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遙控開關|泵變頻控制系統
發布時間 : 2018-06-13 12:28 瀏覽量 : 36

1 變頻器節能原理
以往風機、水泵的風(流)量是通過擋板(閥門)來調節的,大量的能量被擋板和閥門白白浪費。據統計,目前使用的風機、水泵大約有25%~60%的能量是無謂消耗。根據風機、水泵原理我們知道

 

2 設備基本情況與改造方案
某洗煤廠有185 kW的渣漿泵兩臺,采用軟起動器起動,長期處于高速運行狀態,電流280 A,能耗很大。因不能調節速度,渣漿水一直溢出沉降池,從回流
管道逆流到渣漿泵進口處的儲液池,使渣漿泵長期低效率工作,造成大量能源浪費(見圖2),為響應國家建設節約型社會號召以及省發改委節能文件要求,決定對其進行節能改造,具體改造方案如下。

 

保留原有的軟起動裝置,和變頻器一起控制電機,軟起動作為工頻旁路備份使用,即當變頻器有故障時,改為軟起動運行。
采用一臺變頻器帶一臺渣漿泵的方式。具體改造辦法為:關閉回流閥,采用水位閉環控制方式,在池內壁上安裝液位傳感器,利用變頻器的PID 調節功能,當水位到達時,變頻器頻率下降,渣漿泵以低速運轉,水位越高,轉速越低;水位越低,轉速越高。
同時將水位信號傳送給控制柜,使操作人員能適時了解液位狀況。通過此控制保持渣漿池內的循環基本不變。電機在空載或輕載運行時,通過檢測負載電流,在原有的特性曲線的基礎上減小輸出電壓,達到節能的目的。

2.1 變頻控制原理圖
經過調研分析,此渣漿泵變頻改造選用的變頻器為美國EMERSON公司的EV2000,變頻控制原理如圖3所示。
2.2 變頻器參數設置
變頻器參數設置如表1所列。表中F0 組為基本運行參數;F5 組為過程閉環
控制參數;F7組為端子功能參數。
3 變頻調速的優勢
1)電路板采用三層防護處理,具有防塵,抗潮,抗干擾等功效,針對洗煤廠的惡劣工作環境(高煤塵、高潮濕度,強干擾),同時采用先進的電路結構設計,減少了輸出側的電流諧波,提高了功率因數,解決了對電網的諧波污染,無需任何濾波或功率因數的補償裝置。
2)電動機實現了真正的軟啟動、軟停止,變頻器提供給電機的無諧波干擾的正弦波電流,峰值電流和峰值時間大為減少,可消除對電網和負載的沖擊,避免產生操作過電壓而損傷電機絕緣,延長了電動機和風機、水泵的使用壽命。同時,變頻器設置共振點跳轉頻率,避免了風機、水泵處于共振點運行的可能性,使風機、水泵工作平穩,軸承磨損減少,啟動平滑,消除了機械的沖擊力,提高了設備的使用壽命。
3)變頻器自身保護功能完善,同原來繼電保護比較,保護功能更多,更靈敏,瞬間過流保護(超過200%額定電流峰值)10 μs,動作有效過流保護(150%額定電流)3 s動作,過載保護(120%額定電流)1 min動作,大大加強了對電動機的保護。
4)調速段內的設備調節和優化控制由DCS完成與集控系統完美結合,通過RS485和RS232接口與集控系統通訊,并通過集控系統實時監控泵的工作情況。DCS負責采集模擬量、開關量等信號,變頻器輸出的模擬量、開關量信號全部進入DCS系統,形成閉環控制,同時實現相關輔機聯鎖功能等。
5)采用變頻調節,實現了擋板、閥門全開,減少了擋板、閥門節流損失,且能均勻調速,滿足調峰需要,節約了大量的電能,具有顯著的節電效果。
6)整機的運行噪音改善明顯。采用液力耦合器時,無論是低速還是高速,由于電機均處于工頻運行,整機的噪音達到90 dB左右,但是進行變頻改造后,整機的運行頻率下降至40 Hz左右,電機的運行噪音明顯下降,低于80 dB,在低速運行時基本上聽不到噪音,達到65 dB 以下,極大地改善了現場的噪音污染。
7)由于電機低速運行以及工作在高效率區,電機的溫升和軸承溫升下降明顯。電機溫升由采用液力耦合器時的59℃下降至44℃,電機的前后軸承的溫度都相應下降,延長了電機系統的使用壽命。
8)低負荷下轉速降低,減少了機械部分的磨損和震動,泵的維修周期延長,節省了大量的檢修費用。
9)日常維護保養工作量和費用下降。采用液力耦合器估計每年的維護費用在2萬元左右,采用變頻器后,這項費用下降為數千元左右。
10)調速范圍寬。采用液力耦合器調速范圍具有相當大的限制,采用變頻器后,實現智能調速,系統調頻范圍0~50 Hz,增強了工藝調節能力。

 

 

4 系統其他配件
4.1 傳感器的選用及其性能
此系統中的液位傳感器選用西門子LR200系列。
SITRANS LR 200 是兩線制供電,利用的是先進的5.8 GHz(北美是6.3 GHz)脈沖雷達技術的連續物位測量儀表。此儀表由一個耦合天線的電子部件和過程連接組成,易于安裝,啟動簡單,既可以使用本地紅外手操器,也可以從遠程使用SIMATIC1 PDM,通訊協議采用HART2協議。
SITRANS LR 200有兩種型號:
1)通常用途(無危險的);
2)本質安全(有適當的隔離柵欄)。
有大范圍的過程連接和天線選項可以配合任何結構的容器。
SITRANS LR 200 設計并應用于液位測量時,應包括:
1)儲存液體的容器;
2)有輕微震動的過程容器;
3)液體;
4)泥漿。
本系統選用的LR200,用于監測沉降池的水位的高低,通過水位的高低,反饋給變頻器,形成閉環控制,以達到保持水位恒定的目的。
根據系統要求,需要設置的參數:
1)選擇輔助讀數的語言選項或數值(P010),初始值0;
2)選擇測量模式,即物位,指空間或者距離(P001),1;
3)設置物位變化的響應時間(P003),2;
4)選測量單位(m,cm,mm,ft或in)(P005),1;
5)選擇過程空液位(P006),3.5 m(根據容器的大小高低來確定);
6)設置量程(P007),3.06 m(根據要測量的高低來確定);
7)忽略物質回波前的錯誤回波,設置自動虛假回波抑制距離(P838),初始值;
8)自動虛假回波抑制有效(P837),初始值。
4.2 儀表的選用及其性能
儀表選用暉祥儀表HWXP 系列數字顯示控制儀,型號為HWXP-C803-01 和HWXP-C803-02 兩種儀表。HWXP-C803-01不帶壓力變送,只用于顯示變頻器的頻率;HWXP-C803-02帶壓力變送,用于顯示沉降池的液位。
5 節能分析
變頻改造后,平均運行40~45Hz,電流由280A降到240A以下,節電按30%計算,每年節省電能為P=1.732UI×30%×20×30×12
=1.732×0.38×280×30%×20×30×12
=398 055
按0.6 元/kW·h 計算,每年節約電費約238 833元,一年內即可收回投資。

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