循环水泵系统的变频改造

产品与应用循环水泵系统的变频改造霍建文(石家庄金刚集团,石家庄052165)摘要在工业生产和产品加工制造业中,风机、泵类设备应用范围广泛;其电能消耗是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入,市场竟争的不断加剧;节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一,本文通过对我公司循环水泵系统改造实践,阐述了变频节能技朮的原理与应用关键词:变频技术;节能;应用Circulating Pump System Frequency TransformationHuo jianwen((Shijiazhuang Jin gang Internal Combustion Engine Parts Group, Ltd, Shijiazhuang 052165Abstract The industrial production and the manufacturing of products, fans, pumps a wide rangeof equipment, its power consumption is a small production expenses. Alodeepening of economic reform, the growing competition in the market; saving energy has become acirculating pump system of practice on the application of energy-saving technologies Frequency panylower production costs, improve product quality one of the important means Based on the corKey words frequency conversion technology; energy saving; application1引言我单位循环水系统分布见表1。表1近年来,出于节能的迫切需要和对产品质量不语号位置功率起动方式名称断提高的要求,加之采用变频调速器(简称变频器「中央空调室」2W「Y-△冷却循环易操作、免维护、控制精度高,并可以实现高功能中央空调室1wy-△冷冻循环化等特点,因而采用变频器驱动的方案开始逐步取中央空调室供暖循环代风门、挡板、阀门的控制方案。车间冷却水30w△冷却循环15kw变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工5车间冷却水Y-△|冷却循环作电源输入频率成正比的关系:m=60(1-),(式中185kWn、八、5、P分别表示转速、输入频率、电机转差率Y冷却循环电机磁极对数)通过改变电动机工作电源频率达到22存在问题改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交直交电源变换技术、电力电子、微电脑控制空调系统使用期间温度波动范围很大,在天气等技术于一身的综合性电气产品。稍热空调冷水机组制冷负荷降低时,所要求的冷却水和冷冻水的流量要求均有所降低。如制冷量仅为我公司目前风机、水泵等大的用电设备采用的其额定负荷的80%时,冷却水流量仅需其额定流量是常规控制,存在很大电能浪费,我们根据公司领的80%,泠冻水流量仅需其额定流量的80%,就任导授权,对公司循环水泵系统进行了变频改造,取何建筑物来说,选用空调系统都是按当地最热天气得了较好的效果。时的最大制冷量来选取择机型的,而根据一0年当2设备应用背景分析中空调机组运行状态进行分析,其中90%的运行时21用电设备情况间处于非满负荷运行状态。而冷却水泵、冷冻水泵在208年第5期电气技术|87产品与应用此90%的时间内仍处于是100%的满负荷运行状态。频器调整电机的转速。使用阀门调节循环系统,电机作了大量的无用冷冻循环系统与冷却部分类同,不再重复。功,造成了电能的浪费根据我单位中央空调系统的实际情况以及对本3改造措施及原理效果分析系统改造的要求,在制冷主机制冷负荷不足100%时,本系统根据冷却、冷冻出水和回水的温度差,3.1系统组成动态地调整泵电机转速,并以最小的电能向制冷主外部热交换”系统由两个循环水系统组成。机提供所需的水流量。(1)冷冻水循环系统:由冷冻泵及冷冻管道组3.3节电原理分析成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷(1)节电原理冻水管道,在各个房间内进行热交换,带走房间内由流体传输设备水泵的工作原理可知:水泵的的热量,使房间内的温度下降。流量与其转速成正比:水泵的压力(扬程)与其转(2)冷却水循环系统:由冷却泵、冷却水管道速的平方成正比,而水泵的轴功率等于流量与压力及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换使冷冻水温度的乘积,故水泵的轴功率与其转速的三次方成正比降低的同时,必将释放大量的热量。热量释放到冷(即与电源频率的三次方成正比)如表2所示。却水中,使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷表2却水压入水塔,使之在冷却塔中与大气进行热交换频率H转速m%流量O%「压力H%轴功率PA然后再将降了温的冷却水,送回到冷冻机组,如此不断循环,带走冷冻机组内释放的热量35709876根据上述原理可知:改变水泵的转速就可改变水泵的输出功率。例如将供电频率由50Hz降为45Hz,则P4Ps0=453/503=0.729,即P45=0.729P50(P为电机轴功率);将供电频率由50Hz降为40Hz则Po/Pso=403/503=0.512,即P4=0.512Ps0,(P为3.2解决措施电机轴功率)。采用四套冷冻循环控制系统和一套冷却循环控制系统根据温度传感器检测到的温度信号值,经模工颡泵功率变系功率拟数字转换单元的信号转换后,通过温度控制器和③节能变频器调整各泵电机的工作状态(主要是转速),保∥功奉差P(%)轴功率证各电机以最小功率输出,精确地进行温度控制Q;5)流量延长循环水系统的寿命,并大幅度地节约电能。另80403060708090100外,即使变频控制回路发生故障,本控制系统的变图1变频节能效果简图频一工频切换功能也可将机组切换到工频工作,以(2)冷冻、冷却循环节电原理确保设备正常工作的需要。现定性分析冷冻、冷却循环系统节电的原理。冷却水循环系统的回水与出水温度之差,反映现假设某循环水泵改为变频控制,平均流量为原来了需要进行交换的热量多少。根据回水和出水温度的08,现分析节电情况差,控制循环水的速度来控制热交换的冷却,在满节电率=(Wg-W)/w原*X100%足需要的前提下,达到节电的目的。温差大说明冷=(1-Wne/W原来)×100%却机组产生的热量大,应降低回水和出水温度差W=PT; P=QH:通过加快控制循环水的速度来控制热交换的速度0=K,n: H=K,n:加速冷却水的降温;温差小,说明冷却机组产生的P=K K2n- Kon热量小,可降低冷却泵的循环速度。温度控制器将T节电=T额来传感器检测到的温差信号同设定温差比较后控制变节电率=(1-Pn4/Pg)×100%88电气技术200年第5期产品与应用=[1-(n节电/m原来]×100%=[1(0.8)3]×100%1-(0.8)×100%48.8%≈49%;48.8%≈49%。节电率按照保守估计为:40%。上式中,W为功,即水泵所消耗电量;P为功表3率;T为时间;Q为流量:H为扬程;n为转速;设备名称型号数量单价(元)合计(元)K1为系数;K2为系数;K0为系数。循环泵H2pU261600123200保守估计节电率为:30%循环泵HL15PU8400034效果分析循环泵HLPU6l600(1)原机组的电机起动时会出现较大的冲击电循环泵HL-30PU84000循环泉H18PU流,采用节能系统控制后,可以使电机起动时电流平合计缓上升,没有任何冲击:另外,大功率电机停机时会(2)设备负载率计算产生很大的反生冲击电流,对设备造成一定程度的损按照近似公式:负载率=运行电流/额定电流害。采用变频控制后,可使电机实现软停,避免反生×100%。电流造成的危害,有利于延长设备的使用寿命负载率按80%计算。(2)采用节能控制系统后,可根据温度传感器(3)投资回报周期反馈回来的温度信号控制水的循环速度,从而进行(节电率按照保守估计为:40%,电费按照052准确的温度控制元/kWh,设备总功率:163kW(3)循环水系统用阀门来调整水的循环速度循环系统投资回报周期=设备总投资/月节约电费当阀门关小时,循环水循环时阻力增加,浪费了大年节约电费=设备实际功率x月运行时间x电费量的电能。采用了变频控制系统后,可将阀门全部单价×节电率打开,通过调整电机的转速来调整水的循环速度,=额定功率x负载率x日运行时间x月天数x电费节省了大量的电能。单价x节电率(4)以大大减小电机运行时的噪音,并节约运=163kWx80%×24×30.5×052元/kWh×40%行时的蒸汽量。=19854元/月由以上内容可以看出,用节能系统进行流量(风投资回报周期=45640019854元/月=23个月量)控制时,可节约大量电能。冷冻、冷却循环系对上述设备进行节电改造,初期虽然有一定的投统在设计时是技现场最大需求量来考虑的,其水泵入,但设备投资一般可在2年内收回,而设备的寿命按单台设备的最大工况来考虑的,在实际使用中有可达15年以上,这对企业来说收益是相当可观的。95%以上的时间循环泵都工作在非满载状态下。采用阀门调节不仅增大了系统循环压力和节流损失,5结论而且由于对循环的调节是阶段性的,造成整个空调风机、泵类等设备采用变频调速技术实现节能系统工作在波动状态;而在安装变频控制系统则可运行是我国节能的一项重点推广技术,受到国家政劳永逸地解决该问題,还可实现自动控制,并通府的普遍重视,《中华人民共和国节约能源法》第过节能收回投资。同时变频器的软起动功能及平滑39条就把它列为通用技术加以推广。实践证明,变调速的特点可实现对系统的平稳调节,使系统工作频器用于风机、泵类设备驱动控制场合可取得显著状态稳定,延长机组及管网的使用寿命的节电效果,是一种理想的调速控制方式。既提高4节电工程回报分析了设备效率,又满足了生产工艺要求,并且因此而大大减少了设备维护、维修费用,还降低了停产周41工程造价(见表3)期,直接和间接经济效益十分明显。4.2节电费用及投资回报分析(1)节电率计算节电率=(W*-W)Wg*x100%;作者简介霍建文(1971-),男,电气工程师,常年从事高低压电气系统设计=(1-P节/P顺寒)×100%施工、管理维护工作=[1-(nt电/m顺*)]×100%2008年第5期电气技术89