鄭州柿園水廠水泵變頻調(diào)速案例

北京利德華福電氣技術(shù)有限公司


一、 項目背景
　　柿園水廠擔(dān)任了鄭州市西部地區(qū)的重要供水任務(wù)，日設(shè)計供水量為40萬噸。 擁有原一期泵房、二期泵房及此次技術(shù)改造中新建的三期泵房。新泵房建成后，將逐步淘汰一期泵房的小功率水泵設(shè)備。進行設(shè)備變頻改造的是原二期泵房的9#泵及新泵房的15#水泵，兩臺水泵電機的功率均為560KW，用兩臺6KV/560KW變頻器分別進行控制。采用變頻器對水泵進行控制的目的：減輕水泵啟停及水量調(diào)節(jié)時對管網(wǎng)造成的沖擊；保持水泵出口閥門最大，通過改變變頻器的輸出頻率（電機速度）調(diào)節(jié)供水量，以節(jié)約原來通過改變閥門開度調(diào)劑供水量時浪費在閥門上的能源；通過變頻器實現(xiàn)水壓閉環(huán)控制，保持管網(wǎng)水壓的恒定。
二、 設(shè)備概況及改造方案
　　柿園水廠這次改造的為老送水泵房的9#機組，新建泵房的15#機組也采用變頻調(diào)速。9#及15#機組的電機和水泵的主要參數(shù)如下：
　　9#機組：
水泵　　　　　　　　　　　　　　　電機
型 號： 24SH-13　　　　　　　　型號：JS158-6
額定流量： 3168m3／h　　　　　 額定功率： 550kW
額定揚程： 47.4米　　　　　　　　額定電壓： 6kV
額定軸功率： 550KW　　　　　　　額定頻率： 50Hz
額定效率： 88%　　　　　　　　　額定電流： 63.5A
額定轉(zhuǎn)速： 970rpm　　　　　　　額定功率因數(shù)： 0.893
　　　　　　　　　　　　　　　　　額定轉(zhuǎn)速： 985 rpm
15#機組：
水泵　　　　　　　　　　　　電機
型 號： 600S47F　　　　　　型號：Y4503-6
額定流量： 3170m3／h　　　額定功率： 560kW
額定揚程： 47米　　　　　　額定電壓： 6Kv
額定軸功率： 560KW　　　　額定頻率： 50Hz
額定轉(zhuǎn)速： 970rpm　　　　　額定電流： 63.17A
　　　　　　　　　　　　　　額定功率因數(shù)： 0.894
　　　　　　　　　　　　　　額定轉(zhuǎn)速： 991 rpm
三、 HARSVERT-A變頻器的功能
　　柿園水廠9#和15#水泵變頻調(diào)速改造采用了兩臺北京利德華福技術(shù)有限公司HARSVERT-A06/076變頻器，變頻器的主要性能指標如下：
　　變頻器容量 790KVA
　　額定輸出電流 76A
　　輸入頻率 45Hz到55Hz
　　額定輸入電壓 6000V
　　允許電壓波動 ±10%
　　輸入功率因數(shù) ≥0.96（大于20%負載時）
　　輸出頻率范圍 0Hz到50Hz（即：調(diào)速范圍0~100%）
　　變頻器效率 ≥96％
　　輸出頻率分辨率 0.01Hz，無級調(diào)速
　　過載能力 120%一分鐘，150%立即保護
　　結(jié)合柿園水廠變頻器應(yīng)用的具體情況，變頻器除了以上基本性能指標滿足要求外，還具有如下特功能：
　　 閥門真空度檢測
　　　一般水泵啟動前，泵腔必須處于真空狀態(tài)，否則必須先作抽真空處理。水泵由變頻器控制后，變頻器在啟動水泵之前，會自動判斷真空度的值。如果沒有真空度沒有達到要求，變頻器會提供報警信息，并拒絕啟動水泵。
　　 閥門過力矩報警
　　　根據(jù)柿園水廠操作及維護人員的意見，反映電動閥門在手動控制其開啟或關(guān)閉的過程中，由于機械或電氣原因，常會出現(xiàn)打開過度或關(guān)閉過度的情形，稱閥門過力矩。一旦閥門過力矩，要求變頻器能提供報警。應(yīng)用戶要求，變頻器配置了該功能。
　　 電機溫度自動控制
　　　變頻器對電機溫度進行檢測，并在變頻器主界面上提供電機溫度值顯示。在變頻器的模擬輸入通道參數(shù)設(shè)定中，用戶可以設(shè)定電機超溫報警、過熱跳閘保護、電機冷風(fēng)機啟動、電機冷風(fēng)機關(guān)閉四個溫度值，實現(xiàn)變頻器對電機的溫度監(jiān)測和自動保護功能。
　　 配置工頻旁路
　　　變頻器配置高壓手動旁路開關(guān)，使水泵機組既可變頻調(diào)速運行，也可以直接投入工頻運行。
　　 變頻器局部單元故障時，不停機繼續(xù)運行，以保障供水安全
　　 配置閥門聯(lián)動功能，實現(xiàn)開停泵全過程的全部自動化。
四、 項目實施情況
　　2001年1月22日，北京利德華福電氣技術(shù)有限公司和鄭州自來水總公司簽定兩套HARSVERT-A06/076變頻器的供貨合同；
　　2001年 月 日 完成生產(chǎn)
　　2001年7月15-18日，完成兩臺變頻器的就位、安裝。（由于柿園水廠地溝架設(shè)原因，故延期安裝）
　　2001年8月8-12日，完成變頻器閥門聯(lián)鎖功能調(diào)試，空載運轉(zhuǎn)，滿負荷運轉(zhuǎn)72小時。
　　2001年8月13-14日，完成變頻器的用戶培訓(xùn)、交接與驗收。
五、 變頻器應(yīng)用效果
　　從變頻器投入運行4個多月的運行效果看，完全達到了用戶進行水泵變頻改造的目的，較改造前其優(yōu)越性體現(xiàn)于：
　　1． 操作簡便，易于觀察。變頻器運行時的所有數(shù)據(jù)及運行狀態(tài)在值班室內(nèi)上位機的顯示屏都可直觀的了解：如運行頻率，泵口及管網(wǎng)水壓，變頻器輸入、輸出側(cè)的電壓、電流，開環(huán)或閉環(huán)運行狀態(tài)等；只需掌握了計算機的最基本的操作即可完成水壓或頻率的給定，加減速，啟泵與停泵的操作等。即使操作失誤，相應(yīng)的保護功能也很完善。比如正常操作中不慎點擊了停機鍵，在運行頻率緩慢下降過程中，仍可通過點擊啟動鍵重新恢復(fù)正常狀態(tài)。
　　2．啟泵與停泵完全實現(xiàn)了自動控制。根據(jù)經(jīng)驗，用戶在參數(shù)設(shè)定頁設(shè)定了允許開閥的最小水壓（0.48MP），在啟動水泵升速過程中，水泵出口水壓逐漸增高，當大于設(shè)定的“允許開閥最小水壓”時，閥門開始打開，直至開全。在停泵時，閥門同步關(guān)閉，閥門關(guān)嚴后自動開始減速停機。變頻器故障停機時，會自動發(fā)出關(guān)閉閥門指令。如果開泵時，閥門因各種原因未能開全，將提示“閥門沒有開全”，停泵時，如閥門未關(guān)嚴，將提示“閥門沒有關(guān)嚴”。在對閥門進行檢修時，可通過設(shè)定將閥門聯(lián)鎖功能取消。這樣在開泵和停泵過程中，值班人員無需再對閥門執(zhí)行任何操作，不僅減少了操作的失誤，由于變頻器平穩(wěn)的啟動與停機過程，也不會造成對管網(wǎng)的沖擊。
　　3．恒壓控制。這是保證管網(wǎng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。用戶配備了兩臺上位機分別對兩套變頻器進行遠程操作。因為經(jīng)常需要同時運行兩臺變頻電機，實際運行中一臺變頻器設(shè)為開環(huán)，另一臺變頻器設(shè)為閉環(huán)運行。 這是因為兩臺泵之間距離較遠，泵的出口到管網(wǎng)之間的管路特性不同，如同時采用閉環(huán)運行，將會因調(diào)節(jié)過程的不同而造成變頻器輸出頻率的頻繁波動， 不利于變頻器與電機的穩(wěn)定運行。在現(xiàn)在這種一臺開環(huán)，一臺閉環(huán)的運行方式下，在水量供給發(fā)生變化時，水壓仍能保持恒定，值班人員需要適時匹配兩臺變頻器的運行頻率，以達到最佳的節(jié)能效果。
　　4．節(jié)能效果較為明顯。
　　總之，北京利德華福公司生產(chǎn)的HARSVERT-A06/076高壓大功率變頻器在鄭州柿園水廠的成功運行再次證明其在水行業(yè)的水泵調(diào)速應(yīng)用中所無可比擬的優(yōu)越性。