章村礦循環(huán)水泵恒壓供水變頻改造

摘 要：變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速、起動(dòng)和制動(dòng)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果已經(jīng)成為電氣傳動(dòng)的發(fā)展方向。主要論述了循環(huán)水泵恒壓供水的變頻改造的原理，變頻器的節(jié)電計(jì)算和運(yùn)行效果分析。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；恒壓供水；節(jié)能；PID

1 概述

現(xiàn)章村礦洗煤廠壓濾車間使用2臺(tái)循環(huán)水泵，互為備用。水泵的規(guī)格型號(hào)是200ZJ-Ⅰ-65A，額定流量是350m3/h，，揚(yáng)程是40M ，配套使用電機(jī)型號(hào)：Y355L-6，額定功率220KW，額定電壓 380V， 控制手段相對(duì)比較傳統(tǒng)依靠調(diào)節(jié)閥門開度來調(diào)節(jié)介質(zhì)流量，供水量不能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求精確調(diào)整，電機(jī)做功部分消耗在擋板閥門之間的“頂?！睜顟B(tài)中，存在電能浪費(fèi)。

2 改造的必要性

2.1 操作簡(jiǎn)便可控：循環(huán)水泵設(shè)備的開停車在集控操作界面對(duì)該設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制，同時(shí)針對(duì)重介洗選工藝與脫介篩相關(guān)設(shè)備設(shè)置聯(lián)鎖，大大滿足生產(chǎn)需要。

2.2 優(yōu)化指標(biāo)控制：循環(huán)水泵實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速可分為自動(dòng)和手動(dòng)，手動(dòng)狀態(tài)下可通過電位器調(diào)節(jié)速度，自動(dòng)狀態(tài)是通過PLC模擬輸入信號(hào)輸入指定頻率控制，自動(dòng)狀態(tài)下根據(jù)工況實(shí)時(shí)調(diào)速，提高了生產(chǎn)效率，為優(yōu)化運(yùn)營(yíng)提供了可靠保證。

2.3 節(jié)能節(jié)電效果顯著：采用變頻調(diào)節(jié)后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，軟停車等功能，系統(tǒng)效率得到提高，節(jié)約能源，為降低企業(yè)用電率提供了良好的途徑。

3 現(xiàn)場(chǎng)情況及節(jié)電效果分析

3.1 工頻狀態(tài)下的耗電量計(jì)算

Pd：電動(dòng)機(jī)功率；Cd：年耗電量值； U：電動(dòng)機(jī)輸入電壓；I：電動(dòng)機(jī)輸入電流；cosφ：功率因數(shù)； T：年運(yùn)行時(shí)間；δ：?jiǎn)呜?fù)荷運(yùn)行時(shí)間百分比。

電機(jī)耗電功率計(jì)算公式：Pd=×U×I×cosφ ①

累計(jì)年耗電量公式：Cd=T×∑（Pd×δ） ②

其中取電機(jī)輸入電流為320A， cosφ為0.85，設(shè)備運(yùn)行每年按運(yùn)行5440小時(shí)（340天）340天計(jì)算。

根據(jù)計(jì)算公式①②，通過計(jì)算可得出工頻情況下各負(fù)載的耗電量如下：

Pd=179（kW） Cd=97.4萬kW·h

3.2 變頻下單位時(shí)間耗電量計(jì)算

根據(jù)流量、壓力、軸功率與其轉(zhuǎn)速的關(guān)系

用文字表述為：流量與轉(zhuǎn)速成正比、壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比、軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。

變頻狀態(tài)下的計(jì)算如下：

P'：泵實(shí)際軸功率；P0：水泵額定軸功率 ；Cb：年耗電量值；

Q'：水泵實(shí)際流量；Q0：水泵額定流量；H'：水泵出、入口壓力差；

H0：水泵額定壓力。

低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行電壓380V，電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流201A，水泵電機(jī)功率l10kW、極數(shù)4極、實(shí)際出力為55%～83%，取Q/QN=0.80得：

即流量為改造前的80%，則轉(zhuǎn)速為當(dāng)轉(zhuǎn)速變?yōu)?0%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，80%轉(zhuǎn)速變?yōu)?0%流量、64%壓力，最后輸出51%軸功率。故：

4 系統(tǒng)技術(shù)方案

閉環(huán)控制運(yùn)行：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的反饋信息（ 如壓力，流量等）做閉環(huán)控制，變頻器自動(dòng)根據(jù)反饋值自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率，滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況。

現(xiàn)場(chǎng)直接接收管道壓力變送器傳感到變頻器PLC 4—20mA信號(hào)，變頻器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。隨著水泵出水壓力的變化，隨之變頻器的輸入反饋信號(hào)相應(yīng)變化，在變頻器的PID控制作用下，變頻器輸出與之相反的控制，最終使得出水壓力恒定，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。

5 結(jié)語(yǔ)

變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高了供水質(zhì)量，減少了對(duì)設(shè)備的沖擊，具有節(jié)省能源，操作方便，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。節(jié)能延長(zhǎng)電機(jī)、水泵使用壽命4年以上。為章村礦洗煤廠優(yōu)化洗選工藝、提高工作效率、減崗并崗具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

尹亞紅（1982—），女，河北邢臺(tái)人，河北科技師范學(xué)院電氣工程自動(dòng)化專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，冀中股份章村礦選煤廠支部書記，電氣工程師。