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  3. 應用案例

    尊傳承 創經典

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    合康高壓變頻器在福建南紙#6號紙機氣罩風機及水泵類的節能應用中的應用

    瀏覽次數: 日期:2010-11-3 9:04:27

    摘要:本文著重介紹了國產高壓變頻器在福建南紙#6號紙機風機和水泵應用情況,應用結果表明,采用國產高壓變頻器對我廠的水泵和風機設備進行調速節能應用具有較高的經濟效益和社會效益。

    關鍵詞:高壓變頻器 水泵 風機

     

    一、前言

    交流變頻調速技術近年來一直在研制和發展,我國目前在各行各業都可以看到它的應用。隨著電力電子技術、大功率元器件的開發技術和自動控制技術的迅速發展,使交流變頻器在風機水泵類機械中得以更廣泛的應用,同時交流變頻調速技術也正朝著大容量,高電壓和高性能的方向發展。多年來由于種種原因,在我國存在著大量不調速的機械設備,而這主要集中在風機水泵類,它們消耗和浪費了大量的電能。隨著能源消耗、生產成本越來越得到了各級主管部門和企業界的重視,高壓、大容量變頻器的開發和應用也越來越得到人們的重視目前已開始在風機水泵類的節能中初現端覓。由于它們的容量大,其節能效果非常顯著。相信高壓、大容量變頻器將在未來的節能領域中起到至關重要的作用,將是提高我廠的經濟效益和社會經濟效益主要手段之一。

     

    二、風機及水泵的情況

    福建南紙公司領導經多方調研考察,比較性價比,最終決定選用北京合康億盛變頻科技股份有限公司的HIVERT-Y型高壓變頻器對紙機抽氣風機和清濾液水泵機組進行安裝調設備。針對抽氣風機和清濾液水泵500kW/6kV、560kW/6kV高壓變頻器項目,雙方通過對生產工藝流程、現場使用條件的充分了解、分析和對可實現方案的論證,共同制定了#6紙機高壓變頻器安裝方案?,F場設備電機和水泵的主要參數如下:

    1、水泵:離心式清水泵型號SP300-6004DD、額定流量2340m3/h、額定揚程60m、額定軸功率560kW、額定效率80%、額定轉速1470rpm。

    2、電機:三相異步電機型號YSKK450-4、額定功率560kW、額定電壓6kV、額定電流66.5A、額定功率因數0.8、額定轉速1480rpm。

    3、合康牌HIVERT-Y高壓變頻器,福建南紙#6紙機決定選用合康牌HIVERT-Y高壓變頻器控制系統對#6紙機氣罩抽氣系統和清濾泵調速安裝。以下是對合康牌HIVERT-Y 高壓變頻器的一些介紹:

    合康HIVERT-Y高壓變頻器的主要性能指標:變頻器額定容量800 kVA、額定輸出電流77A、輸入頻率50Hz到60Hz、額定輸入電壓6kV、允許電壓波動±20%、輸入功率因數≥0.96(額定負載時)、輸出電壓范圍0~6kV、變頻器效率≥96%(額定負載時)、輸出頻率范圍0~50Hz、整流方式30脈沖二極管全波整流輸出方式、每相5單元疊波正弦波脈寬調制輸出,直接輸出6kV。頻率分辨率0.01Hz,過載能力120%連續1min 150%5S 200%立即保護,控制電源220VAC 10kVA,操作鍵盤中文彩色液晶觸摸屏,界面語言簡體中文。冷卻方式強制風冷,防護等級IP20。模擬量輸入四路,0~10v/4~20mA,任意設定,模擬量輸出兩路,0~10V/4~20mA可選,開關量輸入輸出4入/16出(可按用戶要求擴展),通訊接口RS232、RS485接口。運行參數自動記錄和輸出、自動故障記錄、限流功能、輸出電壓自動,調整功能、單元旁路功能等??筛鶕脩粢笞魈厥庠O計。

     

    三、 變頻器設計要求:

    為我公司生產的全數字交流高壓變頻器控制裝置,采用先進的功率單元串聯載波移相技術、正弦波PWM 調制方法,全中文操作友好界面,具有可靠性高,性能優越,操作簡便等特點,具體設計要求如下所述:

    1、高壓變頻調速系統采用直接“高-高”變換方式,為單元串聯多電平拓撲結構,主體結構由多組功率模塊串并聯而成。

    2、變頻器控制系統采用LED鍵盤控制和人機界面控制兩種控制方式,兩種方式互為備用。兩種方式從就地界面上可以進行增減負荷、開停機等操作。裝置保留至少一年的故障記錄。免費提供軟件的升級。

    3、在就地變頻器柜上有明顯的帶電、運行、停機指示

    4、變頻器提供兩種通訊功能:標準的RS485和有觸摸屏處理器擴展的通訊接口。

    5、變頻裝置采用電壓源型。

    6、變頻裝置應能在下列環境溫度下正常工作:最大濕度不超95℃,相對濕度變化率每小時不超過5%,且不結露,運行環境溫度0℃~40℃,海拔1000米以下)。

    7、在20~40%的調速范圍內,變頻系統在不加任何功率因數補償的情況下,輸入端功率因數達到0.95。

    8、變頻裝置I/O根據用戶的要求可參數化。

    9、變頻裝置對輸出電纜的長度沒有要求,變頻裝置保證電機不受共模電壓及dv/dt應力的影響。

    10、變頻裝置的功率單元為模塊化設計,方便從機架上抽出、移動和變換,所有單元可以互換。變頻器具備內部單元旁路和外部工頻旁路功能,保證整個系統在變頻器故障中仍正常運行,提供模塊單元旁路后系統降額的實際值。

    11、變頻裝置輸出電流諧波不大于2%,符合IEEE519 1992及國家供電部門對電壓失真最嚴格的要求,高于國標GB14549-93對諧波失真的要求。

    12、變頻裝置對電網反饋的電流諧波不大于4%,符合IEEE519 1992及國家供電部門對電壓失真最嚴格的要求,高于國標GB14549-93對諧波失真的要求。

    13、變頻裝置輸出波形不會引起電機的諧振,轉矩脈動小于0.1%。

    14、變頻裝置對電網電壓的波動有較強的適應能力,在-10%~+10%電網電壓波動時滿載輸出,可以承受30%的電網電壓下降而降額繼續運行。

    15、變頻裝置可遠距離操作,并可以對其進行遠程/本地控制的切換。

    16、在整個頻率調節范圍內,被控電機均可以正常運行。在最低輸出頻率時,可以持續地輸出額定電流。在最高輸出頻率時,可以輸出額定電流或額定功率。

    17、變頻裝置具有以下保護:過電流、過電流、欠電壓、缺相保護、短路保護、超頻保護、失速保護、變頻器過載、電動機過載、半導體器件的過熱保護、瞬間停電保護等,并能聯跳輸入側6kV開關。保護的性能符合國家有關標準的規定。

    18、變頻裝置有交流輸出電壓、輸出電流、輸出頻率等參數的數據顯示。

    19、變頻器包含以下幾種開關量信號和模擬量信號:開關量輸入:起動、停止、手動/自動轉換等信號。開關量輸出:變頻器高壓就緒、變頻器運行、變頻器故障、變頻器停止等信號。模擬量輸入:頻率調節(例如轉速給定)等。模擬量輸出:輸出頻率、輸出電流等。

    20、變頻裝置帶故障自診斷功能,對所發生的故障類型及故障裝置提供中文指示,在就地顯示并遠方報警,便于運行人員和檢修人員辨別和解決所出現的問題。變頻器裝置有對環境溫度的監控,當溫度超過變頻器允許的環境溫度時,變頻器提供報警。

    21、系統在電子噪聲、射頻干擾及振動的環境中可以連續運行,變頻裝置滿足國家標準對電磁兼容的規定。

     

    四、系統安裝

    高壓變頻器調試一次成功,并通過驗收。K0用戶原高壓開關K1、K2和K3變頻器旁路開關柜高壓隔離開關合康牌HIVERT-Y高壓變頻器。M高壓電動機變頻器控制清濾泵泵為一拖一控制,旁路開關柜用于工/變頻切換。K1,K2和K3為三個高壓隔離開關,要求K2和K3不能同時閉合,在機械上實現互鎖。K3斷開,K1和K2閉合,清濾泵變頻運行;K1和K2斷開,K3閉合,清濾泵工頻運行。

     

    五、變頻器運行情況

    從變頻器投入運行的應用效果來看,完全達到了用戶進行清濾泵變頻的目的,其優越性體現為以下幾點:

    (1) 操作簡便,易于觀察。變頻器運行時的所有數據及運行狀態在人機界面都可顯示,如運行頻率,輸入電壓,輸入電流,輸出電壓,輸出電流,開閉環,壓力值等。人機界面操作簡單明了,觀察方便。

    (2)變頻器運行穩定,性能良好。高壓變頻器投入運行以來,運行穩定,轉速調節平滑可靠,電壓和電流正常,沒有出現異?,F象。

    (3)減輕了值班人員的勞動強度。值班人員在值班時通過微機遠程監控系統進行操作,不再需要頻繁地操作閥門,工作量大大減小。

    (4)恒壓控制。采用壓力恒壓控制,用戶只需根據實際管網需要設定所需壓力,變頻器自動恒壓運行,壓力設定方便,精確穩定,保證管道穩定運行,爆管現象再沒有發生,提高了供水質量。

    (5)降低了維護費用。由于變頻器對電機實現軟啟動,啟動電流小,對水泵機組沒有任何機械沖擊,相應地延長了水泵、電機及閥門的使用壽命,大大降低了維護工作量和維護成本。

    (6)節電效果明顯。為了對比水泵安裝后的節能情況,現將水泵變頻運行的數據與運行一周的數據分別記錄如:

    變頻器運行頻率(Hz)34.39

    變頻器輸入電流(A)13

    變頻器輸入功率(kW)126

    變頻器輸入電壓(V)5738

    變頻器輸出電流(A)30

    變頻器輸出電壓(V)4318

    變頻器輸出功率(kW)126

    變頻運行一周時:輸入電壓:6KV,平均輸入電流:13A,功率因數:0.98,水泵進口壓力:0.44MPa,水泵出口壓力:0.51MPa,平均運行頻率:34.39Hz。

    P變=1.732×6KV×13A×0.98=132.39kW

    工頻運行一周時:電壓:6kV,電機電流:42.2A,功率因數:0.8。

    P工=1.732×6kV×35A×0.8=290.976kW

    節電率=(P工-P變)/工×100%=(290.976kW-132.39kW)/290.976kW×100%=54.5%。

    節電率高達54.5%,節能效果非常顯著。一天節電量:(290.976kW-132.39kW) ×24h=3806.06kW/h一年按200天運行計算,每度電按0.45元/ kW/h計算,一年節省電費為3806.06kW/h×0.45×200天=342545元。

     

    六、結束語

    經過變頻器的現場運行,證明北京合康億盛科技有限公司HIVERT-Y型高壓變頻器北京合康高壓變頻器性能好,可靠性高。在#6號紙機氣罩風機和清濾液水泵采用變頻器后,提高了機組的穩定性,保持管道壓力穩定,并且節能效果顯著。機組可靠穩定運行,滿足了紙機抄造需求,改善了#6號紙機抄造環境,受到了高度贊揚。在#6號紙機上使用大功率風機、水泵等設備上實現變頻調速,是理想的節能項目,具有較高的經濟效益和社會效益。隨著改革、開放和我們當今的市場經濟的發展,同時我國在去年也加入了WTO。高壓大容量變頻調速技術是傳動領域的高新技術產業,用它來改造我國傳統的工業,提高節能技術的水平和規模,節約能源將和社會效益,可以獲得非常好經濟效益。


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