山西万家寨引黄入晋变频应用特点.doc

变频器在引黄入晋工程中的应用 概述 引黄入晋工程位于山西西北部，从黄河干流的万家寨水库取水，分别向太原、大同和朔州三个能源基地供水，由总干线、南干线、联接段和北干线四部分组成，设计年引水12亿立方米。引水线路总长449.8公里，工程分期实施：一期工程经总干线、南干线及联接段实现向太原年引水3.2亿立方米；二期工程经总干线、北干线向朔州、大同年引水5.6亿立方米和最终实现向太原年引水6.4亿立方米。 引黄入晋是从根本上解决山西水资源短缺的大型跨流域调水工程，是促进经济社会可持续发展、改善生态环境和提高人民群众生活水平的重大战略工程，寄托着山西人民千百年的夙愿，凝聚了几代人不息的奋斗与追求。[ 一、变频应用介绍 平鲁地下泵站位于大梁水库右岸山体中,在工程运行期将水自1#隧洞抽入大梁水库储存，用以提高水位。泵站安装5台卧式水泵电动机组,其驱动电动机，单台功率为l800kW,全部采用变频调速运行方式，变频器参数如下图。 变频器参数示意图 变频器位置摆放示意图 平鲁泵站示意图 二、变频运行情况 交流电机变频调速技术是一项业已广泛应用的节能技术。由于电子技术的飞速发展，变频器的性能有了极大提高，它可以实现控制设备软启软停，不仅可以降低设备故障率，还可以大幅减少电耗，确保系统安全、稳定、长周期运行。变频器从2010年投入使用，根据水库水位及干线用水情况，可以任意启停1至5号水泵，形成恒压供水系统，并且启、停泵过程中对厂用电无任何冲击，电机及水泵损耗也很小。 平鲁泵站区域运行监视图 变频调速技术在给水泵站上应用，成功地解决了能耗和污染的两大难题。用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平确保系统安全、稳定、长周期运行。即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。 随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以??高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。 平鲁泵站电气量监视总图 平鲁泵站变频器监视图 　平鲁泵站的站控级计算机监控系统纳入全线自动化系统。泵站综合自动化按“无人值班、少人值守”的原则设计，泵组可通过计算机网络接受上级的调度指令进行启、停、变速运行等工况转换。因泵站水泵电机布置在地下厂房，而变频器布置在地上变频室，考虑到联络的可靠和快速性，泵站LCU设置了本地柜1-5LCU及泵站LCU远程I/O 1-5LCU。泵组LCU与泵站以太网交换机相连接，实现与北干计算机监控系统的通信，并完整泵组的所有控制流程。 变频运行参数图 三、控制原理 　1、交流电机变频调速原理　　交流电机转速特性：n=60f(1-s)/p，其中n 为电机转速，f为交流电频率，s 为转差率，p为极对数。　　电机选定之后s 、p则为定值，电机转速n和交流电频率f 成正比，使用变频器来改变交流电频率，即可实现对电机变频无级调速。　　2、根据离心泵的负载工作原理可知：　　流量与转速成正比：Ｑ∝Ｎ　　转矩与转速的平方成正比：Ｔ∝Ｎ２　　功率与转速的三次方成正比：Ｐ∝Ｎ３　　而且变频调速自身的能量损耗极低，在各种转速下变频器输入功率几乎等于电机轴功率，由此可知在使用变频调速技术供水时，系统中流量变化与功率的关系：　　Ｐ变＝Ｎ３Ｐ额＝Ｑ３Ｐ额　　采用出口阀控制流量的方式，电机在工频运行时，系统中流量变化与功率的关系：Ｐ阀＝（０.４+０.６Ｑ）Ｐ额　　其中，Ｐ为功率　　　　　Ｎ为转速　　　　　Ｑ为流量 　　例如设定当前流量为水泵额定流量的６０％，则采用变频调速时Ｐ变＝Ｑ３Ｐ额＝０.２１６Ｐ额，而采用阀门控制时Ｐ阀＝（０.４+０.６Ｑ）Ｐ额＝０.７６Ｐ额，节电＝（Ｐ阀-Ｐ变）／Ｐ阀*１００％＝７１.６％。　　流量% 100 90 80 70 60 50　　节电率% 0 22.5 41.8 61.5 71.6 82.1 四、使用变频的特点 1、使用变频供水系统的最显著优点就是节约电能，节能量通常在10-40%。从单台水泵的节能来看，流量越小，节能量越大。优化的节能控制软件，使水泵实现最大限度地节能运行； 2、控制灵活：分段供水，定时供水，手自动任意选择工作方式。 3、自我保护功能完善：变频供水系统具备了过流、过压、欠压、欠相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护、低液位保