循环水泵变频方案

山东鑫胜热电有限公司循环水泵中压变频项目

编制：张勇

审核：师伟华

批准：王培彬

1 项目介绍

1.1 改造项目介绍

1.2 工况调查数据

2 变频改造的节能分析

2.1 变频调速节能原理

2.2 变频改造节能分析

2.3 变频调速其他附加好处

3 项目建议改造方案

3.1 改造电气原理

3.2 控制接口与控制设计

3.3 设备外形尺寸与安装布局要求

4 ZINVERT系列智能高压变频调速系统技术简介

4.1 ZINVERT系列智能高压变频调速系统原理与结构

4.2 ZINVERT系列智能高压变频调速系统功能

4.3 ZINVERT系列高压变频调速系统使用要求及设计选型注意事项

5 ZINVERT系列智能高压变频调速系统技术参数

1 项目介绍

1.1 改造项目介绍

鑫胜热电.新上2 台10KV315KW循环水泵.为全厂提供冷却循环水。由于设计压力比实际压力大.需增加变频系统. 节能降耗。

1.2 工况调查数据

2 变频改造的节能分析

2.1 变频调速节能原理

从流体力学的原理得知. 使用感应电动机驱动的风机、水泵负载.轴功率P与流量Q. 扬程H 的关系为：P Q H

当电动机的转速由n1 变化到n2 时,Q、H、P 与转速的关系如下:

Q2 Q1 n2(1)

n1

H 2 H1 n n2(2)

2 1n1

可见流量Q和电机的转速n是成正比关系的. 而所需的轴功率P与转速的立方成正比

关系。所以当需要80％的额定流量时. 通过调节电机的转速至额定转速的80 ％. 即调节频率到40Hz 即可.这时所需功率将仅为原来的51.2 ％。

如图2-1 所示. 从风机、水泵的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。

图2-1 风机、水泵的运行曲线图

当所需风量、流量从Q1减小到Q2时. 如果采用调节阀门的办法. 管网阻力将会增加管网特性曲线上移. 系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行.所需轴功率

P2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式.风机、水泵转速由n1下降到n2. 其管网特性并不发生改变.但风机、水泵的特性曲线将下移. 因此其运行工况点由

A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分析. 所节约的轴功

率Delt（P）与（H2-HB）×（C-B）的面积成正比。考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗.

通过实践的统计

. 风机泵类通过调速控

制可节能20％～50％. 有些风机负载节能比例达60%以上。

2.3 变频调速其他附加好处

2.3.1 提高网侧功率因数：

原电机直接由工频驱动时. 满载时功率因数为0.8 －0.9. 实际运行功率因数远低于额定值。采用高压变频调速系统后.电源侧的功率因数可提高到0.95 以上. 大大的减少无功功率的吸收. 进一步节约上游设备的运行费用。

2.3.2 降低设备运行与维护费用：

采用变频调节后. 通过调节电机转速实现节能；转速降低. 主设备及相应辅助设备如

轴承等磨损较前减轻. 维护周期、设备运行寿命延长；变频改造后风门开度可达100％.运行中不承受压力.可显著减少风门的维护量。在使用变频器过程中. 只需定期对变频器

除尘.不用停机.保证了生产的连续性。从实际改造情况看. 采用变频调速后.运行与维护

费用大大降低。

2.3.3 软启软停功能：

采用高压变频改造后. 电机实现软启软停. 启动电流不超过电机额定电流的 1.2 倍.对电网无任何冲击. 电机使用寿命延长。在整个运行范围内.电机可保证运行平稳. 损耗减小. 温升正常. 无任何附加的异常振动和噪音。

2.3.4 增强电机的保护功能

与原来旧系统相比较. 变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升等多项保护功能.更完善地保护了电机。

2.3.5 实现高度自动化

采用变频改造后.系统运行操作简单. 运行方便。可通过计算机远程给定风量或压力等参数. 实现智能调节。

2.3.6 增强系统运行的可靠性

ZINVERT智能高压变频调速系统适应电网电压波动能力强. 电压工作范围宽. 电网电

压在-35%～+15%之间波动时. 系统均可正常运行。

3 项目建议改造方案

3.1 改造电气原理

电气原理如图纸中系统主接原理图所示：

1 号泵系统母线电源通过开关柜QF1经变频装置刀闸K1 到高压变频装置. 变频装置

输出经刀闸K2 送至电动机, 系统母线电源还可通过开关柜QF1经刀闸K2切换至工频侧直接起动电动机。一旦变频装置出现故障. 即可马上断开输入侧高压开关及刀闸K1.将变频

装置隔离.切换刀闸K2至工频侧. 合高压开关工频起动电机运行。刀闸K1、K2之间具有

闭锁和防止误操作功能。

2号泵系统母线电源通过开关柜QF2经变频装置刀闸K01到高压变频装置. 变频装置输出经刀闸K02送至电动机, 系统母线电源还可通过开关柜QF2经刀闸K02切换至工频侧直接起动电动机。一旦变频装置出现故障.即可马上断开输入侧高压开关及刀闸K01. 将变频装置隔离. 切换刀闸K02至工频侧. 合高压开关工频起动电机运行。刀闸K1、K2之间具有闭锁和防止误操作功能。

由于系统采用一台变频器拖动两台循环水泵.K1 与K01,K2 变频侧与K02 变频侧之间具有闭锁和防止误操作功能。

3.2 控制接口与控制设计

3.2.1 ZINVERT 智能高压变频调速系统标准接口如下：

备备备备备备

用用用用用用

用用用用用用

标准接口信号说明：

其中用户控制台（DCS）及远控箱—> ZINVERT系统：

序号名称逻辑要求接口类型功能1

变频启动脉冲式无源接点启动变频器运行2

变频停机脉冲式无源接点变频输出降频至停机3

紧急停机电平式无源接点立即停止变频器输出4

信号复归脉冲式无源接点清除告警音响、显示

5频率控制信号

DC电流信号4～20mA电流源控制变频器输出频率

远方控制就地控制高压合闸允许跳闸信号（至开关）跳闸信号（至DCS）轻故障信号重故障信号运行状态停止状态变频状态工频状态待机状态AC250V/5A

AC250V/5A

AC250V/5A

AC250V/5A

AC250V/5A

AC250V/5A

AC250V/5A

AC250V/5A

AC250V/5A

AC250V/5A

AC250V/5A

AC250V/5A

开

关

量

输

出

(4~20mA)

(0~10V)

(4~20mA)

(0~10V)

(4~20mA)

(0~10V)

RS485

断路器状态信号输入

电机电流信号输出

输出频率信号输出

频率控制信号输入

通信接口（可选）

+220V

启动

停止

急停

消音

高压变频调速控制系统b c n AC400V/10KVA

DC220V/1kW

散热风机交流电源

控制器系统直流电源

控制与测量光纤通信

至断路器高压电缆

至高压电机连接电缆(U1,V1,W1) UVW a

外部控制输入