摘 要：本文通過介紹英威騰Goodrive5000高壓矢量變頻器在南非某銅礦廠給水泵上的應(yīng)用，分析水泵變頻改造的可行性，以及改造后的節(jié)能效益及其它顯著優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：Goodrive5000高壓矢量變頻器 銅礦 給水泵 節(jié)能
1.引言
有色金屬開采，在破碎篩分環(huán)節(jié)，當(dāng)破碎系統(tǒng)采用強(qiáng)化篩分措施無效時(shí)，會(huì)引入洗礦流程，以此達(dá)到篩選礦石的目的。給水泵是洗礦環(huán)節(jié)中重要的設(shè)備。水泵采用出口閥門調(diào)節(jié)流量，存在嚴(yán)重的節(jié)流損耗。尤其在負(fù)荷變化運(yùn)行時(shí)，由于水泵的運(yùn)行偏離高效率點(diǎn)，使其運(yùn)行效率降低。同時(shí)現(xiàn)有調(diào)節(jié)流量的方法不改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此電機(jī)消耗的功率不變。若使用變頻器對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，既保證和改善工藝，又可達(dá)到節(jié)能降耗的目的和效果。
2.工況分析
現(xiàn)場在沒有使用變頻器之前，給水泵的流量調(diào)節(jié)是采用改變給水泵出口閥門的開度進(jìn)行的，調(diào)節(jié)線性度差，大量能量消耗在閥門上。同時(shí)由于頻繁的對閥門進(jìn)行操作，導(dǎo)致閥門的可靠性下降，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。下圖為典型的閥門控制節(jié)流運(yùn)行曲線圖：
圖1 閥門節(jié)流調(diào)節(jié)曲線
水泵在工頻運(yùn)行的特性曲線為F1，額定工作點(diǎn)為A，額定流量QA，額定揚(yáng)程HA,管網(wǎng)理想阻力曲線R1=K1*Q；與流量Q成正比。采用閥門節(jié)流控制時(shí)，實(shí)際管網(wǎng)阻力曲線R2=K2*Q；
采用閥門節(jié)流控制，是以增加閥門阻力，消耗水泵的多余能量為代價(jià)的。如果水泵在A點(diǎn)工作時(shí)，水泵提供的揚(yáng)程與管路所需要的揚(yáng)程相等，沒有能量浪費(fèi)，但是當(dāng)水泵在B點(diǎn)工作時(shí)，水泵提供的揚(yáng)程為HB，管路所需要的揚(yáng)程為HB'，浪費(fèi)的揚(yáng)程ΔHB-HB',相應(yīng)多消耗的功率為ΔNB=ρgQBΔHB/ηB。
當(dāng)采用變頻改造后，閥門開度保持在一個(gè)較大的范圍內(nèi)，根據(jù)水泵的固有特性，通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，水泵的運(yùn)行曲線變成F2，流量與揚(yáng)程對應(yīng)的減小，在滿足運(yùn)行工況要求的同時(shí)，降低了電動(dòng)機(jī)的功耗。達(dá)到減少能量消耗的目的。如下表格為現(xiàn)場水泵電機(jī)參數(shù)表：
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電機(jī)型號(hào) |
電機(jī)功率 |
額定電壓 |
額定電流 |
額定轉(zhuǎn)速 |
功率因素 |
負(fù)載類型 |
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UDX500/112 |
940KW |
3.3KV |
202A |
991RPM |
0.85 |
水泵 |
表1 給水泵電機(jī)參數(shù)表
表2電機(jī)詳細(xì)規(guī)格參數(shù)表
3.改造方案
根據(jù)現(xiàn)場需要，我們選取高壓變頻器帶一拖二手動(dòng)旁路系統(tǒng)。讓2套水泵系統(tǒng)可以互為備用。在控制柜面板上設(shè)有本地/遠(yuǎn)程按鈕、急停按鈕、以及變頻、工頻、故障指示燈等?，F(xiàn)場采用的Goodrive5000系列高壓變頻器，現(xiàn)場中控室監(jiān)視變頻器的各種狀態(tài)及運(yùn)行情況。如下表格為配置變頻器參數(shù)表：
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變頻器型號(hào) |
GD5000-A1400-3.3-S |
額定容量 |
1400kVA |
額定電壓 |
3.3kV |
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額定電流 |
245A |
旁路方式 |
一拖二手動(dòng)切換旁路 |
變頻器數(shù)量 |
1臺(tái) |
表3 變頻器參數(shù)表
現(xiàn)場使用圖示：
圖4 現(xiàn)場應(yīng)用圖示
4.方案優(yōu)勢及效果
改造投產(chǎn)以后，具備以下優(yōu)點(diǎn)：
●轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)效果明顯、快捷、安全可靠；
●減少了維修停工損失，節(jié)省了大量的維修費(fèi)用，延長水泵的使用壽命；
●減低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，能有效地降低離心泵的汽蝕余量，使泵遠(yuǎn)離汽蝕區(qū)，減少離心泵發(fā)生汽蝕的可能性；
●輸出波形完美，失真度小于4% ，對電機(jī)不產(chǎn)生諧波污染，有效降低了電機(jī)的發(fā)熱量；
●高功率因數(shù)，達(dá)0.95以上，無需另加功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。
●轉(zhuǎn)矩脈沖很低，不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)等機(jī)械設(shè)備的共振，同時(shí)也減少了管道的振動(dòng)與磨損。
●實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，運(yùn)行加速時(shí)間可以任意調(diào)節(jié)?？杀苊庖虼箅娏鲉?dòng)沖擊造成對電機(jī)絕緣的影響，
●顯著的節(jié)能效益：
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改造前運(yùn)行電流 |
輸入電壓 |
功率因數(shù) |
改造前消耗功率 |
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165A |
3300V |
0.85 |
801.61KW |
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改造后運(yùn)行電流 |
輸入電壓 |
功率因數(shù) |
改造后消耗功率 |
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125A |
3300 |
0.95 |
678.72KW |
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備注：以上運(yùn)行電流數(shù)據(jù)，由于負(fù)載變化，電流也是實(shí)時(shí)波動(dòng)的，為了便于計(jì)算，取平均值。 |
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計(jì)算節(jié)電率為：15.3% |
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假設(shè)年工作時(shí)間為7200小時(shí)(H)，當(dāng)?shù)仉娰M(fèi)為0.5元每度?？梢缘贸瞿旯?jié)約費(fèi)用約為：44.3萬元。 |
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5.結(jié)束語
對于采用傳統(tǒng)閥門控制水泵的應(yīng)用場合，由于存在諸多的缺點(diǎn)與弊端，已經(jīng)慢慢被淘汰取代掉。采用變頻改造后，改善了工藝過程，減少了維護(hù)時(shí)間，節(jié)約了維護(hù)費(fèi)用，增加了系統(tǒng)可靠性，提高了設(shè)備使用壽命，更好地保護(hù)電機(jī)，減少了對電網(wǎng)的沖擊，更重要的是顯著的節(jié)能效果，減少了能源浪費(fèi)。根據(jù)客戶反饋，現(xiàn)場運(yùn)行效果良好。能夠全面推廣及應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 《GD5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)品說明書》 深圳市英威騰電氣股份有限公司
[2] 《高壓變頻調(diào)速技術(shù)工程實(shí)踐》 中國電力出版社 徐甫榮編著2012-1-1
