變頻器在消防水泵中的應(yīng)用

寧 華，楊晉湘

（1.大唐華銀金竹山火力發(fā)電分公司，湖南 冷水江 417505；

2.湖南省冷水江市電力局，湖南 冷水江 417500）

1.變頻恒壓供水的特點

(1)變頻恒壓供水具有壓力可任意給定，以適應(yīng)供水中壓力及流量波動的特性。

在火電廠消防水壓力滿足用水需求時，采用自動睡眠功能，當(dāng)用水流量接近零時，變頻泵能自動待機(jī)狀態(tài)，故具有最佳的節(jié)能效果。

(2)在變頻恒壓變量的供水情況下，用水流量下降，變頻調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速下降；當(dāng)頻率下降到零流量的時候，變頻供水控制器發(fā)出指令，自動關(guān)閉1臺工頻泵使之退出并聯(lián)供水。

(3)為了減少工頻泵自動投入退出時的沖擊,在投入時，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動下降，然后慢慢上升以滿足恒壓供水的要求。

(4)具有運(yùn)行泵和備用泵的定時輪換功能，防止備用泵長期不用而發(fā)生的銹死現(xiàn)象。

(5)具有管網(wǎng)超壓、欠壓保護(hù)功能，提高供水系統(tǒng)的使用壽命，故障泵可自行退出運(yùn)行，水泵軟啟動、軟切換，無壓力沖擊。

2.變頻恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成

變頻器系統(tǒng)組成框圖見圖1。

某廠原消防水系統(tǒng)采用3臺泵，一般為1用、1備、1檢修，或1用、2備。

當(dāng)消防水壓力降低時，聯(lián)動投入第2臺泵運(yùn)行，由于兩臺水泵運(yùn)行，經(jīng)常造成水壓過高、漏水，運(yùn)行人員采用節(jié)流調(diào)節(jié)，使泵形成旋渦沖擊，產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動和噪聲，對泵的使用壽命和維護(hù)修理造成不利影響。

由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩基本恒定，這種調(diào)節(jié)方式形成的供水壓力高，還會造成節(jié)流功率損失、泵效降低、電力浪費(fèi)。此外頻繁啟停水泵可使電氣系統(tǒng)的使用壽命縮短。為此需對消防水系統(tǒng)進(jìn)行變頻恒壓供水的改造。

將2臺55kW水泵改為變頻調(diào)速，變頻器采用普傳PI-3000變頻器，實現(xiàn)電動機(jī)的無極調(diào)速。根據(jù)壓力傳感器的信息自動調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使供水系統(tǒng)的壓力始終保持在預(yù)先設(shè)定的壓力點上，供水量按用戶的實際需要自動變化。

通常采用的運(yùn)行方式有以下三種：

(1)1臺變頻泵運(yùn)行，1臺工頻泵備用；

(2)1臺變頻泵運(yùn)行，1臺變頻泵備用；

(3)1臺工頻泵運(yùn)行，1臺變頻泵備用。

第3臺泵做為備用或進(jìn)行檢修。

為了保證系統(tǒng)在故障狀態(tài)或檢修狀態(tài)下不影響供水，系統(tǒng)除了自動方式外還有手動方式，方便檢修。

變頻器的接線如圖2所示。

由于電動機(jī)安裝場地潮濕，電動機(jī)極易受潮，對電動機(jī)用兆歐表測試時，不允許將測試電壓加到變頻器上，防止損壞變頻器，需要將R、S、T、U、V、W短接或拆除U、V、W的接線。為了方便搖測電動機(jī)絕緣，在變頻器的出線側(cè)裝設(shè)刀閘HK2，只需要拉開刀閘，就能方便地?fù)u測電動機(jī)絕緣。

在母管壓力定為0.6MPa時，對普傳PI-3000變頻器重要參數(shù)的設(shè)定如下。

Pr00=50 主速度頻率設(shè)定50Hz；Pr01=25 主速度加速率設(shè)定25s；Pr02=30 主速度減速率設(shè)定30s；

Pr03=73 DI5輸入端子功能選擇正轉(zhuǎn)；

Pr09=0 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償電壓，當(dāng)輸出頻率低時，這個參數(shù)決定最小的輸出電壓，以便提升轉(zhuǎn)矩；

Pr15=50 輸出頻率上限為50Hz；

Pr16=0 輸出頻率下限為0Hz；

Pr27=30 SPD3頻率設(shè)定；

Pr30=0 Pr30為自由運(yùn)轉(zhuǎn)停止，當(dāng)Pr30=0，變頻器逐漸減小輸出頻率直到停止；

Pr31=1 逆轉(zhuǎn)禁止，Pr31=1，變頻器能正轉(zhuǎn)，不可以反轉(zhuǎn)；

Pr39=1 控制指令來源選擇，Pr39=為端子控制，由DI5（RUN）端子決定變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)或停止；

Pr40=40 設(shè)定頻率來源選擇，Pr40=40為PID決定；

Pr41=50 DI1輸入端子功能選擇，Pr41=50為PID啟動；

Pr46=7 RY1/RY2輸出端子功能選擇，Pr46=7為變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)中；

Pr47=4 RY3/RY4輸出端子功能選擇，Pr47=4為故障中；

Pr51=100 電子式電熱偶動作時間100s；

Pr52=2 電動機(jī)極數(shù)為2極；

Pr73=0.2 自動運(yùn)轉(zhuǎn)第一段時間為0.2s；

Pr91=260 AI2端子輸入最低值；

Pr92=1020 AI2端子輸入最高值。

當(dāng)母管壓力≥0.8MPa，不允許啟動水泵。

為防止變頻器在工作中因整流和變頻產(chǎn)生高頻電磁波干擾，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)均選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾，所有的元器件均應(yīng)可靠接地。此外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。變頻器的接地必須與動力設(shè)備接地點分開單獨接地。信號輸入線的屏蔽層應(yīng)接至E(G)上，其另一端絕不能接地，否則會引起信號變化波動，使系統(tǒng)振蕩不止。

3.使用變頻器的優(yōu)越性

(1)壽命延長。變頻器實現(xiàn)了機(jī)泵軟啟動，避免了電機(jī)開停時的大電流對電機(jī)線圈和電網(wǎng)的沖擊，轉(zhuǎn)速不再長期維持額定轉(zhuǎn)速，減少了機(jī)械磨損，降低了機(jī)泵故障率，保證了設(shè)備的安全。

(2)節(jié)能。當(dāng)采用1臺工頻泵運(yùn)行時，工頻泵電流為100A左右，而只采用變頻泵運(yùn)行時，電流一般在40A左右，大大降低能耗，節(jié)能效果十分明顯。

(3)節(jié)水。由于根據(jù)實際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象。

(4)運(yùn)行可靠。由變頻器實現(xiàn)泵的軟啟動，消除了水泵的水錘效應(yīng)。使水泵實現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限造成管道破裂。

4.結(jié)語

消防水采用變頻恒壓供水后已運(yùn)行多年，既減少了設(shè)備的維護(hù)工作量，延長了設(shè)備的使用壽命，又節(jié)約電能，降低發(fā)電成本，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，成為提高市場競爭力的有力手段。