变频调速技术在循环水泵中的应用.pdf

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总第173期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2014．01．014变频调速技术在循环水泵中的应用宋超英(潞安环能股份公司王庄煤矿，山西长治046031)摘要：文章通过分析循环水泵的运行状况，提出了循环水泵进行变频调速控制的必要性，并结合实际应用对其进行了节能效果分析。关键词：循环水泵；变频器；调速；节能中图分类号：TM621文献标识码：B文章编号：1005—2798(2014)01．0033．02能源问题一直以来为世界各国所普遍关注，节要求。循环水泵由于功率较大都采用降压启动，在能技术的开发利用作为一种最直接的减少能源消耗关闭水泵出口阀门后手动按钮启动，待转速正常后的方式，更是受到高度重视。电能是各类能源中最逐渐开启出口阀门，运行中，随着气温的变化通过人重要也最昂贵的能源之一，电气设备节能是当今经工调节循环水泵阀门的开度来完成循环水量即供热济和社会发展的必然趋势。多年来国家一直大力提量的调节。倡保护环境，节约能源，并重点支持发展变频调速技循环水泵是供热系统的心脏，它担负着驱动热术，作为交流调速中心的变频调速技术现已得到了媒传递热能的功效，即利用电能转化为水的动能，以显著的发展，在工业生产的各个领域已被广泛应用，克服沿程管道阻力和因建筑物中水暖系统与泵体的无论是国内还是国外．水泵的发展已向软启动、软制高度差引起的阻力，在热网运行中起着不可替代的动、智能化、自动化等方向发展。作用。它的重要性决定了其能量消耗在实际生产中所占据的比重，因此需要将其作为重点节能的对象1变频器工作原理来对待。变频器是交流电气传动系统的一种，是将交流3循环水泵变频器的选用工频电源转换成电压、频率均适合于交流电动机调速的电力电子变换装置。交流电动机转速的表达式经调研，循环水泵全部选用西门子MI．为：CROMAsTER430系列变频器。该变频器由微处理器n=60f／p(1一S)控制．并采用具有先进技术水平的绝缘栅双极型晶其中：n为电机转速，厂为给电动机供电的交流体管(LGBT)作为功率输出器件，具有很高的运行电频率，P为电动机极对数，s为转差率。由上式可可靠性和通用性。该变频器采用脉冲频率可选的专知：当平滑地改变频率厂时，电动机转速就可得到用脉宽调制方法，使电动机处于低噪声运行环境，保平稳的改变。护功能完善，适用于国产的新旧普通异步电动机。变频调速系统利用电力半导体器件的通断作变频器主要技术参数见表1。用．通过连续改变变频器的输出频率来实现转速的表1变频器主要技术参数连续变化。并且使电动机在转差较小的范围工作，转特性技术数据速有非常宽的调节范围，运行效率显著提高。电源电压和功率范围3AC380～480V±10％75～90kW控制方法线性V／F控制2循环水泵运行概况输入频率47～63Hz输出频率0～650I-Iz王庄煤矿供热系统采用汽一水交换方式供暖，模拟输入10～10V0～20mA一10V一+10V共设热交换站6个，循环水泵20台。在采暖期，采模拟输入20～10V0～20mA模拟输出2个可编程(0—20mA)暖负荷随着室外气温的变化而变化，为保证室内温度满足热用户的要求，通过调节循环水泵的流量来继电器输出妻等’l{控制整个热网供热系统的循环流量．从而达到调节收稿日期：2013—10-09作者简介：宋超英(1971一)，女，山西长治人，工程师，从事机电技术工作。33 宋超英：变频调速技术在循环水泵中的应用第23卷第1期4循环水泵变频器运行效果分析5结语循环水泵采用西门子MICROMASTER430系1)变频器带V／F模式，特别适用于普通的鼠列，变频器启动时电动机转速从零逐渐平稳升到所笼式电动机配套使用，用此方法对旧设备改造，维护需转速，电流从零开始上升，电流始终在额定电流范方便，可达到节能效果。围内。2)电动机转速从零逐渐平稳升到所需转速，运行中根据室外气温的变化，选择设定热网系电流从零开始上升，启动电流小，减少了启动时大电统回水压力，变频器以压力为参照，随着温度的变化流对电网的冲击。来改变电动机转速，从而改变循环水泵流量以改变3)由工频到变频的无冲击切换。避免了因管热网供热量，最终达到热用户的要求。网压力超限而导致管道破裂。根据水泵的相似定律和流体力学原理，不同转4)循环水泵工作在变频工况，其流量小于额速运行的同一台叶片泵，其转速、流量、扬程和功率定流量，并且循环水泵转速降低，达到了水泵的输出之间有以下关系：流量和系统所需流量的平衡，从而节约了能量，同时Q1／q2=17,】／n2减少了水泵轴承的磨损和发热，延长了水泵和电动H1／Hz=(11,1／n2)机的机械使用寿命。Ⅳ1／N2=(121／n2)5)变频器操作方式简单方便，循环流量的调由此，N／N2=(Q／Q：)节通过电动机转速调节，不用人工控制阀门的开度，p为水泵流量；日为水泵扬程；N为电动机功节省了人力。率：为电动机转速。在近几年的实际运行中．该系统以其良好的驱即流量与转速成正比．轴功率与转速的立方成动方式，为电气设备提供了一种良好的工作环境，使正比，扬程与转速的平方成正比。理论上，如流量为电动机长期处于保护状态，减少了设备的停机时间，额定流量的75％，使感应电动机转速控制在额定转延长了使用寿命，降低了电气设备的故障率，减少了速的3／4运行，其轴功率为额定功率的42％，与采电动机运行电能消耗，使循环水泵实现了节电、节用阀门调节相比，可减少58％的功率，如流量下降水、节省人力的目标，最终达到使供热系统高效率运到额定流量的50％，使感应电动机转速在额定转速行的目的的1／2运行，其轴功率为额定功率的1／8，与阀门调[责任编辑：常丽芳]节相比，可减少7／8的功率，流量变动越大电动机获得的节电效果越显著。(上接第15页)技术措施。在工作面推进度极慢的回采。情况下，杜绝了工作面自燃发火事故，确保了工作面参考文献：安全正常回采。尤其是在工作面推进475m时．监测到27～30号支架后采空区CO体积分数在24h[1]王德明．矿井火灾学[M]．徐州：中国矿业大学出版社，内，由2X10I5上升到2Xi0一，出现了发火征兆，通2008．[2]王省身．矿井火灾防治[M]．徐州：中国矿业大学出版过采取目标注氮、压注凝胶等措施。在两个圆班内，社．1990．CO体积分数降低到2×10～，成功消除了自燃发火[3]赵顺武．基于气体分析法的煤炭自燃发货监测预报系事故。统[J]．煤矿安全，2008，39(8)：47—49．3结语[4]韩红远，朱翔宇．分布式光纤测温系统在煤矿火灾预警中的应用[J]．太原科技，2007(10)：91—92．现场实践表明，大倾角工作面回采期间所采取[5]控令六．注凝胶技术在矿井防灭火工作中的应用[J]．的防灭火技术措施是合理有效的，措施的实施克服煤炭科学技术，2004，32(6)：21—23．了工作面推进速度慢、采空区漏风大、顶板控制难等[6]文虎，邱春亮，陈安明，等．综放面煤层自燃胶体防灭带来的煤层自燃防治难题，有效抑制了大倾角工作火技术[J]．煤矿开采，2004(2)：59—61．面回采期间煤层的自燃趋势，发挥了重要的安全保[责任编辑：常丽芳]障作用，保证了东峡煤矿大倾角工作面的安全顺利34