变频调速恒压供水系统在制浆造纸企业供水系统中的应用-焦点水网.docVIP

变频调速恒压供水系统在制浆造纸企业供水系统中的应用 根据原有供水系统和改造后的恒压供水系统做比较得出结论：变频调速是一种优于调压调速、变极调速、串级调速、机械调整等的调速方式，是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机调速技术，它集微机控制技术、电力电子技术和电机传感技术于一体，实现了工业交流电动机的无级调速，具有高效率、宽范围和高精度的特点。 通过对改造后恒压供水系统的运行对该泵在实际供水中所取得的节约电耗、恒定压力，保护管网等实际效果进行了总结，指出变频技术在濮阳龙丰纸业供水系统中应用的可行性。关键词：恒压供水 变频调速 PID控制 2.2.1、恒速调节 濮阳龙丰纸业原先的供水系统采用改变泵的运行台数来调节，根据不同的流量要求，采用不同数量的机泵进行并联运行，来满足供水量的要求。缺点是不能实现连续调节，需要人力对机泵进行合理搭配，随着供水量变化不断启停电机，电能损失较大且耗费人力。结合本厂情况本文对其它几种恒速调节方式不再分析。 2.2.2、变速调节 水泵的变速调节分为变速传动装置调节和变电机转速调节。 2.2.2.1、变速传动装置 变速传动装置又分为有级变速装置（如齿轮变速等）和无级变速装置（如电磁转差离合器等），但这些变速装置产生的传动损失在其所传递功率中所占的比例与水泵的转速的变化大小成正比，转速变化越大，传动损失所占的比例也越大。因此，这类变速调节方式被称为低效变速调节方式 2.2.2.2、变电动机转速 由电机学得知，交流电动机的同步转速n1与电源频率f1，极对数P 之间的关系式为：n= （2.1），又知异步电动机的转差率S的定义式为：s= =1－ （2.2）， 由上两式得知异步电动机的转速n为：n=n1(1－s)= （2.3）, 由此可知，要实现交流电动机的调速，可通过改变磁极对数的P和改变电源频率f1实现。 变极调速的缺点是：不能进行连续调速，此外，变级电动机在变速时电力必须瞬间中断，在变速时电动机有电流冲击现象发生。因此，变极调速目前应用较少。 对极对数P一定的异步电动机，在转差率变化不大时，转数基本上与电源频率成正比，只要能设法改变f1即可改变转速n，基于这个原理，变频调速就是用晶闸管等交流元件组成的变频器作为变频电源，通过改变电源频率的办法实现转数调节。 下图为变频调速系统的示意图： 三相电源 频率设定输入 2.3、供水压力和变频器输出功率的关系： 在变频恒压供水系统中，供水压力是通过对变频器输出频率的调节来实现的。 在水泵结构和理论中，供水系统中泵的主要参数有：流量（Q）、扬程（HT）、轴功率（Pp）、供水功率（PG）、工作效率（）。 由于水泵是由一台交流感应电动机带动运行的，电机的转速与水泵的转速相同，电机的输出有效功率与水泵的轴功率相同。在电机理论中，感应电机的机械功率：Pm=(2.5) 在变频调数中要使主磁通的M不变，则u1/f1保持不变 (2.6) 因此，在变频调速过程中，电压应该与频率成正比。 设u1=kuf1 (2.7) 代入式（2.5）得: Pm= (2.8) 根据能量守恒定律，有N= (2.9) 水泵装置在变频调速的工作状态下运行时有： (2.10) 从上式可以看出，当变频器的输入频率一定的情况下，当用户用水量增大，从而Q增大时，压力表的读数将会变小，即管网供水压力将会降低，为了保持供水压力，就必须增大变频器的输出频率以提高水泵机组的转速。当用水量减小时，就需降低变频器的输出频率。由于用户的用水量始终在变化，这就要求变频器的输出频率要在一个动态的变化中，依靠对频率的调节来动态控制管网的供水压力，从而使管网中的压力恒定。 2.4、PID调节器在恒压供水中的应用 按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器，简称为PID调节器，是连续系统中技术成熟且应用广泛的一种调节器。 PID控制是一种负反馈控制，具有一般闭环反馈控制系统的结构，通过负反馈作用使被控系统趋于稳定。将管网实际压力值与PID调节器目标设定值经过PID内部比较运算后，得出控制量作为变频器所需的控制电压改变泵电机转数，最终调节管网压力，PID闭环反馈 控制原理如下： 变频恒压供水系统在濮阳龙丰纸业中的应用 3.1、濮阳龙丰纸业供水系统工艺流程概况 濮阳龙丰纸业供水管网主要供制浆车间、造纸车间、备料车间和给排水车间的生产用水及日常生活用水和消防用水。 供水系统工艺流程如下图所示： 濮阳龙丰纸业采用4台75KW流量486方，扬程38.5米的离心泵负责全厂供水，由于各个车间的用水量各不相同，变化极大，通常工作人员需及时调整机组的开台数，如果调整不及时，出现压力过低会造成生产车间停产，压力过高会对管网安全造成威胁及浪费电能。