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变频器在恒压供水系统中的应用 曹彬 湖南铁合金有限责任公司机电分公司 摘要：本文介绍了一起变频器在工业水厂的应用，提出了变频器在改善水泵启、停性能，节约电能等方面确实有一定的长处，并谈到了安装方面的注意事项。 关键词：恒压供水、变频器、节电率 引言 湖南铁合金新水厂供应集团公司总负荷约10万KW的12台铁合金矿热电炉的循环冷却用水，泵房内装有5台水泵，其中4台泵(2~4#)的电机功率为185KW，另一台(1#)为75KW。原启动方式为定子串电阻降压启动。正常情况下开启两台大泵和一台小泵，但在实际运行过程中出现了以下问题： 1.1由于电炉负荷变化大，易引起电压波动，曾造成交流接触器失压而使水泵停机。 1.2出口水压波动大，对管网造成冲击，常使管道多处漏水；同时，电炉的水压时高时低，冷却效果不理想。 1.3设备的维护量较大。 基于以上原因，和为了达到节能的目的，我们进行了变频器的改造项目。 2系统原理分析 2．1我们采用的是恒压供水系统，原理图如下： 通过使用变频器内部的PID调节器，将压力变送器的信号作为反馈信号，检测管网中的实际压力，变频器根据压力反馈信号调节水泵转速，从而达到管网压力恒定。 2．2该项目的原理框图如下： 图一 设备原理框图 原有的工频起动装置仍旧保留，只是在此基础上增加两台变频器柜。通过变频器和刀闸分别控制两组水泵电机(2#、3#水泵和4#、5#水泵)作工频或变频运行，1#泵则可灵活地进行手动调节。一号机组和二号机组可互为备用，也可两台机组同时作变频运行。这样使运行方式相当灵活，又方便了设备的检修。 2．3变频器采用成都希望森兰变频器，专为风机、水泵设计，型号SB12S200。具有如下特点： 2.3.1设计上运用独有的树状散热器、开关电源等多项专利技术，使机器性能更加优越； 2.3.2电路及工艺上采用多种防护技术和新元器件，显著提高整机抗干扰能力； 2.3.3精心设计的多路可编程功能输出端子和继电器输出端子； 2.3.4面板增加电位器，实现输出频率的微调，更加方便用户使用； 2.3.5独特的散热设计，不仅显著提高了散热效果，而且便于散热器和风机的清洗、更换。 2.3.6 一拖多功能，即一台变频器可以控制最多四台电机运行，满足风机/水泵等行业特性的需要； 2.3.7专门设计的加泵延时和减泵延时功能，延缓电机起动/停止时间，保证水压稳定； 2.3.8颇具特色的休眠功能，既保护电机，延长其寿命，又提高节能效果，而且消除了水锤效应，减小对电网的冲击。 2.4基本接线图如下： 图二 变频器接线图 说明: R、S、T：电源进线 U、V、W：负载输出 P1、P+：直流电抗器连接端子（不接电抗器时应短接） VRF：模拟电压（DC0—5V，或AC0—10V）信号输入 IRF：模拟电流（DC4—20mA）信号输入 VPF：电压反馈信号输入； IPF：电流反馈信号输入 FMA：模拟信号输出，4—20mA 一拖多控制端子1K1、1K2、2K1、2K2、3K1、3K2、4K1 A1、B1、C1/A2、B2、C2：继电器输出端子，变频器有设定的动作时，常开 触点A、B闭合，常闭触点B、C断开，端子承受AC240V/1A或DC30V/1A。 压力传感器设置二处：一处为水泵出口管道，另外一处是离此300米外的电炉冷却水管道。通过这两处水压的对比，可以较好地调节电机转速，以满足炉台的水压需要。 当系统采用一拖多控制方式时，一拖多扩展单元1K1输出高电平信号，K12闭合，2号电机首先变频起动，当变频器运行到切换频率上限时，如果压力低于设定压力，该电机由变频切换到工频（K12断开，K11闭合），同时变频器输出频率迅速下降到0，如果压力仍低于设定压力，K22闭合，变频起动下一个电机（3#），直至压力满足设定压力；反之，如果压力高于设定压力，变频器降频运行，当变频器运行到切换频率下限时，如果压力高于设定压力，将2号电机停止（K11断开），变频器升频运行一段时间后，检测压力，如果压力高于设定压力，变频器降频运行，直至满足设定压力。同理，4#、5#泵的运行和2#、3#泵运行是一样的。 改造前启动电流在350A以上，加装变频器后起动电流只有200A，运行电流约220A，设定变频器的加减速时间分别为10秒和12秒。 ] 3变频节能分析 从水泵流体力学中可知，轴功率P=CP*H*Q(KW) (CP：常数，H：扬程，Q：流量) 而流量Q与转速N成正比，扬程H与转速N的平方成正比，故功率P与转速N的立方成正比，同时，频率F与流量Q也成正比。 我们可以用下表来比较不同流量下的节电率： 流量Q(%) 100 90 80 70 60 50 40 转速N（％） 10