水泵改变频控制可行性分析.doc

水泵变化频控制可行性分析
摘要:在节能减排的大环境下,倡导节省电能,目前工业的风机和泵的应用工频运行,调整电动阀的开度来保证工作需要。变频器目前已经普及,可以将两者结合起来,能满足工作需要,又能节省能源。我对泵类变化频有某些见解,请同行参照指正。
关键词:变频器 节省电能 控制
1 我企业的水泵的的现实状况
我部门动力车间三台上水泵一直是工频启动,电能挥霍大,现将旧变频器安装到动力车间,改为变频上水。详细分析如下:动力上水泵为工频50HZ启动,电能挥霍大,根据锅炉的水位状况需要不定期的启动和停止,对机械和电器设备冲击比较大,减少设备的使用寿命,减少设备的有效工作时间,加大设备的故障率。三台上水泵的功率为11kW,生产季节时记录泵启动为15分钟启动一次,每次运行5分钟。每天启动次数约为96次,合计单台电机每天启动时间约为0.13小时,电机运行时间为7.87h。
2 我的设计和实行方案
2.1 变频器的原理
三相异步电动机的转速公式:n=60f(1—s)/p式中: n——电动机转速;f——供电频率;s——电机的转差率;p——电机的极对数。在该式中,若保持p(极对数)、S(转差率)不变,平滑的变化电机的供电频率,则电机转速n=Kf(k为比例系数),即可得到平滑的变化,这就是变频调速的原理。
2.2 控制柜的制作
(1)系统的控制概况:要实现自动控制,用压力变送器和PID调整器与变频器构成恒压闭环系统。工作过程如下:在系统中采用了进口、出口2个压力变送器,分别检测进口和出口的压力。进口压力变送器将检测值送入进口PID1,进行压力显示,并通过参数设置,进行低压报警及超低压停机控制。出口压力变送器将检测值送入出口PID2,进行出口压力显示,并通过参数设置,一是控制变频器的频率,进而调整水泵的转速,到达自动控制的目的;二是进行水位检测,实现高水位报警及超高水位停机控制功能。(2)控制柜设计控制柜框图如图1所示。
采用了工、变频切换的方式,以保证在变频控制出现问题时能临时投入工频运行,保证生产的持续性。二次回路中工频接触器和变频器后端的接触器必须互锁,使之不能同步吸合,防止工频运行给变频器的反供电,而损坏变频器。km1为上电接触器,km2为运行接触器,km3为变频机复位接触器。sb11为急停按钮,sb12为上电按钮,sb13为运行启动按钮,sb14为停止按钮,sb15为变频器复位按钮。以上按钮通过外接后,可以远地控制,变频器、操作台和电控柜可以根据实际状况进行位置调整,可以放在一起也可以分开放置。通过PID的报警接点及参数设置,可进行系统高下水位报警及超水位停机控制。即将PID的报警输出的AL2接报警器,实现报警,将AL1的输出接一种中间继电器,其常闭点串在变频器的控制接触器KM1、KM2的控制回路中,当系统超压时AL1输出,KM1、KM2断电,从而使变频器停机。

3 系统的调试
系统调试的关键是多种参数的设定。重要是PID的参数选择。要对的设置P、I、D三个参量,使系统稳定运行,可先让PID自整定,根据整定出的数值再合适调整,使变频器的频率变化能实时地跟踪系统压力的变化,直到系统稳定为止。
对于多种报警参数的设置,可根据PID调整仪的阐明书进行设定,对于出口PID,可将AL2设定为上限报警,输出控制报警器,将AL1运用正偏差报警设定为超高压输出。对于进口PID,可将AL2设定为下限报警,运用负偏差报警设定为超低压输出,即可实现多种控制功能。
电机保护仪要根据现场运行的实际状况进行设定。一般过载电流设置为额定电流的1.2倍,过压为额定电压的1.2倍,欠压为0.8倍等。
4 节能分析和运行效果
改造上水泵的能耗分析
11kW电机运行电流为24A,启动电流是运行电流的2-4倍,电能的消耗为W=U×I,当电压U不变时,电流I越大,所用电能W越大。
如电机改为变频器启动,电机可以减少频繁启动,减少了启动电流。变频电机在运行时的频率一般为30Hz,比工频运行节省40%电能。
每天节省电能P=24A×0.13h×3倍×380V/1000+24A×40%×7.87×380V/1000,约为30度,整年按生产210天计算。可节省电能6300度。
经实行小组两个月的辛勤努力,从设计到分析直到成功完毕改造,并投入使用。
在锅炉工频运行的状况下,上水泵频繁起停,使用变频后上水泵能在40Hz的频率下平稳运行,减少了启停对设备的冲击,在启停节能的状况下工频50Hz和40Hz的电能差异为40/50=0.8,三台11kw的上水泵每小时33kW。
每天节省电能33kW×(1-0.8)×24h=158.4kW,约为158.4度,整年按生产210天计算,电费0.9元/度。可节省电能33264度合计为29937.6元。
通过对实际操作人员和锅炉司炉工的问询,上水泵变频改造后的运行状况良好,减少了频繁的启停操作,减轻了水压对设备的冲击,上水水压较平稳。上水系统从本来的手动变成了目前的观测,减少了劳动强度。
多数量和大功率都合用。
以上为一台变频器控制一台电机,也可两台变频器控制三台上水泵电机。共大家参照。
三条工频空开为K1、K2、K3,两台变频器的前端的空开为K1.1和K2.1,一号电机接KM1和KM1.1两个接触器,二号电机接KM2.1、KM2和KM2.2三台接触器,三号电机接KM3.1KM3两台接触器,一号变频器下端接KM1.1和KM2.1两个接触器,二一号变频器下端接KM2.2和KM3.1两个接触器。
二次回路的线路为正常的点动自锁电路就可以,但要谨记保证部分接触器互锁,以便保证设备可以正常运行。

5 结语
通过对该系统的改造,自动控制,节能运行,保护功能等均有较明显的特色。水泵系统应用本系统进行改造,其效果都是同样的。因此可大面积推广,以实现节能增效的目的。