变频调速控制在冶金行业中的应用.ppt

专题讲座：　 山东大学控制科学与工程学院　曾毅　教授 变频调速控制系统在冶金行业中的应用 §3－3、在恒压供水方案选择上的节能分析 一、恒压供水的意义 用户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地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。保持供水的压力恒定，可使供水和用水之间保持平衡，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。 一、恒压供水的意义 恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的，例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水时，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。 一、恒压供水的意义 用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比较，节能效果十分显著(可根据具体情况计算出来)。其优点是：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的使用寿命； 可以消除起动和停机时的水锤效应；在锅炉和其他燃烧重油的场合，恒压供油可使油的燃烧更加充分，大大地减少了对环境的污染。 二、两种恒压供水主体方案的比较 通常，在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量少时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时，就存在着所有的水泵配用一台变频器还是每台水泵配用一台变频器的问题，这两种方案哪一种更好呢？比较结果见表5—4—1，从比较结果可知，这两种方案都可采用，到底采用哪一种应视具体情况而定。 二、两种恒压供水主体方案的比较 假设水泵电机消耗的功率为P，那么： 其中：P0 为电机空载损耗(KW)；P1 为电机输出功率(KW)。 QM是水泵最大供水量(m3/小时);Q是水泵实际供水量(m3 /小时)。 已知每台水泵的QM=100 m3/小时， P0和P1 都分别相等。 假设水厂仅有两台水泵，如果用户用水量为140 m3/小时，那么两种方案所消耗的功率分别是： 所有的水泵仅配一台变频器所消耗功率= P0 + (100/100)3P1 + P0 + (40/100)3P1 = 2P0 + 1.064 P1 每台水泵配一台变频器所消耗功率= P0 + (70/100)3P1 + P0 + (70/100)3P1 = 2P0 + 0.686 P1 二、两种恒压供水主体方案的比较 综上所述得出如下结论： 当总的用水量超过一台水泵的100%供水量时， (所有的水泵仅配一台变频器所消耗功率)大于(每台水泵配一台变频器所消耗功率) 三、用于恒值系统的控制方案 对于被控对象的数学模型比较复杂，生产工艺提出的恒定值的精确度又不高的变频调速控制系统。如果采用 PID调节器方案进行调节变频器往往效果不理想，有时还不如开环控制的效果好。在这种情况下采用BANG—BANG控制方案效果比较理想。 对于被控对象的数学模型比较复杂，生产工艺提出的恒定值的精确度又很高的变频调速控制系统。如果采用大范围用BANG—BANG控制，小范围用 PID调节器进行调节变频器的方法往往效果也不是那么理想。在这种情况下采用模糊控制方案效果比较理想。 四、恒压供水变频调速控制系统设计要点 1．变频器的容量 一般地说，当由一台变频器控制一台电动机时，只需使变频器的配用电动机容量与实际电动机容量相符即可。当一台变频器同时控制两台电动机时，原则上变频器的配用电动机容量应等于两台电动机的容量之和。但如在高峰负载时的用水量比两台水泵全速供水的供水量相差很多时，可考虑适当减小变频器的容量，但应注意留有足够的裕量。 2．电动机的热保护 虽然水泵在低速运行时，电动机的工作电流较小。但是，当用户的用水量变化频繁时，电动机将处于频繁的升、降速状态，而升、降速的电流可能略超过电动机的额定电流，导致电动机过热。因此，电动机的热保护是必需的。对于这种由于频繁地升、降速而积累起来的温升，变频器内的电子热保护功能是难以起到保护作用的，所以，应采用热继电器来进行电动机的热保护。 四、恒压供水变频调速控