摘要：本论文主要陈述了玉钢轧钢水处理站浊环1#、2#循环水泵高压电机变频改造前后进行了对比分析，从改造后的实际运行工况来看，操作控制更简单，更方便，更安全，更稳定，能耗得到了大大降低，设备使用性能得到更加稳定，减少了设备的故障率，大大降低了维护检修费用。
关键词：变频，水泵，电机，节能改造
我国钢铁产业是国民经济的重要支柱产业，在经济建设、社会发展、财政税收、国防建设以及稳定就业等方面发挥着重要作用，对保障国民经济又好又快发展做出了重要贡献，但是，玉钢正处在产能过剩，转型发展，减亏控亏，保生存时期，目前，降本增效是玉钢唯一的出路。所以节能工作就显得尤为重要，而大多数的能源是电能的形式供应的，因此节约电能是节能减排的重要组成部分，最大限度的降低风机、泵类设备的耗电量对于节能是非常重要的意义。
一、节能分析
改造前浊环水泵是用三相交流异步电动机拖动，电动机是直接启动，启动电流等于3-7倍额定电流，这不但要求电网容量高，而且启动时对设备和电网造成严重的冲击，大大的影响了设备的使用寿命。使用变频装置，利用变频器的软启动功能将使起动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减少了对电网的冲击和电容量的要求，延长了设备的使用寿命。出口管道流量的控制是通过对浊环水泵出口阀门对水量进行调节，电机的功率就浪费在了阀门上。整个系统主要有以下几个问题。
1）操作不便
为了满足主生产设备的供水正常，使整个循环水系统达到基本平衡，值班人员通过浊环水池安装的液位计对水位进行监控，当水量不平衡时值班人员是用通过浊环水泵出口阀门对水量进行调节，如果在生产不正常或情况变化大时调节阀门的次数也多，大大增加了值班人员的劳动强度。而且用阀门调节出口流量精确度不高，调整用时过长，不能很好满足生产所需。
2）能耗消耗大
生产正常时浊环水泵只需要开一备一,水泵启动后电机都在恒速下运行，在每台泵出口处安装有阀门对水量进行调节。通过改变阀门开度来调节电机轴功率并不明显，这样大量电能消耗在电机转矩，水泵叶轮，电动阀门等管网设备上。水泵电机额定电流是42.5A,正常运行时是42A,基本达到了满负荷运行, 这样会大大缩减了设备的使用寿命。
3）维检费用高
水泵轴承，机封经常性损坏，出口阀门使用周期较短，造成了人工费费，材料费大幅度调高；电机温度经常性过高，对电机的使用寿命有直接的影响。
鉴于上述因素我们考虑对水处理2台浊环水泵中型高压三相异步电动机进行变频调速改造。
二、水泵变频改造方案和实施
1、改造设计方案
根据工艺情况，正常生产时只需要开一台浊环泵就能满足生产，同时为了更好的节能，降低设备费用的高昂投入以及运行稳定性的要求，决定变频器系统采用一拖二自动工／变频切换方案。即: 配备一台高压变频器，通过倒闸切换开关把高压变频器切换到要运行的浊环水泵上去。另外一台工频备用或工频运行，正常情况下一台浊环水泵就能满足生产，变频调速系统电源可以有原来的1#、2#10kV电压等级电源系统根据运行情况分别供给。
主要功能为：高压变频器可以拖动1#浊环泵电动机实现变频运行，也可以通过切换拖动2#浊环泵电动机实现变频运行，但不能同时变频运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆1#、2#浊环泵电动机均具备工频旁路功能，可实现任意一台电动机的变频运行，另外一台处于工频备用或工频运行，当高压变频器故障时，通过倒闸退出变频，可直接切换工频运行，不会影响生产。这样我们可以充分合理的利用现有设备，大大降低设备上的投资，且能正常的满足生产。
2、改造实施方案
1#、2#浊环泵共同采用一套变频调速装置。其中QF1、QF2表示高压开关、TF表示高压变频器、M表示浊环水泵电动机； QS1和QS4之间、QS2和QS5之间、QS3和QS2之间、QS6和QS5之间刀闸均存在机械闭锁关系，防止高压变频器输出侧与另外一段10 kV电源侧短路。高压开关QF2、QF3是现场已有设备，安装在水处理高压配电室，QF2、QF3只具备手动合闸功能，前提要有高压变频器允许合闸信号。高压变频器安装于另外独立一间房间，通过电缆与高压配电室高压开关QF2、QF3直接相连接。QS1、QS4、QS2、QS5、QS3、QS6刀闸分别安装高压变频器旁路柜上。“高压变频器室”内所有开关的2路直流控制电源、2路动力直流电源均由#2机直流母线供电。
1#浊环泵变频运行时，断开QS3、QS4，合上QS2、QS1、 QS6，在合上QF2开关，1＃浊环泵处于变频运行状态； 2#浊环泵处于工频备用状态。当1#浊环泵变频运行故障跳闸时，合上QF3开关起动2#浊环泵工频运行。这样可以大大减少操作时间，能迅速恢复生产。反之2#浊环泵变频运行时，1#浊环泵也可以处于工频备用状态。
高压变频器故障信号，运行信号，转数信号，频率信号，调频开关通过控制电缆全部采集到值班室，值班人员根据生产主线上所需流量调整高压变频器输入频率，就能安全，快捷，平稳的调节高压电机转数，同时水泵的流量随之得到调整，最大限度的满足正常生产。
三、运行效果分析
1、采用变频调器对水泵电机调速后节能上与以前水泵电机恒速控制相比普遍节能
在20%以上。实时功率有原来的640KW降到现在的482KW,每年直接可以节约用电量138.408万KW.h.按0,5元/KWh计算，每年可以节约69.204万元。
2、采用变频调节水泵电机转速可实现水泵电机的空载软启动，启动峰值电流和时间大为减少，避免了因启动电流大造成电机及电缆的绝缘老化。
3、采用变频调节水泵电机转速机械磨损大为降低，机械故障率降为原来的35—50%左右，大大降低了设备维护费用节约了生产成本，避免了由于较大电动力矩造成对电机的机械冲击，延长了电机的寿命减少了对电机的维护工作量。
4、采用变频调器对水泵电机调速后阀门全开，不参与流量调节，减少了阀门维护
工作量；不仅达到了降耗节能的目的，同时还减小了管道系统的振动，使管道压力
减小，延长了管道的使用寿命和检修周期，使系统运行稳定性得到改善。
5、采用变频调速对水泵电机调速后功率因数得以提高，可省去功率因数补偿装
置，电动机转速降低使环境噪音影响得到大大改善。
6、采用变频调速后，调整管道流量，压力等工况，只需在值班室通过调整电源频率，就能准确稳定的调整工况，值班人员的工作效力得到了大幅提高，同时降低了工作人员的劳动强度。
四、结束语
由北京利德华福电气技术有限公司生产的高压变频器在我厂投运以来，运行稳定。改造前经过技术人员对变频器的选型，设计，实施，应该说对1#、2#浊环泵电机变频改造后运行至今来看是成功的，控制方面更加方便快捷，劳动强度大大的得到降低，节约能耗明显。这对我们钢铁行业度过寒冬有一定的帮助。
参考文献
[1]陈伯时.《电力拖动自动控制系统》－机械工业出版社.
[2]孙虎章.《自动控制原理》.中央广播电视大学出版社.
论文作者:梅军阳
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/17
标签：电机论文; 高压论文; 变频器论文; 水泵论文; 阀门论文; 设备论文; 节能论文; 《电力设备》2016年第24期论文;