给水泵变频改造关键技术分析

邬鹏

摘 要：本文结合变频技术原理提出了改造方案，对通风散热进行了研究分析，最后对改造前后的经济性指标进行了比较并给出了经济评价。这次改造达到了节电效果明显、电机噪声减小、电机软启动的实现等效果，希望能成为相关技术人员提供一定的参考。

关键词：变频技术 高压变频 控制 通风 经济指标

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（a）-0103-02

本次改造拟安装变频器自带软启动装置，软启动功能可以实现电流从零至电机额定电流，减少了启动电流对电网的冲击，进而起到节约电能，延长设备使用寿命的作用。变频器还可以通过提高功率因数，减少无功损耗。

1 技术应用原理

高压变频调速系统是由多个功率模块串联而成，通过将多个低压功率模块的输出叠加得到高压输出。该系统具有：（1）输入波形接近正弦波，对电网谐波污染小，无需考虑谐波抑制。（2）输入功率因数高，在20%～100%的负载范围内，功率因数≥0.96，无需功率因数补偿装置。（3）提供正弦波输出波形，不需输出滤波器，对电机应无特殊要求。

2 应用方案内容

本次变频应用将DCS通过液力耦合器来控制流量，通过变频改造后为DCS通过控制变频器调节电机转速来调节流量。变频系统采用一台变频器带一台给水泵电机，即“一拖一”的模式，变频器根据DCS指令调节流量。变频系统设置自动旁路装置，变频器故障时，变频系统给出自动旁路允许信号，由DCS给出自动旁路命令。

3 控制流程

变频调速系统通过DCS对变频器进行启动、停机、调速等控制，并可在DCS上显示变频器的运行数据和当前状态，实时监控系统运行。为了保证锅炉给水系统的可靠性，变频器装置具有工频自动旁路装置，当变频器发生故障时，在保证锅炉的供水要求，提高了整个系统的安全稳定性前提下，通过DCS自动联启备用给水泵下运行。

操作方面有远程控制和本地控制两种控制的方式。调节采用原调节方式进行。这两种控制方式可提高系统的安全性能。DCS做好闭环控制，DCS根据机组的负荷情况，按设定程序检测母管压力情况，运算后给变频器一个合适的频率值，从而实现对锅炉给水泵电机转速的自动控制，保证母管压力的稳定。当母管压力低于设定值时，便将备用的给水泵自动投入运行。

4 变频器通风散热

在正常的运行过程中变频器中的电力电子功率器件会发热，而这些热量都散失在柜體内，由于电力电子功率器件正常工作时的壳体温度不能超过85℃。温度过高，变频器就会过热保护，自动跳闸。为了保证高压变频设备处于正常、稳定的工作状态下，柜体内部温度需在65℃以下，变频器室需配备独立的冷却系统。

根据实际情况，采用水冷空调。可利用电厂现有中央空调冷却水，作为冷却媒介，加空水冷装置实现水冷冷却。水冷空调是以冷却水为冷源，以冷媒制取冷量的中央空调机组。在结构上将压缩机、蒸发器、冷凝器、节流部件等集中为一体对外直接输出冷气。变频器空水冷系统电控部分通过变频器电控柜盘面进行操作或应急处理。

5 节能效果计算分析

根裾全年机组平均发电量、负荷率、运行小时数、转速比、给水泵电动机电流，进行节能效果的计算。机组不同负荷工况下主要运行参数如表1所示。

（1）改造前工频功率计算公式：

其中，U为电机电压；I为电机电流；P1为单一负荷下工频运行功率；cosΦ为单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数；η为电机效率，一般为0.95。

改造前功率由公式计算得：10万负荷下变频改造前：2303kW；12万负荷下变频改造前：2464kW；13万负荷下变频改造前：2544kW；15万负荷下变频改造前：2846kW。

（2）改造后功率计算公式：

其中：P2为改造后单一负荷下的变频运行功率；Q为单一负荷的运行流量；H为单一负荷的压力；η2为水泵效率，改造后取效率最高值，一般为0.76～0.86，此处取0.86；η3为变频装置效率，一般为0.90～0.97，此处取0.95；η1为液耦装置效率，一般为0.97；ρ为流体密度（最低母管压力限制取值为14.71MPa）。

变频改造后，10万负荷下：1814kW；12万负荷下：1869kW；13万负荷下：2107kW；15万负荷下：2369kW。

（3）改造前后的节电率如下。

10万负荷下：21.2%；12万负荷下：24.1%；13万负荷下：17.1%；15万负荷下：16.7%；加装变频系统后，节电效果明显，电机噪声明显减小，实现了电机软启动。同时，在故障跳闸情况下，备用泵能够快速启动，保证所带负荷可靠运行，能保证机组安全运行。

参考文献

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[2] 谭世海，熊隽迪，李忠芬，等.变频技术在给水泵节能改造中的应用[J].电机与控制应用，2010，37（2）：34-36.

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