转速：970r/min
扬程：35m
电机功率：280KW
电压：6000V
电流：35.2A
转速：985r/min

3、新风光电子公司JD-BP37型高压变频调速器

3.1 JD-BP37型高压变频调速器简介
JD-BP37型高压变频调速器采用最新型IGBT为主控器件，全数字化，彩色液晶触摸屏控制，以高可靠性、易操作、高性能为设计目标的优质变频调速器。经过多年研发，产品已广泛应用于冶金、石油、化工、电力、水泥、给排水、制药、造纸、污水处理等各个行业。成为精品，决非偶然。
风光高压变频器，采用若干个低压逆变器功率单元串联的方式实现直接高压输出，所用的6kv高压变频器，变压器有18组付边绕组，分为6个功率单元∕相，三相共18个单元，采用36脉冲整流，输入端的谐波成分满足国标规定，高压变频器系统结构如图2所示，单元电路的主电路如图3所示，旁路支路采用可控硅模块。

　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2 高压变频器系统结构图

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3 单元电路主电路

3.2 JD-BP37型高压变频调速器主要技术性能
3.2.1 高——高电压源型变频器，直接6KV输入，直接6KV输出，无须任何输出变压器或滤波器，适配于普通高压电动机，对电机、电缆绝缘无损害。
3.2.2 输入功率因数高，电流谐波小，无须功率因数补偿、谐波抑制装置。
3.2.3 单元电路模块化设计，维护简单，互换性好。
3.2.4 输出阶梯正弦PWM波形。
3.2.5 高压主回路与控制器之间为光纤连接，强弱电隔离，安全可靠。
3.2.6 完善的故障检测，精确的故障保护及准确的定位显示和报警。
3.2.7 内置PLC，易于改变控制逻辑关系，可灵活选择现场控制/远程控制，适应现场多变需求。
3.2.8 采用载波移相控制技术，大大抑制了输出电压的谐波成分，保证输出波形是完美正弦波。
3.2.9 控制电源与高压电相互独立，无高压可以检测变频器输出，便于现场调试以及培训操作人员，便于维护。
3.2.10 采用准优化SPWM调制技术，电压利用率高。
3.2.11 功率单元经24小时高温老化、150％负载试验，可靠性高。
3.2.12 中文Windows 操作界面，彩色液晶触摸屏操作。用户操作监控系统界面十分友好和完善，系统包括上位机（商用PC机）、下位机（工控机）、单片机。其中单片机给用户提供一个4位LED数码显示屏和一个12键的小键盘操作平台，可对变频器进行全部操作，包括参数设置和各种运行指令。工控机用触摸屏和通用键盘给用户提供操作平台，其功能更齐全，包括参数设定、功能设定、运行操作、运行数据打印、故障查询等等。上位机（商用PC机）放在总控室，可对多台变频器进行遥测、遥控。若只有一台变频器，上位机可省，或让客户自定。
3.2.13 可接收和输出多路工业标准信号。
3.2.14 可打印输出运行报表。 4、控制原理及电气设备改造回路图
变频器控制3#循环泵，2#、1#循环泵一开一备。现在以冷却水母管压力为给定量，根据工艺所需母管压力调节循环泵转速，压力信号取自主管网，目标压力值设定在0.24Mpa 。
电气设备改造回路图如图4。

　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图4

5 、高压变频器节电情况介绍

　　设备改造工程于2005年1月完成，高压变频器一次试车成功，运行正常，频率运行在40Hz左右，保证了循环水的正常温度。其节电相关数据为：

⒌⒈工频运行数据为：
5月27日14:30 运行频率50Hz 输入电流23.8A 输入电压6KV
5月27日21:35 运行频率50Hz 输入电流26.4A 输入电压6KV
5月28日08:00 运行频率50Hz 输入电流25.2A 输入电压6KV
5月28日21:00 运行频率50Hz 输入电流24.8A 输入电压6KV
5月29日06:25 运行频率50Hz 输入电流24.1A 输入电压6KV
工频平均运行电流24.86A ，功率因数COSΦ1 =0.85

⒌⒉变频运行数据为：
5月27日11:00 运行频率41:55Hz 输入电流13.0A 输入电压6KV
5月27日12:00 运行频率41:55Hz 输入电流13.1A 输入电压6KV
5月27日13:00 运行频率41:55Hz 输入电流13.0A 输入电压6KV
5月27日14:00 运行频率41:55Hz 输入电流13.2A 输入电压6KV

变频平均运行电流为13.07A , 功率因数为COSΦ2 =0.98
每年节省用电：
（I×COSΦ1-I×COSΦ2 ）×Ua×1.732×24小时×350天=71.8万度
每年节省用电费用：每年节省用电×0.5元/度=35.9万元
变频运行时节电率达到40%。
设备运行时频率达到35Hz，就可以达到工艺要求的出水压力，春冬秋三个季节设备完全可以在35Hz运行，节电率可达到50%左右，按目前41Hz运行计算，每年可以节电71万度，节省电费35.9万元，其成本回收期为1.5年。

6、结束语
　　风光牌高压变频调速器在巨化股份公司硫酸厂冷却水循环泵的应用，可以使冷却水循环泵随着负荷的变化调节冷却水流量，达到节约能源的目的，同时对循环泵软启动，保护了水泵、电机，减少泵体和电机维护费用，改善了冷却水循环泵运行工况，降低了企业生产成本。经过近半年的平稳运行表明，节能是明显的，改造是成功的。在高压变频技术越来越成熟的今天，相信国产高压变频调速器，在各个行业会有更好的表现。