浅谈变频器节能在循环水泵上的应用

区域供热2013.1 期浅谈变频器节能在循环水泵上的应用长春市热力(集团)有限责任公司高硕[摘要]城市供热是城市建设的重要基础之一, 在世界资源缺乏的大背景下,节能已成为世界各国共同关注焦点。本文介绍了公司通过使用变频技术,对各个换热站进行节能改造,借以实现能源利用最大化。[关键词]供热 节能变频器1前言完善。采用变频器对风机、水泵类负载进行速当今在我国工业用电总量中，电动机消度控制,不仅可以改变设备运行工况、延长设耗的电能约占65%,而风机、水泵类设备的耗备使用寿命,还可以节能大量电能。从应用实电量占全国电力消耗的30%。根据国家标准例看,大多已取得了较好的效果。的有关规定，工矿企业中使用的电动机的运2变频器的节 电原理行状态可以分为经济运行状态、允许运行状2.1降低电机转速提高节能效果态和非经济运行状态。目前相当多的电动机由电机学和流体力学原理得知:当电机及其拖动系统还处于非经济运行状态，白白转速从N1变到N2时,其电机轴功率(P)的地浪费掉了大量的电能，影响着企业的经济变化关系如下:P2/P1=(N2/N1)。由此可见降效益。造成大量异步电动机非经济运行的原低电机转速可得到立方级的节能效果。因大致为:2.2动 态调整节能(1)低效能老式电动机使用相当普遍。通过安装变频器可迅速适应负载变动,(2)为了保证生产的可靠性，各种生产机供给最大效率电压，始终保持电机的输出高械在设计配用动力驱动时，都留有一-定的富效率运行。余量,致使电机不能在满负荷下运行,除达到2.3通过变频器自身的V/F功能节电动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功在保证电机输出力矩的情况下，可自动率的消耗,其效率和功率因数都较低,造成了调节VIF曲线。减少电机的输出力矩,从而降电能的浪费。低输人电流,达到节能目的。(3)由于工况的变化,不能根据需要随时2.4 变频自带软启动节能调节风机、水泵类设备的输出,也造成了电能在电机全压启动时，由于电机的启动力的浪费。矩需要，要从电网吸收5~7倍的电机额定电随着电力电子技术的发展和自动化、智流,而大的启动电流即浪费电能,同时对电网能化程度的提高，变频器节能技术已经日趋的电压波动损害也很大,增加了线损和变损。- 85-区域供热2013.1 期采用变频启动后，启动电流可从0安升至电是节能的最佳办法。机额定电流,减少了启动电流对电网的冲击，4变频器在循环水泵上的应用案例不但节约了电能，而且减少了启动惯性对设.目前，国内在水泵控制系统中使用的变备的大惯量的转速冲击,延长了设备的使用频调速技术，大部分是在开环状态下,即人为寿命。地根据工艺或外界条件的变化来改变变频的2.5提 高功率因数节能频率,以达到调速目的。系统主要由四部分组电动机由定子绕组和转子绕组通过电成:(1)控制对象(2)变频调速器(3)压力变送磁作用而产生力矩。绕组由于其感抗作用,器(4)智能调节器(PID)。对电网而言,阻抗特性呈感性,电机在运行系统的控制过程为:由压力变送器将时吸收大量的无功功率，造成功率因数很管路输出压力测出,并转换成与之相对应的低。4~20mA标准信号，送到智能调节器(PID)并采用变频节能调速器后，由于其性能已与工艺所需的控制指标进行比较，得出偏变为:交流-直流-交流,在整流滤波后,负载差。其偏差值由调节器按预先规定的调节特性发生了变化。变频调速器对电网的阻抗规律进行运算得出调节信号，该信号直接送特性呈阻性，功率因数很高,减少了无功损到变频器,从而使变频器将输人为380V/50Hz耗。的交流电变成输出为0~380V/0~400Hz连续3泵类负载的流量调节方法及原理可调电压与频率的交流电，直接供给水泵电泵类负载通常以所输送的液体流量为控机。制参数,为此,目前常采用阀门控制和转速控案例一:水泵功率大，阀门不宜调节,电制两种方法。机长期超载运行。3.1阀门控制我集团净月分公司中心站1#、2#循环泵这种方法是借助改变出口阀门开度的大电机原为软启动器启动方式,电机功率为355小来调节流量的。它是一种过去经常采用的千瓦。启动时电流高达几千安培,启动时间也机械方法。阀门控制的实质是改变管道中流比较长，所以在循环泵启动时容易造成变电体阻力的大小来改变流量。因为泵的转速不所高压主受柜电流继电器动作跳闸，影响了变,其扬程特性曲线H-Q保持不变。供热生产的正常运行。同时,较高的启动电流3.2转速控制对电网冲击较大,也消耗了大量电能。造成高借助改变泵的转速来调节流量，这是一压跳闸的主要原因为:该变电所主受柜的继种先进的电子控制方法。转速控制的实质是电保护装置为老型号产品，其保护整定时限通过改变所输送液体的量来改变流量。因为的调整无法躲过循环泵启动时限。为保证供只是转速变化，阀门的开度不变,避免了无谓热正常运行，我们在循环泵启动期间,利用的消耗。继电器的调整使变电所在无保护状态下运3.3将这 两种方法相比较可见，在流量行几十秒，这样就对高压线路的安全运行造相同的情况下，转速控制避免了阀门控制下成了威胁。为解决上述问题，我们在1#、2#循因压头的升高和管阻增大所带来的能量损环泵上安装了变频器启动柜，不仅解决了高失。在流量减小时，转速控制使压头反而大幅压跳闸问题，杜绝了安全隐患，同时还可以根度降低，所以它只需要一个比阀门控制小得据负荷变化情况随时调节流量、节约了大量多的功率损耗，因此采用变频调速调节流量电能。- 86-区域供热2013.1 期运行日期运行流量运行电流运行电压运行频率日耗电量09.10-10.041800th640A410V50Hz8762kWh10.10-10.111350/h430A390V42Hz5577kWh10.11-10.111570t/h470A44Hz6096kWh10.11-11.031680/h，540A .47Hz7003kWh分公司运行记录1号循环泵运行参数如化。另外还有如管路特性曲线、与调速泵并列上表:运行的定速泵等因素，都会对调速的范围产经统计，安装变频器后1号循环泵现已生一定的影响。超范围调速则难以实现节能节约电量268523kWh。中心站为高压用户,其的目的。因此，变频调速不可能无限制调速。平价用电价格按0.932元千瓦时计算，共节.一般认为,变频调速不宜低于额定转速65%,约电费25.02 万元。该项目投资25.5万元,在最好处于75%~100%，并应结合实际经计算一个运行期左右即可收回投资。确定。案例二:由于运行工况变化,导致水泵流5.2变频调速的范围对电机的影响量与实供面积不符，短期内存在“大马拉小在工况相似的情况下，电机的功率与转车"现象。速的立方成正比关系。因此，随着转速的下我集团朝二公司中山站在本采暖期由于降,轴功率也急剧下降,但若电机输出功率过地区停供面积增加，现实供面积为1.5万平度偏移额定功率或者工作频率过度偏移工米，所需流量约为55吨/小时。而原循环泵流频,都会使电机效率下降过快,同样也影响水量为150吨/小时，配套电机功率为18.5kW,泵的效率。 而且自拎式三相交流异步电动机靠调节阀门臧少流量实现节电的空间很小。在连续低速运转时，也会因风量不足影响散通过在原启动柜临时安装变频器，我们将循热,威胁电机安全运行。环泵流量调节到60吨/小时,不但满足了用户5.3循环泵如何选择安装变频器的需要,每天还能节电260kWh,低压用户的在现有供热管网调控方式下，大面积电价按0.947元千瓦时计算，到运行期结束供热半径长的泵站不宜采用变频调节，而预计可节约电费16307.00 元，而变频器投资应该做好水力计算来选择合适的水泵,并仅五千余元。且在运行中采用质调节。对于供热半径小5总结的换热站或现有热负荷与设计安装存在大.通过案例分析,可以看出利用变频器对马拉小车的工况时，并且目前的情况下容泵类负载进行调速,是可以按所需流量进行易初调节，循环泵可以安装变频器进行调优化控制的,利用变频调速虽然能达到更好:控。但是,在选择变频器的时候可根据循环的节电效果,延长设备使用寿命,但在变频泵的功率降容1~2档使用，以实现更大的调速的工程中,还应该注意以下几点:节能。5.1变频量调节时电机的调节转速范围以上内容是笔者通过各种工程改造后，当采用变频调速时，原来按工频状态设对变频器在水泵类负载运行中应用的一些体计的泵与电机的运行参数均发生较大的变会。现写出来与大家共享。-87-