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自动旁路型ZINVERT智能高压变频调速系统在冶金行业的应用

--攀成钢循环水泵高压变频上的成功应用

供稿:广州智光电机有限公司 2007/10/15 9:16:00

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攀钢集团成都钢铁有限责任公司总水站采用广州智光电机有限公司的一台ZINVERT系列高压变频器用于冷循环水泵的改造,并于2005年9月成功投运。这标志着ZINVERT系列变频器在钢铁行业中的成功应用。1、用户简介 攀钢集团成都钢铁有限责任公司是由攀钢集团成都无缝钢管有限责任公司和成都钢铁厂联合重组成立的冶金工业企业,于2002年5月24日正式注册成立。公司经营范围涵盖无缝钢管、棒线材等冶金产品生产、销售,冶金设备设计制造、房地产开发和汽车运输等产业。目前具备铁150万吨、钢180万吨、钢材170万吨的年生产能力,是目前国内品种规格最齐、生产规模最大的无缝钢管生产企业之一和西部地区的建筑用钢材骨干生产企业。公司产品广泛应用于能源、化工、航空、交通运输、机械制造、建筑及军工等领域,产品出口多个国家。
2、改造项目介绍 此项目是攀钢集团成都钢铁有限责任公司总水站的冷循环水泵变频改造,该站处在钢铁公司的生产区中心,环境条件差,粉尘大,冬季低温多雾。冷循环水泵采用5台560KW 6KV高压电机并联供水,新厂初期用水量比较小,主要提供轧钢用水,启动一台560KW高压水泵已能够满足轧钢用水要求。



水泵为上海凯泉泵业公司KQSN400-N9/573T型,流量2340~2200 m3/h,扬程63.5~77m;电机的参数以及采用工频运行时的参数如下:
电机参数: 额定电压:6KV
额定功率:560KW
额定电流:61A
功率因素:0.89
工频运行时:管网水压调节为4.5公斤
回流水阀门开度约为70%~80%
输出功率:510 KW
输出电压:5980 KV
输出电流:55 A
功率因数:0.89
变频调速装置的主要功能是根据供水管网水压要求,对水泵电机转速进行速度调节,达到恒压供水的目的。高压水泵电机若采用工频运行时,根据用水量的大小变化,采用调节回流水阀门开度可调节供水压力。工频运行时,回流水阀门采用人工调节,用水量要求变化较大时,人工调节缓慢,导致管网水压变化大,且由于回流阀门调节频繁,经常出现阀门故障。
由于采用回流阀进行控制,导致回流的水量浪费大量的能量,而且由于人工调节缓慢,管网水压变化大,所以用户决定采用变频改造,使用变频器进行流量调节。这样既保证了水泵出水量满足了工况需要,管网压力保持稳定;同时也节约了大量能量。3、项目改造方案 用户提出为防止变频器检修或故障对供水系统运行的影响,配置自动工频旁路。为避免旁路切换时的扰动冲击,由变频运行方式转换到工频运行方式时,要求不停机条件下,采用手动/自动切换到工频电源的功能,能在变频故障条件下电动机可不通过变频器经旁路直接启动。因此该系统配置了自动旁路柜,并采用一拖二的控制方式,采用手动切换可分别拖动两台水泵运行,保证设备利用率和恒压供水。

自动旁路柜:该高压变频器系统配备自动旁路柜,用户根据要求可选择“手动旁路”或“自动旁路”,自动旁路柜的接线方案如上图所示:
其中QS是用户高压开关柜的断路器;J1、J2、J3是变频器内部真空接触器;K1、K2、K3、K4是变频器内部手动隔离刀闸。刀闸K1、K2、K3、K4无机械闭锁功能,只是在检修时由手动断开以形成明显的断开点,确保工作人员的安全,在工频和变频运行状况下均处于闭合状态。工频旁路接触器J3与变频进线接触器J1、变频出线接触器J2具备电气闭锁功能,不能同时闭合。变频运行状态,J1、J2闭合,J3断开,由变频器控制电机;在工频状态,J3闭合,J1、J2断开,直接开关柜输入6KV电压运行电机。实现发生严重故障时变频器可以由变频状态自动转变为工频状态的功能。


一拖二方案:变频器通过K5的切换来选择变频器控制的对象。这种一拖二的控制方式在某台电机故障的情况下仍然能够采用变频器控制电机运行,大大的提高了变频器的使用率。
PID控制方式:高压变频器变频运行时,回流水阀门全关,变频器能够根据管网水压反馈信号的变化自动PID闭环调节运行频率,保持供水水压稳定,降低了管网的损耗。
后台监控系统:高压变频器与后台进行RS485通信,后台画面可显示高压变频器的所有运行状态,包括运行频率值,PID闭环参数设定值,输入电压、电流值,输出电压、电流值等。同时可监视各种报警量和故障量。4、项目改造收益 改造后,由于回流阀关闭,所以回流水量的能量全部节约了。改造后,在一般情况下,变频器平均运行数据如下:
平均运行频率:33HZ
输入电流 :10.2A
输入电压 :5850V
输入功率因数:0.97
输入功率 :100KW
可见工频运行时,在轧钢用水量少时,为了保持水压稳定在4.5公斤,回流水阀门开度比较大,可达70%~80%,导致大部分水泵能量消耗在回流水上。采用变频器调节水泵转速后,回流消耗为0,大大减少了能源的浪费。
变频运行调节水泵转速与工频运行调节回流水阀门开度比较,进行计算:
年平均运行天数:300天/年
当地平均电价 :0.4元/kWh
工频运行功率 :510 KW
变频运行功率 :100 KW
年节能费用 :(510—100)×24×300×0.4=118万元

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