變頻調(diào)速節(jié)能改造方案KV

1、變頻調(diào)速節(jié)能改造方案KV 作者： 日期：14 個人收集整理 勿做商業(yè)用途變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)方案上海倍特訊電氣公司2010.03一、概述本方案根據(jù)用戶要求編制，用于8臺6000V 355kW離心水泵調(diào)速節(jié)能。二、原系統(tǒng)狀況對2009年度送水泵組運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，其供水情況為：(1） 2009年度供水情況l 泵組每天供水總量約：200000m3260000m3；軋鋼時瞬時流量：11000m3/h13000m3/h；停軋（換輥）時瞬時流量：1100m3/h3000m3/h；波動較為平緩.l 供水總管壓力控制標準0.2MPa,實際壓力在0。2MPa0。25MPa之間波動。l 目前,通過開關(guān)泵組回流電

2、動閥和起停單泵來控制供水總管流量.（2) 水泵投運情況l 8臺送水泵,正常運行45臺；l 目前，根據(jù)系統(tǒng)循環(huán)水量決定投運水泵數(shù)量，并根據(jù)池液位控制范圍，開關(guān)泵組回流電動閥。（3） 5臺送水泵典型工況泵組供水總管流量12000m3/h、壓力0。23MPa，送水泵出口電動閥開度為100%，手動閥開度為100,送水泵出口壓力為0.25MPa，回流閥開度100，泵組回流量約為1500m3/h。（4) 對2009年度工業(yè)水供水量及水泵投運情況分析，形成下表. 2009年泵組供水數(shù)據(jù)統(tǒng)計表泵組水量(m3/h)泵組運行(臺）時間(h）時間比例節(jié)能潛力111000130005750021100-3000250

3、0三、系統(tǒng)方案說明由于生產(chǎn)用水量隨時變化，為保證供水質(zhì)量，一般使供水水壓恒定，最常見的辦法是采用變頻恒壓供水系統(tǒng)，即壓力變送器裝在主管網(wǎng)上檢測管網(wǎng)壓力信號，再將此壓力信號送到變頻器(PLC）的模擬信號輸入端口，由此構(gòu)成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，管網(wǎng)壓力的恒定依賴變頻器的調(diào)節(jié)控制.對于多泵情況,對低壓水泵電機（380VAC690VAC）可以兩種不同的控制系統(tǒng)方案，一種是”順序控制方案”，系統(tǒng)圖如圖一所示圖一 順序控制方案系統(tǒng)圖圖中:BPI變頻器；BUIBU4軟起動器，PT壓力變送器。由圖一可見，變頻器連接在第一臺水泵電機上，需要加泵或減泵時，由變頻器RO1RO3端口輸出信號起動或停止其他的水泵，這時水泵

4、的起動采用自耦減壓起動裝置或軟起動器。這種方案的特點是水泵電機不需要在變頻和工頻之間切換；第一臺水泵永遠連接在變頻器上，沒有切換過程中的失壓現(xiàn)象；由于變頻泵以外的泵都有軟起動器，所以不需要再做備用系統(tǒng)，當變頻器故障時，可用軟起動器手動起動M2M4水泵，保證供水不致中斷；每臺電機都有起動器,初始投資較大。另一種是“循環(huán)投切“方案，系統(tǒng)圖如圖二所示圖二 變頻恒壓供水循環(huán)投切方案系統(tǒng)圖圖中:BP1變頻器，BU1軟啟動器，PT壓力變送器,ZJ1、ZJ2用于控制系統(tǒng)的起動/停止和自動/手動轉(zhuǎn)換.由圖二可見,變頻器連接在第一臺水泵電機上,需要加泵時，變頻器停止運行，并由變頻器的輸出端口RO1RO3輸出信號

5、到PLC,由PLC控制切換過程。切換開始時，變頻器停止輸出（變頻器設(shè)置為自由停車）,利用水泵的慣性將第一臺水泵切換到工頻運行，變頻器連接到第二臺水泵上起動并運行,照此，將第二臺水泵切換到工頻運行,變頻器連接到第三臺水泵上起動并運行；需要減泵時，系統(tǒng)將第一臺水泵停止，第二臺水泵停止,這時，變頻器連接在第三臺水泵上。再需要加泵時，切換從第三臺水泵開始循環(huán).這種方式保證永遠有一臺水泵在變頻運行，四臺水泵中的任一臺都可能變頻運行，這樣，才能做到不論用水量如何改變都可保持管網(wǎng)壓力基本恒定.以上兩種供水方案水泵電機的投、切比較頻繁,對低壓電機影響不大，但對高壓電機不允許頻繁的投、切，供水方案如圖三所示：圖

6、三 高壓電機水泵變頻調(diào)速節(jié)能方案由5臺送水泵典型工況和2009年泵組供水數(shù)據(jù)統(tǒng)計表:泵組供水總管流量12000m3/h、壓力0。23MPa，送水泵出口電動閥開度為100%，手動閥開度為100,送水泵出口壓力0.25MPa，回流閥開度100，泵組回流量約為1500m3/h。每臺水泵的流量為2500 m3/h左右.為節(jié)能將回流閥開度設(shè)置為零，5臺水泵同時運行。軋鋼時，其中變頻泵工作頻率為50Hz，滿足軋鋼需要的最大供水流量13000m3/h；當供水量減小時管網(wǎng)壓力上升，壓力變送器的輸出信號是變頻器降頻,當頻率降到35Hz時，變頻水泵的壓力為原來壓力的49%,可能水泵也不出水了,但不能產(chǎn)生倒流，可在

7、變頻器上設(shè)定下限頻率來保證。換輥時，水量的變化是11003000 m3/h，關(guān)3臺工頻泵,同樣用一臺變頻器來自動調(diào)節(jié)，但在低流量時,如果兩臺都是變頻泵節(jié)能效果更好，這要增大投資。四、高壓變頻器選用森蘭SB-HV高壓變頻器1、產(chǎn)品特點SBHV系列高壓變頻器是由希望森蘭科技股份有限公司研制開發(fā)的新一代高壓變頻器，采用直接高高變換的方式，多電平串聯(lián)倍壓的技術(shù)方案,優(yōu)化的PWM控制算法，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的可變頻變壓(VVVF）的正弦電壓和正弦電流的輸出.產(chǎn)品具有以下特點：（1)高高方式輸入采用移相變壓器，單元串聯(lián)方式直接高壓輸出；(2）風(fēng)冷設(shè)計獨特的風(fēng)道設(shè)計，在室溫50時,設(shè)備能可靠運行.采用頂部散熱方式，維

8、護方便。風(fēng)機選用進口依必安（德國）產(chǎn)品，經(jīng)久耐用；(3)模塊化設(shè)計單元采用模塊化設(shè)計,單元可任意互換,單元拆裝方便，只需裝卸5個螺絲;（4。）友好的人機界面人機接口采用觸摸屏，全中文界面。所有操作均通過按鈕或DCS接口輸入，最大限度避免觸摸屏的誤操作;報警實時記錄,并能對報警準確定位和歷史記錄存儲；（5）可靠的設(shè)計（a)單元與控制部分的通訊采用光纖（b)單元的熱備設(shè)計（c）外圍控制部件采用PLC（d）主回路采用全進口器件，IGBT采用EUPEC產(chǎn)品,整流橋采用IXYS產(chǎn)品，濾波電容采用CDE產(chǎn)品，所有主回路器件額定運行參數(shù)實際運行的2倍選購，變壓器按電機額定功率的1。21。5倍容量配置,配置底

9、部散熱風(fēng)機和頂部散熱風(fēng)機；（6）靈活的用戶接口接口方式可采用硬接線方式也可采用通訊方式.接口狀態(tài)信息除系統(tǒng)設(shè)定外，提供由用戶自定義的輸出接口（用戶只需在人機界面進行設(shè)定對應(yīng)I/O輸出的內(nèi)容即可）；(7）高效率、高功率因素整機效率96，功率因素95；（8）低諧波輸出每相6單元串聯(lián)時,采用每相36脈沖整流，高頻載波比使得輸出諧波空載時4%,負載時2%;(9）寬電壓輸入范圍輸入電壓在85115，頻率在45Hz55Hz波動范圍內(nèi)設(shè)備均能正常工作；（10)小的dv/dt由于采用單元串聯(lián)輸出方式，dv/dt小，延長了IGBT的壽命以及降低了對整個設(shè)備絕緣要求;(11）單元冗余熱備技術(shù)保證設(shè)備能輸出額定電壓

10、；（12）特有的單元旁路技術(shù)采用接觸器機械式旁路執(zhí)行機構(gòu),以獨立的旁路控制板控制和獨立的供電電源供電，確保單元故障時能夠可靠被旁路。如避免了因功率單元失電后旁路不能正常動作的情形；（13）線電壓的自動均衡技術(shù)當某相的某個或幾個單元故障被旁路時，為確保變頻器輸出電壓等級及功率要求,并不隨意切除故障單元同一位置的單元,此情況下三相相電壓將不平衡,但對于電機驅(qū)動而言,只需要各線電壓平衡。為保證整個變頻器輸出線電壓平衡，SB-HV系列高壓變頻器采用特有的線電壓控制方式，最大限度地滿足了現(xiàn)場運行工況；（14)瞬時掉電無干擾高壓瞬時掉電在10個周波內(nèi)能輸出轉(zhuǎn)矩無脈動，主控制回路配置1000VA后備式UPS

11、能保證掉電30min無影響，旁路控制回路配置1000VA在線式UPS能保證掉電30min無影響;（15）控制回路設(shè)計雙電源切換一路由用戶供給控制電源，另一路來源高壓輸入隔離變壓器，雙回路自動切換保證在控制電源掉電后，設(shè)備無影響；（16)特有的過電壓保護技術(shù)設(shè)計中充分考慮操作過電壓和雷電過電壓對設(shè)備的影響，在主回路和控制回路針對不同的過電壓采用不同的處理措施,提高設(shè)備的可靠性；2、森蘭SB-HV高壓變頻器原理框圖圖四。 變頻器原理圖圖四是變頻器原理圖.變頻器整流側(cè)有移相分壓空氣變壓器，每相由15繞組整流變壓器供電.為功率單元提供電源的變壓器次級繞組在繞制時相互之間有一定的相位差，這樣既大大降低了

12、輸入諧波電流，也使得功率因數(shù)能在較高或滿載負荷時能達到95以上。以6kV為例，移相隔離變壓器采用了30脈沖整流，輸入電流諧波已足夠滿足企業(yè)標準和IEEE519的規(guī)定和要求.功率單元：單元的輸入電壓根據(jù)變頻器型號以及單元數(shù)目而定；圖四中每相有3個單元,3相共9單元，其中每個單元都完全一樣，可以互換使用，大大提高了系統(tǒng)維護性和批量生產(chǎn)性。6kV中每相有5個單元，3相共15單元.每相5個功率單元可提供11種不同的電壓等級。可提供許多不同電壓等級的能力使得變頻器能產(chǎn)生非常接近正弦波的輸出波形.3、技術(shù)指標序號項目參數(shù)備注1使用標準中華人民共和國電力行業(yè)標準DL/T9942006火電廠風(fēng)機水泵用高壓變頻

13、器2安裝地點室內(nèi)3技術(shù)方案直接高高方式4對電動機要求普通三相異步電動機5變頻器輸入側(cè)有無熔斷器有6額定輸入電壓/允許變化范圍3kV/±15，6kV/±15%，10kV/±157系統(tǒng)輸入電壓3kV/6kV/10kV8系統(tǒng)輸出電壓03kV，06kV,010kV9系統(tǒng)輸出電流因功率及其現(xiàn)場工況不同而異10逆變側(cè)最高輸出電壓3.3kV/6。3kV/11kV11額定容量4000kW以下不等由用戶需要而定12額定輸入頻率/允許變化范圍50Hz/±1013對電網(wǎng)電壓波動的敏感性不敏感14變頻器效率96型號不同參數(shù)略有差別15諧波216可靠性指標（平均無故障工作時間）3

14、0000h17輸入側(cè)功率因數(shù)95型號不同參數(shù)略有差別18控制方式優(yōu)化SPWM控制19控制電源20A,380VAC20UPS型式、參數(shù)及容量220VAC 1000VA 30min21整流形式及元件參數(shù)3相不可控整流22逆變單元形式H橋逆變23傳動象限二象限24電隔離部分是否采用光纖電纜采用光纖通信 型號:HFBREUS100 廠家：美國安捷倫25噪聲等級60dB26冷卻方式強制風(fēng)冷27冷卻系統(tǒng)故障對變頻器的影響在允許范圍內(nèi)，報警不跳機28過載能力120時60s，150時5s，200時立即保護29變壓器損耗1.5型號不同參數(shù)略有差別30系統(tǒng)總損耗2。031標準控制連接硬接線32模擬量信號（輸入）規(guī)

15、格及數(shù)量420mA，2路根據(jù)用戶需要擴展33模擬量信號(輸出)規(guī)格及數(shù)量4-20mA，2路34開關(guān)量信號(輸入)規(guī)格及數(shù)量10(繼電器干式節(jié)點)35開關(guān)量信號（輸出)規(guī)格及數(shù)量14（繼電器干式節(jié)點)36操作鍵盤觸摸屏37界面語言中文或英文根據(jù)用戶要求而定38變頻裝置外形尺寸(以6kV/1000-1600kW為例）長3980mm×深1200mm×高2400mm（不包括工頻旁路柜）39變頻裝置重量5000kg左右40盤前維護或盤后維護盤前維護(可靠墻）41是否需要輸出濾波器不需要42是否提供輸出濾波器不43售后服務(wù)的承諾24小時內(nèi)響應(yīng)五、變頻技術(shù)交流提綱1、 變頻器參數(shù)、規(guī)格、

16、價格.(效率、功率因數(shù)、額定電壓、電流、尺寸、重量、適合電機的頻率波動范圍）效率、功率因數(shù)、額定電壓、電流、尺寸、重量、適合電機的頻率波動范圍見上表。2、 變頻、工頻切換。（是否要對原配電設(shè)備改造,配電回路為熔斷器+接觸器,以及變頻安裝位置.原保護為電動機綜保，改造后要改為變壓器綜保）改造后，變頻器檢修或故障時，原系統(tǒng)可作為備用。變頻器接在電源和電動機之間，變頻器有過流、過載、過熱、電壓不平衡等故障，一般不需要對電動機進行保護。3、 電纜長度、規(guī)格.(輸入側(cè)、輸出側(cè)）是否加裝電抗器,目前電纜長度170米。3x50-6/6.6kV.輸入端是多拍脈沖整流，輸入側(cè)的電流諧波畸變率極低，不需要裝輸入電抗器；變頻器輸出的電壓波形為正弦波,輸出無需裝輸出電抗器。4、 變頻通訊。有RS-485串行通信口。5、 節(jié)能計算(目前電機電流穩(wěn)定在3339,功率因數(shù)約為0。770.9)見六、節(jié)能計算。5.1對應(yīng)工況，上1臺變頻的優(yōu)缺點及投資回收。5.2對應(yīng)工況,上2臺變頻的優(yōu)缺點及投資回收。6、 相關(guān)業(yè)績。7、 售后服務(wù)。六、節(jié)能計算軋鋼時