最新水泵电机变频节能改造资料讲解

水泵电机变频节能改造

姓名：梅军阳单位：昆钢玉钢邮政编码：653100 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

一、水处理工况

玉钢轧钢水处理站主要是带钢生产线使用后污水进行处理循环使用的，浊环1#、2#高压循环水泵主要功能是向生产线设备提供冷却水及冲洗用水，正常情况下只需要用一台浊环水泵供给就能满足生产需要，另外一台做备用。其工艺流程如图1：

精轧机轧辊冷却

粗轧水平轧辊冷却

精轧立辊轧辊冷却

图1轧钢水处理工

艺流程简图

生产线使用后污水流进沉淀池进行沉淀，经过化学除油泵打到化学除油器进行除油处理后经冷却塔冷却至浊环水池，在用1#、2#浊环高压泵送到主生产设备上，水处理站是根据主生产线所需用水量通过出口阀门开关大小控制，把水供至主生产设备进行冷却及冲洗用水。

二、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7-7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，值班人员必须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必须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。

三、变频节能原理论述

1、变频调速原理

根据交流电动机工作原理中的转速关系：

n＝60f（1-S）／P

式中：n———异步电动机的转速；

f———异步电动机的频率；

s———电动机转差率；

p———电动机极对数。

由上式可知，改变电动机定子绕组的电源频率f，就可以改变电动机的同步转速,从而改变交流电动机转速。当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

2、水泵变频节能原理

水泵变频节能原理如图2所示。在图2中曲线1为水泵在恒速下扬程H和流量Q的特性曲线，曲线2是管网水阻特性（阀门开度为100%）。假设水泵在设计时工作在A点的效率最高，输出水量Q1为100%，此时的轴功率P1=Q1*H1与面积AH10Q1成正比。

根据工艺要求，当流量需从Q1减少到Q2（例如70%）时，如采用调节阀门的方法相当于增加

了管网阻力，使管网阻力特性变到为曲线3，系统由原来的工况A点变到新的工况B点运行，由图中可以看出，水压反而增加了，轴功率P2与面积BH20Q2成正比，减少不多。

与此相类似的，如果采用变频调速技术改变泵类、设备转速来控制现场压力、温度、水位等其它过程控制参量，将水泵转速由N1降到N2，根据水泵的比例定律，可以画出在转速N2下扬程H和流量Q特性如曲线4所示，可见在满足同样流量Q2的情况下，扬程H3将大幅度降低，功率P3（相等于面积CH30Q2）也随着显著减少，节省的功率△P=△HQ2与面积BH2H3C成正比，节能的效果是十分明显的。

图2.节能示意图

也就是说，采用变频调速技术改变电机转速的方法，要比采用阀门、挡板调节更为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。因此在有水泵的机械设备中，采用变频控制水泵电机转速的方式来调节流量，在节能上是一个最有效的方法。在玉钢的实际生产中，调节水泵的流量都是通过改变阀门开度来实现，与之前所分析的结果对比，使用变频调节电机转速的方式来代替现在的阀门调节流量方式，将真正实现节能的目的。

据此，对生产系统中电机控制系统进行变频器改造，以替代传统的低效阀门调节方式可取得很好的节能效果。用变频器对水泵电机控制系统进行改造十分简单，不需对原系统进行任何改变，由变频器对水泵电机进行转速控制以达到调节流量目的，且投资回报率极其乐观。

四、水泵变频改造方案和实施

1、原系统方案

原系统由10KVⅠⅡ两路电源分别经高压开关柜至1#、2#高压浊环水泵电机，电机与水泵直接相连。启动时在QF2或QF3开关在热备用状态

下，出口阀门关闭位置，在机旁直接启动电动机，待电动机运行正常后再来打开出口阀门来调节

出口供水流量，压力，启机过程用时较长，大大降低了工作效率，直接影响了主生产线生产产量，提高了吨钢成本费用。原供电系统图如图3：

图3：原供电系统图

2、HARSVERT—A高压变频器

我公司根据挑选和对比，决定采用北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT—A高压变频器对1#、2#浊环泵电动机控制系统进行改造。HARSVERT—A系列高压变频调速系统的结构见图4，由移相变压器、功率单元和控制器组成。