章村礦循環水泵恒壓供水變頻改造

摘 要：變頻調速以其優異的調速、起動和制動性能、高效率、高功率因數和節電效果已經成為電氣傳動的發展方向。主要論述了循環水泵恒壓供水的變頻改造的原理，變頻器的節電計算和運行效果分析。

關鍵詞：變頻調速；恒壓供水；節能；PID

1 概述

現章村礦洗煤廠壓濾車間使用2臺循環水泵，互為備用。水泵的規格型號是200ZJ-Ⅰ-65A，額定流量是350m3/h，，揚程是40M ，配套使用電機型號：Y355L-6，額定功率220KW，額定電壓 380V， 控制手段相對比較傳統依靠調節閥門開度來調節介質流量，供水量不能根據生產工藝的要求精確調整，電機做功部分消耗在擋板閥門之間的“頂?！睜顟B中，存在電能浪費。

2 改造的必要性

2.1 操作簡便可控：循環水泵設備的開停車在集控操作界面對該設備實現控制，同時針對重介洗選工藝與脫介篩相關設備設置聯鎖，大大滿足生產需要。

2.2 優化指標控制：循環水泵實現變頻調速可分為自動和手動，手動狀態下可通過電位器調節速度，自動狀態是通過PLC模擬輸入信號輸入指定頻率控制，自動狀態下根據工況實時調速，提高了生產效率，為優化運營提供了可靠保證。

2.3 節能節電效果顯著：采用變頻調節后，系統實現軟啟動，軟停車等功能，系統效率得到提高，節約能源，為降低企業用電率提供了良好的途徑。

3 現場情況及節電效果分析

3.1 工頻狀態下的耗電量計算

Pd：電動機功率；Cd：年耗電量值； U：電動機輸入電壓；I：電動機輸入電流；cosφ：功率因數； T：年運行時間；δ：單負荷運行時間百分比。

電機耗電功率計算公式：Pd=×U×I×cosφ ①

累計年耗電量公式：Cd=T×∑（Pd×δ） ②

其中取電機輸入電流為320A， cosφ為0.85，設備運行每年按運行5440小時（340天）340天計算。

根據計算公式①②，通過計算可得出工頻情況下各負載的耗電量如下：

Pd=179（kW） Cd=97.4萬kW·h

3.2 變頻下單位時間耗電量計算

根據流量、壓力、軸功率與其轉速的關系

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

變頻狀態下的計算如下：

P'：泵實際軸功率；P0：水泵額定軸功率 ；Cb：年耗電量值；

Q'：水泵實際流量；Q0：水泵額定流量；H'：水泵出、入口壓力差；

H0：水泵額定壓力。

低壓配電系統運行電壓380V，電機實際運行電流201A，水泵電機功率l10kW、極數4極、實際出力為55%～83%，取Q/QN=0.80得：

即流量為改造前的80%，則轉速為當轉速變為80%額定轉速時，80%轉速變為80%流量、64%壓力，最后輸出51%軸功率。故：

4 系統技術方案

閉環控制運行：根據現場提供的反饋信息（ 如壓力，流量等）做閉環控制，變頻器自動根據反饋值自動調節運行頻率，滿足現場運行工況。

現場直接接收管道壓力變送器傳感到變頻器PLC 4—20mA信號，變頻器內置PID調節器，自動實現閉環控制。隨著水泵出水壓力的變化，隨之變頻器的輸入反饋信號相應變化，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，實現恒壓供水。

5 結語

變頻恒壓供水系統的設計，提高了供水質量，減少了對設備的沖擊，具有節省能源，操作方便，自動化程度高等優點。節能延長電機、水泵使用壽命4年以上。為章村礦洗煤廠優化洗選工藝、提高工作效率、減崗并崗具有重要意義。

參考文獻：

[1]趙華軍.基于PLC和變頻器控制的恒壓供水系統設計[J].自動化與信息工程，2006（3）.

[2]胡雪梅.變頻恒壓供水系統的設計與應用[J].電機與控制應用，2011，38（8）.

[3]張慧賓.變頻調速應用實踐[M].北京：機械工業出版社，2000：128-129.

作者簡介：

尹亞紅（1982—），女，河北邢臺人，河北科技師范學院電氣工程自動化專業，工學學士，冀中股份章村礦選煤廠支部書記，電氣工程師。