高压变频调速器在冷却水循环泵上的应用
The Application of high Voltage Inverter in Cooling Water Cyclic Pump
浙江易嘉节能设备有限公司 杜贤国
山东新风光电子科技发展有限公司 郭培彬山东大学 韩文昭
Du Xianguo Guo Peibin Hen Wenzhan
摘要：本文介绍了国产高压变频器在浙江省衢州巨化硫酸厂的改造应用情况，冷却水循环泵变频改造后的运行数据表明，改造是成功的，节能效果是明显的。
关键词：高压变频器 冷却水循环泵
Abstract: The paper introduces the application of domestic high voltage inverter in cooling water
cyclic pump in the factory of vitriol THQJ. The running data indicate that the alternation is
successful and the effect of saving energy is distinct.
Key word: High voltage inverter Cooling water cyclic pump
1、引言：
浙江省衢州巨化硫酸厂是我国首批自己设计、制造、安装的重点硫酸生产企业，是浙江省最大的硫酸生产厂。在硫酸生产过程中，需要对水冷极板进行冷却，冷却水循环泵是硫酸生产工艺中的重要设备，过去冷却水循环泵均不调速，利用出口阀门来控制水流量和管网压力，由于设备的选择都是按最大负荷情况来选型，在实际运行中设备留有较大的裕量，冷却水的流量与压力是通过冷却水循环泵出、入口联络管上的调节阀来进行调节，造成电动机运行效率较低，造成电能浪费，为降低企业生产成本，厂领导经过反复论证，多方比较，决定选用风光牌JD-BP37型高压变频器对冷却水循环泵进行变频调速节能改造，以解决能源浪费问题。冷却水循环泵工作原理如图1所示，三台循环泵两开一备。
关于55KW循环冷却水泵的系统改造方案
摘要：自从通用变频调速器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛应用，变频调速器以节能、安全、高品质的质量等优点，在实际应用中得到了很大发展，随着电子技术的飞速发展，变频调速器的功能也越来越强，尤其充分利用变频调速器内置的PID调节功能，对合理设计变频调速设备，保证正常生产等方面有着非常重要意义。
关键词：55KW循环冷却水泵 系统改造 变频调速器
以往我公司的循环冷却水系统采用了二台循环水泵（一用一备）以恒速泵的方式供水，通常情况下水压波动很大，能量损耗大，一旦发生车间用水量大时管网压力会迅速下降，而车间停止或减少用水量时，管网压力又会急速上升，实际上间接的流量改变导致管网压力改变造成了循环泵的输出功率损失，循环泵的出口压力不稳定而造成了循环泵的工作点发生变化，从而使循环泵组本身的效率变差，无形中增加了电能的消耗和设备的机械磨损，容易造成设备故障率的升高，而为了保证生产正常，达到车间预期冷却效果，平时循环泵后的压力保持过高，这样相对的在恒速循环泵供水管网中用水流量大时管网压力底，用水流量小时管网压力高的现况；公司对车间循环水使用情况没有具体的什么规定和约束，时有发生车间已经不用循环水了而循环泵却是开的；有时也由于循环水池水位过底而使泵组吸不到水也不知道，循环泵组却在空载运行既浪费了电力能源也加速了泵组的机械磨损；另一方面循环水泵的拖动电机启动方式采用星-三角降压瞬时启动，启动时的冲击波造成了电网的不稳定和循环泵组的机械性能受损。鉴于以上几点有意改用变频调速闭环控制方式来控制。
自从通用变频调速器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛应用，变频调速器以节能、安全、高品质的质量等优点，在实际应用中得到了很大发展，随着电子技术的飞速发展，变频调速器的功能也越来越强，尤其充分利用变频调速器内置的PID调节功能，对合理设计变频调速设备，保证正常生产等方面有着非常重要意义。公司的循环水泵供水系统通过变频调速器改变泵组的出水能力来适应各车间对流量的需求，当循环水泵的转速改变时，扬程特性随着改变，而管阻特性则不变，则调节了管网压力流量。由于在不同的时间段，车间用水量变化是很大的，为了节约能源，本着多用多开多送，少用少开少送的原则，故通常需要“1控X”的切换。若供水不足，自动提升循环泵的转速来增大泵组出口流量压力或启动2号泵组进行变频控制；反之，当车间用水量减少时则先停止2号泵组退出工作，仅由1号泵组变频控制系统供水。变频调速器已具有内置PID调节运算功能，使采集到的压力信号（DC4—20mA）经过PID调节比较处理后得到新的频率给定信号输出（DC4—20mA），决定变频调速器输出频率的大小，从而改变了循环泵的转速大小来实现管网压力恒定，构成了闭环定值控制系统，能按需自动调速，实现管网水压实时调节的平稳恒定，避免水压流量波动造成的冲击损耗；合理对PID的参数值设定，可以大大减少系统供水管网水压过高过底所带来的功率损耗，节约能源和减少机械磨损。此外，通过变频调速器对循环泵电机启动过程的过渡性设置，使得泵组的启动电流平缓增大，连续启动运行，避免了常规快速启动电机产生大电流对电网的冲击和所产生的机械冲击；从而有效的降低轴承和其他易损件的磨损，普遍减少机械应力，具有节电和延长电机、泵组使用寿命的功效。
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高压变频器三种冷却系统及优缺点介绍
由于高压变频器本体在运行过程中有一定的热量散失，为保高压证变频器具有良好的运行环境，需要为变频器室配备一套独立的冷却系统。综合冷却系统的投资和运营成本、设备维护量、无故障运行时间，现提出以下三种冷却系统解决方案：
一、空调密闭冷却方式
变频器从柜体的正面和后面吸入空气，经柜顶风机将变频器内部的热量带走排到室内。从而在变频器室上部形成一个温度偏高、压力偏高的气旋涡流区，在变频器的正面部分形成一个偏负压区。在运行中，变频器功率柜正面上部区域实际上是吸入刚排出的热风进行冷却，形成气流短路风不能达到有效的冷却效果。空调通常采用下进上出风结构，从而与变频器在一定程度上形成了“抢风”现象，这就是“混合循环区”。在这个区域变频器吸入的空气不完全是空调降温后的冷空气，空调的降温处理也没有把变频器排出的热空气全部降温，从而导致了整个冷却系统的运行效率不高。变频器自身是节能节电设备，而通常采用的空调式冷却则造成能源的二次浪费。这种情况在大功率、超大功率的变频应用系统中更加明显。
二、风道冷却
功率单元内部散热系统通过安装在单元内的风机强制冷却单元里的散热器，使每一个功率单元满足散热需求，同时，由于功率单元内风机吹走热风，使其进风处的柜体内形成强力负压，柜外冷风大量进入高压变频气内，通过功率单元风道对单元散热器进行冷却。同时，北京天拓四方科技有限公司是西门子工业自动化和驱动集团核心分销商（一级代理商）及系统集成商
由于柜顶风机大量抽风，使其密闭风室内形成强力负压，加速功率单元内热风进入密闭风室，通过柜顶风机抽出高压变频器柜外。通过建立严密畅通的风道，以及在功率单元内设计强制风冷，大大提高那高压变频器散热系统的散热能力和效率，同时，也可以减少散热器体积和功率柜体积，实现高压变频器的小型化，为用户安装高压变频器节省空间。
变频与调速；ＥＭＣＡ 迫札再控制应用２０１￣３７（４） ２８ ０００空分循环水泵高压变频调速节能改造 张庆忠， 管仁丽， 刘 振 （兖矿鲁南化肥厂，山东滕州 ２７７５２７） 摘要：通过ＺＮＲ系列智能高压变频器在化工行业２８ ０００ ｍ ／ｈ空分循环水泵节能改造中的应用，介绍 了ＺＮＲ系列智能高压变频调速系统的配置与工作原理、循环水泵变频调速节能分析、控制器功能基本参数、 改造前后运行情况、改造效果等方面的内容。分析后得出高压变频调速技术在泵类中的应用具有明显的经济 效益和社会效益，为企业的节能降耗提供了借鉴经验，值得推广。 关键词：智能高压变频器；循环水泵；节能 中图分类号：ＴＭ ９２１．５１文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－６５４０（２０１０）０４－００３０－０６ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｐｅｅｄ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓａｖｉｎｇ Ｒｅｆｏｒｍ ｏｆ ２８ ０００ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｐｕｍｐ ＺＨＡＮＧ Ｑ ｇ—ｚｈｏｎｇ，ＧＵＡＮ Ｒｅｎ—ｌｉ，ＬｌＵ Ｚｈｅｎｇ （Ｙａｎｋｕａｎｇ Ｌｕｎａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｐｌａｎｔ，Ｔｅｎｇｚｈｏｕ ２７７５２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＺＮＲ ｓｅｒｉｅｓ ｈｉｇｈ—ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｎ ２８ ０００ ｍ ／ｈ ａｉｒ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｐｕｍｐ ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ，ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ＺＮＲ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｈｉｇｈ—ｖｏｌｔａｇｅ ＶＶＶＦ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｏｒｋ－ ｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｐｕｍｐ ｅｎｅｒｇｙ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｂａｓｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｏｐｅｒａ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ＶＶＶＦ ｈａｓ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｓｏｃｉａｌ ｂｅｎｅｆｉｔｓ，ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｏｍｏｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ；ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ０ 引 言 的便利，使之成为企业采用电机节能方式的首选。 高压交流变频调速技术是２０世纪９０年代迅 速发展起来的一种新型电力传动调速技术，主要 用于交流电动机的变频调速，目前高压电动机中 拖动的负载近７０％是风机、泵类，其中一半适合 调速。从高压变频器的一般使用情况来看，平均 节电率可达３０％，在技术改造项目中，高压变频 器的投入和使用，其节能效果显著。高压变频器 经过多年的现场运行证明，其用于驱动风机、泵类 设备节电效果显著，性能稳定、可靠性高。既节约 了能源，又满足了生产工艺要求，且大大减少了设 备维护、维修费用，直接和间接经济效益十分显 著。变频调速以其显著的节能效益、高精确的调 速精度、宽范围的调速范围、完善的电力电子保护 功能，以及易于实现的自动通信功能，得到了广大 用户的认可和市场的确认，在运行的安全可靠、安 装使用、维修维护等方面，也给使用者带来了极大 一３０— １ 改造方案 过去冷却水循环水泵均不调速，利用出口阀 门开度大小来控制水流量和管网压力，由于设备 的选择均按最大负荷情况来选型，在实际运行中 设备留有较大的裕量，冷却循环水的流量与压力 是通过冷却循环水泵出、入口管上的调节阀来进 行调节，造成电动机运行效率较低，电能浪费０为 降低企业生产成本，经过调研与比较，决定选用上 海卫能能源科技有限公司生产的ＺＮＲ系列智能 高压变频器对２８ ０００ ｍ。／ｈ空分Ａ ，Ｂ ，Ｃ 三台循 环水泵进行变频调速节能改造，以解决能源浪费 问题。ＺＮＲ．Ａ６Ｈ １ ２５０／０６ＹＡ１０型智能高压变频 器，额定电压为６ ｋＶ，额定容量为１ ２５０ ｋＶＡ，６ 级Ｈ桥级联拓扑方式，适配电机为异步电机，采 用“一”字排列安装形式，控制程序版本为Ａ１０ 型。
