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        污水站水泵變頻改造

        2013-12-08 06:45:40張文斌
        中國(guó)設(shè)備工程 2013年12期
        關(guān)鍵詞:工頻選煤廠功率因數(shù)

        張文斌

        (龍宇能源股份有限公司車(chē)集選煤廠,河南 永城 476600)

        河南龍宇能源股份有限公司車(chē)集選煤廠設(shè)計(jì)入洗能力180萬(wàn)t/年,采用“跳汰+浮選”聯(lián)合工藝流程,經(jīng)技術(shù)改造后現(xiàn)入洗量300萬(wàn)t/年。其中污水站用電回路屬于中壓系統(tǒng),部分凈化水由2臺(tái)單級(jí)雙吸泵輸給煤化工企業(yè),每臺(tái)額定功率400kW,年耗電量約80萬(wàn)kW·h。由于水泵負(fù)載多是根據(jù)滿負(fù)荷工作需要選型,實(shí)際應(yīng)用功率裕量較大,耗能?chē)?yán)重。為節(jié)能降耗,選煤廠對(duì)單機(jī)雙吸泵進(jìn)行了變頻調(diào)速改造。

        一、變頻調(diào)速的效果

        水泵的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速平方成正比,功率和轉(zhuǎn)速立方成正比。所以,只要平均轉(zhuǎn)速稍微降一點(diǎn),負(fù)載功率就下降很多,從而達(dá)到節(jié)能效果。單機(jī)雙吸泵由電機(jī)直接帶動(dòng),轉(zhuǎn)速恒定,靠閘閥調(diào)節(jié)水量,造成能源浪費(fèi),且啟動(dòng)電流沖擊電網(wǎng),設(shè)備振動(dòng)及水泵有“水錘”現(xiàn)象。采用變頻調(diào)速,可根據(jù)需要方便的控制速度,節(jié)能效率接近40%,且變頻器可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟軟停,避免了啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊,減少了電機(jī)故障率,延長(zhǎng)使用壽命,降低了對(duì)電網(wǎng)的容量要求和無(wú)功損耗,消除了水泵驟停產(chǎn)生的“水錘效應(yīng)”。

        二、變頻調(diào)速原理和變頻器的結(jié)構(gòu)

        從異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式n=60f/P可知:保持極對(duì)數(shù)不變,把電網(wǎng)50Hz恒定頻率的交流電變成可調(diào)頻率交流電,供給普通的交流異步電動(dòng)機(jī)作電源用。變頻器主電路包括整流單元、高容量電容、逆變器和控制器等,其中整流單元將交流電變換成直流電。高容量電容儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換后的電能。逆變器是由大功率開(kāi)關(guān)晶體管陣列組成的電子開(kāi)關(guān)把直流電轉(zhuǎn)換成不同頻率、寬度、幅度的方波??刂破靼丛O(shè)定的程序工作,控制輸出方波的幅度和脈寬,使疊加為近似正弦波的交流電驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。

        三、實(shí)施方法

        單機(jī)雙吸泵主要技術(shù)參數(shù):流量Q=1 792m3/h,揚(yáng)程63m,轉(zhuǎn)速1 480r/min,氣蝕余量5.8m,匹配電機(jī)功率400kW,電機(jī)型號(hào)Y4002-4,額定電壓6 000V,頻率50Hz,額定電流47.61A,轉(zhuǎn)速1 485r/min,功率因數(shù)0.80。

        對(duì)2臺(tái)泵變頻調(diào)速改造采用SIEMENS變頻系統(tǒng),其中核心部件變頻器,選用了羅賓康完美無(wú)諧波6SR3502-6(450kW,70A,6kV/6kV,IP31)變頻器柜及U11功率單元旁路,配套國(guó)產(chǎn)高壓全自動(dòng)工頻旁路柜和高壓全自動(dòng)斷路器柜。2臺(tái)泵由1臺(tái)變頻器以“一拖二”方式進(jìn)行控制,通過(guò)轉(zhuǎn)換控制設(shè)備和旁路設(shè)備,實(shí)現(xiàn)開(kāi)停機(jī)、調(diào)速、變頻和工頻切換等操作。變頻器出現(xiàn)故障時(shí)可采用工頻運(yùn)行方式,保證不停產(chǎn)。

        四、6SR3502-6變頻控制柜操作方式

        該變頻控制柜具有就地和遠(yuǎn)程2種操作方式,同時(shí)為了防止因變頻器故障而造成電機(jī)停止,備有工頻旁路。

        1.具備“就地遠(yuǎn)程”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。2.具備“變頻工頻”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

        3.遠(yuǎn)程與就地控制功能互鎖。

        4.變頻控制與工頻控制功能互鎖。

        5.就地變頻控制時(shí)的頻率通過(guò)調(diào)速電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

        6.當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí),變頻故障指示燈亮,記下變頻故障代碼,可通過(guò)變頻器面板或重啟變頻器進(jìn)行故障復(fù)位,然后進(jìn)行重啟,若故障仍無(wú)法排除,向廠家尋求技術(shù)支持。

        五、變頻器維護(hù)保養(yǎng)注意事項(xiàng)

        1.觀察工作電流是否超過(guò)變頻器、電機(jī)的容許電流及三相電流是否平衡。

        2.觀察電源電壓變化。

        3.檢查變頻器、電抗器的發(fā)熱情況及有無(wú)異常聲音、振動(dòng)、氣味。

        4.檢查變頻器的通風(fēng)情況,防止風(fēng)道堵塞,冷卻風(fēng)扇有無(wú)異常振動(dòng)和噪聲,并保持變頻器的清潔狀態(tài)。

        5.觀察操作面板、儀表顯示、指示燈有無(wú)異常情況。

        6.檢查各連接部位有無(wú)松動(dòng)、電器元件是否過(guò)熱,斷路器、交流接觸器、按鈕、調(diào)速電位器是否完好靈敏可靠。

        7.維護(hù)操作應(yīng)在斷開(kāi)電源10min后進(jìn)行,此時(shí)充電指示燈熄滅,避免觸電危險(xiǎn)。

        六、變頻器故障原因分析

        1.過(guò)電流跳閘。

        (1)重新啟動(dòng)時(shí)一升速就跳閘,原因如下:

        ①負(fù)載側(cè)短路;②工作機(jī)械卡?。虎勰孀児軗p壞;④電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)小,拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來(lái)。

        (2)重新啟動(dòng)時(shí)不跳閘,運(yùn)行中跳閘,可能原因如下:

        ①升速時(shí)間設(shè)定太短;②降速時(shí)間設(shè)定太短;③轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償(U/f)設(shè)定較大,引起低頻時(shí)空載電流過(guò)大;④電子熱繼電器整定不當(dāng),動(dòng)作電流設(shè)定太小,引起誤動(dòng)作。

        2.電壓跳閘的原因分析。

        (1)過(guò)電壓跳閘,原因如下:

        ①電源電壓過(guò)高;②降速時(shí)間設(shè)定太短;③降速時(shí)再生制動(dòng)的放電單元工作不理想。

        (2)欠電壓跳閘,可能原因如下:

        ①電源電壓過(guò)低;②電源缺相;③整流橋故障。3.電機(jī)不轉(zhuǎn)。

        (1)功能預(yù)置不當(dāng),再預(yù)置注意事項(xiàng)如下。

        ①上限頻率必須大于基本頻率的預(yù)置值;②使用外接給定時(shí),未對(duì)“鍵盤(pán)給定/外接給定”的選擇進(jìn)行預(yù)定;③其他不合理預(yù)置;④啟動(dòng)信號(hào)未接通。

        (2)其他:變頻器電路故障、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠、機(jī)械有卡住現(xiàn)象等。

        七、變頻改造效果評(píng)價(jià)

        1.變頻啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊,單級(jí)雙吸泵投入變頻啟動(dòng)時(shí),軟啟動(dòng)功能避免了啟動(dòng)電流沖擊。

        2.按需無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)輸水量,保證給水效率,避免了浪費(fèi)。

        3.調(diào)節(jié)操作簡(jiǎn)單方便,無(wú)須調(diào)節(jié)閘閥控制。

        4.可根據(jù)需要選擇工頻、變頻運(yùn)行方式。

        5.節(jié)能效果明顯,投入變頻運(yùn)行,設(shè)備不再處于滿負(fù)荷狀態(tài),節(jié)能率達(dá)30%以上。

        八、變頻改造效益分析

        變頻器投運(yùn)后,應(yīng)用效果較理想。以0.8為標(biāo)準(zhǔn)值的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)表,選煤廠供水時(shí)間約10h/d,月均運(yùn)行28d,按國(guó)家規(guī)定的用電峰谷時(shí)段,綜合電價(jià)為0.694 6元。

        1.經(jīng)濟(jì)效益分析。以單臺(tái)泵開(kāi)機(jī)為參考,投入變頻裝置后,功率因數(shù)提高到0.95,功率因數(shù)0.8增收電費(fèi)3%、功率因數(shù)0.95減收電費(fèi)1.1%,月節(jié)省電費(fèi)3 189.6元。

        2.變頻節(jié)能效益。水泵變頻前運(yùn)行電流39A,變頻后29A,年節(jié)電20.16萬(wàn)kW·h,折合成標(biāo)煤約為24.78t,節(jié)省電費(fèi)約14萬(wàn)元。

        [1]張文斌.基于變頻調(diào)速技術(shù)在選煤廠循環(huán)水泵的改造應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械,2013,(07):176-177.

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