变频调速技术在循环水泵节能改造上的应用

2013年12月第6期变频调速技术在循环水泵节能改造上的应用一- -王涛王玉呈●39.电力节能变频调速技术在循环水泵节能改造上的应用王涛王玉呈(中国铝业兰州分公司，甘肃兰州730080)摘要]介绍了电解铝企业铸造车间铸造循环水泵的能效、变频调速技术的特点和节能改造方案及实施情况，改造后降低了电能消耗,节能效果明显。[关键词] 变频调速;水泵;节能改造[中图分类号] TM773[文献标识码] B[文章编号] 1008 -5122(2013)06 -0039 -03Application of Variable Frequency Speed Regulation Technology inEnergy Saving Modification of Circulating Water PumpWANG Tao, WANG Yu-chengAbstract: The energy efficiency of circulating water pump of casting workshop in a electrolysis aluminumenterprise , its characteristics of variable frequency speed regulation technology ，and energy saving modi-fication scheme and implementation were introduced. The electric energy consumption was reduced andthe energy saving effects were obvious after modification.Key words: variable frequency speed regulation; water pump; energy saving modification实际用水量需求,造成泵在运行中的效率偏低,存在0前言着大量的电能浪费，对电解铝这样的高耗能企业来合理用电,节约用电,已经成为企业节能减排工说,使用变频器进行节能改造势在必行。作的重中之重。但目前很多工矿企业的大型机电设1循环水泵的能效分析备因为生产工艺的原因存在严重的高耗能现象,节能空间非常大。在淘汰落后设备的同时，企业应汲泵的效率主要由输电网络效率、电机效率、传输取国外先进的管理经验和技术,进行技术改造,实现设备效率、驱动设备效率、物料网络损失五大因素决节能降耗,造福人类。某电解铝企业铸造车间铸造定,其中主要集中于电机效率,驱动设备效率和输送循环水泵房承担着铸造生产用水的任务,泵房现有网络损失。铸造循环水流程图如图1所示。水泵在3台循环冷水泵,型号为SLW150-400,电机功率为45kW，扬程为50m,流量为200m'/h,效率为70%。铸造车间蝶阀逆止阀日D>小3台循环冷水泵目前为2用1备的运行方式,按照1"冷水泵蝶阀」选用泵的额度流量,启动一台可以满足生产需要,但②管路)-(3管路)是实际生产当中开启一台不能满足铸造生产需要,+②2管路)必须启动2台,两台泵的额定供水量远远超过铸造中国煤化工、[收稿日期] 2013-07-30[作者简介]王涛(1979-),男,甘肃通渭人,大学本热水池MYHCNMH G一冷却塔冷水池科,工程师,从事设备检修维护管理工作。图1铸造循环水 流程图有色冶金节能口电力节能启动时,电机的电流远高于额定电流,不但会影响电铸造生产时必须开启2台泵才能保证生产需要。机的使用寿命而且浪废较多的电能。系统设计时在表1出口阀门开 度、流和出口压力统计表电机选型.上会留有一定的余量,正常情况下电机的阀门开度/(°)流量/m’'h-'电流/A出口压力/MPa速度是固定不变,但在实际使用过程中,有时要以较0310.52低或者较高的速度运行。现对铸造水泵电机效率进15542行分析。3096由生产报表统计数据可知3台循环冷水泵合计4580.51运行时间为1200h左右。出口阀门开度与流量和出口压力统计如表1所示,开泵台数如图2所示,流生产中铸造用水量最大为198 m'/h,最小用水量为58m'/h;当生产流量大于100m*/h时,对应的量曲线如图3所示。从图2、图3统计数据(2012年3月某日)可以.开泵台数为2;开2台泵时平均流量为161. 78 m'/h,看出:当泵的出口阀门开度达到45°时,电机电流已开1台泵时的平均流量为94. 1 m'/h,每台泵的平均达到额定电流,而流量只有120m'/h,达不到额定流流量为85. 29 m'/h。且压力波动不大,平均压力为量200 m2/h。如果阀门开度加大,电机将过载,致使0.51 MPa。2:.0 p4++和1.0↓0.5-时刻图2开泵台数50-+总管流量---2台平均流量-- I台平均流量-200-图3流量曲线通过对某月泵运行电机电流统计发现,一台泵99x1 00x9.8x51_13. 745kw3 600运行时电机平均电流为56. 86 A。一台泵的平 均流量:Q# =85. 29m'/h泵最小输出能量:最大流量:Q大=99 m'/h .P小=m小gh=Q小pgh=58x1 000 x9.8x51最小流量:Q小=58 m'/h=8. 052 kW由压强公式:P =ρgh≈0.51 MPa,得到:h≈51 m输入电机平均功率为:泵平均输出能量:P=√3UIcosφ =3 x380 x56.86 x0.88 =32.93 kWP. =mgh=Q# pgh=P平_ 11. 8485.29x1 000x9.8x51=11. 84 kw平均效率:n平=p=方03 =36%泵最大输出能量:最大效率中国煤化工。P大=m大gh=Q★pgh=YHCNMH G2013年12月第6期变频调速技术在循环水泵节能改造上的应用一王涛王玉呈,41●最小效率:η小=P小_ 8.052=24%P- 32. 93铸造车间循环水泵的运行效率低,多数时间为36% ~42% ,所以耗能比较严重,必须进行节能改造。2变频技术的优点通常把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。变改造前改造后频调速是以变频器向交流电动机供电,并构成开环图5控制部分改造前后对比图或闭环系统，自身损耗小,工作效率高。在交流调速改造后利用前面公式和轴功率比例定律p技术中,变频调速具有绝对优势,并且它的调速性能与可靠性不断完善,价格不断降低,特别是变频调速节电效果明显,易于实现过程自动化,已被工业行业(台)=(会)=0.5,计算泵的功率减少32. 93 x广泛采用。其主要优点是调速时平滑性好,效率高;0.5= 16.47 kW,多数时间泵运行效率为51% ~低速时,相对稳定性好;调速范围较大,精度高;起动74%电流低,对系统及电网无冲击,节电效果明显;体积3台泵月平均运行时间1 200 h,小，便于安装、调试、维修简便;易于实现过程自动每月节约电:16.47x1 200=19 764 kW.h化。用于风机、泵类等平方律特性负载,可达到每年节约23.7万kW.h。50%的节能率;设备的转速降低后，可减少磨损,延于160◆-流量一-平均值长使用寿命,获得可观的间接经济效益。是123节能改造方案及实施(1)选用FRENIC5000p7变频器-台。.时刻(2)将原控制回路拆除，在控制回路上加装变图6改造后流量曲线.频器一台。(3)改造原理是根据轴功率比例定律,应用变5结束语频技术改变水泵的转速,相应改变水泵的特性曲线,从而调节水泵的流量。改造系统框图如图4所示。.高耗能设备的节能改造势在必行,铸造循环水泵改造后实现了大幅度的节能,大大减少碳的排放电源变频控l电动机水泵量(节约1kW.h电等于减排0.272kg“碳”) ,减少污”l制系统自动压力染。企业和设备能源管理部门应及时总结经验,推调频传感器广类似的节能改造,提高能源利用效率,为企业节能调节器减排做出贡献。图4改造系统框图[参考文献](4)控制部分改造前后对比如图5所示。[1]邓星钟,周祖德. 机电传动控制[M].北京:华中理工4改造效果大学出版社，1997.改造后变频器频率设定为40Hz后泵的泵的平[2吴民强.泵与风机节能技术[ M].北京:中国电力出版社，1989.均流量:122. 6 m'/h,最大流量为180 m/h,最小流量[3]张正选 内万海峦炻盟共陕冷断5维修[M].北京:中国煤化工为68 m'/h,流量曲线如图6所示(2013年2月某日)。电子工rYHCNMHG.