摘 要   本文分析了水泵變頻恒壓控制技術(shù)應(yīng)用的成功案例，介紹了利德華福風(fēng)機(jī)水泵用常規(guī)形式高壓變頻器在水系統(tǒng)改造中的應(yīng)用效果并進(jìn)行客觀的評價(jià)。
關(guān)鍵詞  變頻器 水泵 應(yīng)用 
一、引言
        變頻調(diào)速是近年來興起的一門成熟的新技術(shù)，它通過改變電源頻率來實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)，因其具有調(diào)速平穩(wěn)、瞬態(tài)穩(wěn)定性高、節(jié)能等特性，越來越被人們所重視。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷成熟，變頻調(diào)速裝置在水泵設(shè)備上的應(yīng)用也越來越廣泛。
        采用變頻器直接控制水泵負(fù)載是一種最科學(xué)的控制方法。利用變頻器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)軟件，直接調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持恒定的水壓，從而滿足系統(tǒng)要求的壓力。由于變頻器可實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的軟停、軟起，避免了啟動時(shí)的電壓沖擊，可減少電動機(jī)故障率，延長使用壽命，同時(shí)也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗，設(shè)備運(yùn)行工況得到明顯改善，系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備利用率得到提高，節(jié)能效果十分顯著。
        循環(huán)水是現(xiàn)代大工業(yè)降溫系統(tǒng)工程中最為常用的水系統(tǒng)，經(jīng)常作為工業(yè)的基礎(chǔ)存在。正是因?yàn)樗�的基礎(chǔ)作用和廣闊的應(yīng)用范圍，決定了它的能量消耗在工業(yè)中占據(jù)較大的比重，需要作為重點(diǎn)節(jié)能對象去對待。
二、循環(huán)水泵特點(diǎn)
        維生藥業(yè)動力車間工藝循環(huán)水泵采用24SH-13A型離心泵，電動機(jī)功率450kW，額定電流52A。系統(tǒng)共配置4臺循環(huán)水泵，其出口調(diào)節(jié)門采用蝶閥，冷卻水流量調(diào)節(jié)采用開泵臺數(shù)及閥門開度進(jìn)行控制，由于季節(jié)及晝夜的溫度差異，大部分時(shí)間開1臺流量不夠，開2臺流量過大的情況；這種較為原始的調(diào)節(jié)方法，不能保證循環(huán)水泵在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式下運(yùn)行，浪費(fèi)了大量電能。
三、高壓變頻技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
        經(jīng)過仔細(xì)分析論證，可以利用現(xiàn)有的變頻器技術(shù)，將電機(jī)轉(zhuǎn)速適當(dāng)降低，從而降低電流，這樣可以減少因閥門部分關(guān)閉，所產(chǎn)生的阻力造成對壓力和流量的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能的目的，還可以大大減少操作人員的勞動強(qiáng)度，減少閥門調(diào)節(jié)所用的時(shí)間。
        公司針對此情況，對循環(huán)水泵安裝了利德華福風(fēng)機(jī)水泵用常規(guī)形式高壓變頻器，其主回路如圖1所示（圖中n=5代表級數(shù)）。
          
        HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)本體由變壓器柜、功率柜及控制柜組成。將系統(tǒng)的壓力信號通過壓力變送器送到高壓變頻器PLC的模擬量輸入模塊中，在PLC中進(jìn)行PID參數(shù)調(diào)節(jié)，作為變頻器頻率調(diào)節(jié)的依據(jù)。圖2為高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
                          
                                                                          圖2 高壓變頻器結(jié)構(gòu)圖
四、效益計(jì)算
        根據(jù)詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，高壓變頻器自2008年11月份運(yùn)行到2009年11月份的累積運(yùn)行時(shí)間如表1 所示。

                                                              表1 高壓變頻器的累積運(yùn)行時(shí)間 
        在沒有安裝變頻器前，電機(jī)的運(yùn)行電流為50A，電壓為6300V，滿載功率因數(shù)為0.85。按平均功率因數(shù)為0.80計(jì)算，根據(jù)公式：功率P=√3*功率因數(shù)0.80*電壓U*電流I ，可計(jì)算每小時(shí)用電：      1.732*0.80*6300*50=436464W）
          可知每小時(shí)耗電：436.464kW.h
          每天耗電：436.464*24=10475.136 kW.h
          由此可知年運(yùn)行8792h,用電為：436.464*8792=3837391.488 kW.h。
          安裝變頻器后,根據(jù)每月25號生產(chǎn)部抄寫的如表2所示的表底數(shù)可知。
          表2  根據(jù)每月25號生產(chǎn)部抄寫的表底數(shù)

          有以上分析可知，循環(huán)水泵在2008年11月份到2009年11月份的13個(gè)月中共節(jié)約電能為：3837391.488-1659571.2=2177820.248（kW.h），12個(gè)月平均用電為（2177820.248/13）*12=2010295.61 kW.h。 按電價(jià)0.57元/ kW.h計(jì)算,共節(jié)約電費(fèi)：1241357.5元。即每年節(jié)約電費(fèi)為：        
         1241357.5/13*12=1145868.46元
          通過以上計(jì)算可知，變頻器的單臺節(jié)電率為：
         （3823424.64-2010295.61）/3823424.64*100%=47.4
         表3所示的是摘取運(yùn)行中1天的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)。
         表3  變頻器一天中的運(yùn)行記錄

五、存在問題：
        （1）、對于控制部分，廠家按照常規(guī)方式進(jìn)行控制，尤其是現(xiàn)場控制上如果斷電后，送電的程序很復(fù)雜，在適應(yīng)現(xiàn)場的各種功能上，還有待改進(jìn)；
        （2）、變頻器采用風(fēng)冷形式，但排風(fēng)在配電室內(nèi)部，在夏季運(yùn)行時(shí)因?yàn)榄h(huán)境溫度太高，變頻器經(jīng)常出現(xiàn)“箱體溫度過高”報(bào)警，散熱形式還應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行一定的改進(jìn)。
六、結(jié)束語 
        高壓變頻裝置節(jié)能效果明顯，采用變頻調(diào)速后，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動，延長電機(jī)的使用壽命，減少操作人員勞動強(qiáng)度。高壓變頻器在組循環(huán)水泵系統(tǒng)的調(diào)速改造中是相當(dāng)成功的，變頻器能正常拖動循環(huán)水電動機(jī)，循環(huán)水的壓力能穩(wěn)定在千分級/公斤，很好的實(shí)現(xiàn)了恒壓供水；因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了恒壓供水，變頻器可以自動根據(jù)用水量來調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，減少了操作工調(diào)整閥門的次數(shù)，只用在水泵不能滿足生產(chǎn)需要或過剩時(shí)啟停其它的工頻泵，減少了操作工的勞動強(qiáng)度。
        在節(jié)能方面，通過2009年近一年來的運(yùn)行情況計(jì)算，變頻器完成了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的，并在節(jié)能方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了設(shè)計(jì)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
        [1] harsvert高壓變頻器技術(shù)方案。閉環(huán)遠(yuǎn)控計(jì)