章村矿循环水泵恒压供水变频改造

摘 要：变频调速以其优异的调速、起动和制动性能、高效率、高功率因数和节电效果已经成为电气传动的发展方向。主要论述了循环水泵恒压供水的变频改造的原理，变频器的节电计算和运行效果分析。

关键词：变频调速；恒压供水；节能；PID

1 概述

现章村矿洗煤厂压滤车间使用2台循环水泵，互为备用。水泵的规格型号是200ZJ-Ⅰ-65A，额定流量是350m3/h，，扬程是40M ，配套使用电机型号：Y355L-6，额定功率220KW，额定电压 380V， 控制手段相对比较传统依靠调节阀门开度来调节介质流量，供水量不能根据生产工艺的要求精确调整，电机做功部分消耗在挡板阀门之间的“頂牛”状态中，存在电能浪费。

2 改造的必要性

2.1 操作简便可控：循环水泵设备的开停车在集控操作界面对该设备实现控制，同时针对重介洗选工艺与脱介筛相关设备设置联锁，大大满足生产需要。

2.2 优化指标控制：循环水泵实现变频调速可分为自动和手动，手动状态下可通过电位器调节速度，自动状态是通过PLC模拟输入信号输入指定频率控制，自动状态下根据工况实时调速，提高了生产效率，为优化运营提供了可靠保证。

2.3 节能节电效果显著：采用变频调节后，系统实现软启动，软停车等功能，系统效率得到提高，节约能源，为降低企业用电率提供了良好的途径。

3 现场情况及节电效果分析

3.1 工频状态下的耗电量计算

Pd：电动机功率；Cd：年耗电量值； U：电动机输入电压；I：电动机输入电流；cosφ：功率因数； T：年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比。

电机耗电功率计算公式：Pd=×U×I×cosφ ①

累计年耗电量公式：Cd=T×∑（Pd×δ） ②

其中取电机输入电流为320A， cosφ为0.85，设备运行每年按运行5440小时（340天）340天计算。

根据计算公式①②，通过计算可得出工频情况下各负载的耗电量如下：

Pd=179（kW） Cd=97.4万kW·h

3.2 变频下单位时间耗电量计算

根据流量、压力、轴功率与其转速的关系

用文字表述为：流量与转速成正比、压力与转速的平方成正比、轴功率与转速的立方成正比。

变频状态下的计算如下：

P'：泵实际轴功率；P0：水泵额定轴功率 ；Cb：年耗电量值；

Q'：水泵实际流量；Q0：水泵额定流量；H'：水泵出、入口压力差；

H0：水泵额定压力。

低压配电系统运行电压380V，电机实际运行电流201A，水泵电机功率l10kW、极数4极、实际出力为55%～83%，取Q/QN=0.80得：

即流量为改造前的80%，则转速为当转速变为80%额定转速时，80%转速变为80%流量、64%压力，最后输出51%轴功率。故：

4 系统技术方案

闭环控制运行：根据现场提供的反馈信息（ 如压力，流量等）做闭环控制，变频器自动根据反馈值自动调节运行频率，满足现场运行工况。

现场直接接收管道压力变送器传感到变频器PLC 4—20mA信号，变频器内置PID调节器，自动实现闭环控制。随着水泵出水压力的变化，随之变频器的输入反馈信号相应变化，在变频器的PID控制作用下，变频器输出与之相反的控制，最终使得出水压力恒定，实现恒压供水。

5 结语

变频恒压供水系统的设计，提高了供水质量，减少了对设备的冲击，具有节省能源，操作方便，自动化程度高等优点。节能延长电机、水泵使用寿命4年以上。为章村矿洗煤厂优化洗选工艺、提高工作效率、减岗并岗具有重要意义。

参考文献：

[1]赵华军.基于PLC和变频器控制的恒压供水系统设计[J].自动化与信息工程，2006（3）.

[2]胡雪梅.变频恒压供水系统的设计与应用[J].电机与控制应用，2011，38（8）.

[3]张慧宾.变频调速应用实践[M].北京：机械工业出版社，2000：128-129.

作者简介：

尹亚红（1982—），女，河北邢台人，河北科技师范学院电气工程自动化专业，工学学士，冀中股份章村矿选煤厂支部书记，电气工程师。