大型泵站变频调速运行可行性分析

　　图范围宽、结构简单、功率因数高等优点，一直是中、小功率变频调速的首选方案，并己有大功率产品。如宝钢引进的日本东芝公司生产的高炉风机同步变频起动装置就采用了交-直-交方案，容量48MW，电压10kV.国内亦有同类产品。其特点是低频脉动大，高频性能佳。

　　当然，还有许多新型的交流变频调速器在不断涌现。

　　如串联多重化变频器，采用串联多重化技术，可使输入、输出电压、电流波形达到近乎完美的程度，功率因数超过0.95，系统效率达98%以上，电机效率也明显提高。目前装机容量己达7500kW，电压达7200V. 2.2栗站采用变频调速运行的技术可行性如前所述，高港栗站1~3机组采用的是半调节轴流栗，在扬程动态变化情况下，无法满足机组优化运行的要求。水栗是风机类负载，当运行转速稍有变化时，其输出流量、扬程，特别是功率就有较大变化，其比例关系如下式所示。可见，轴功率随转速的三次方关系变化，所以，采用变频器调节水栗机组转速时，节电效果是明显的。

　　由于变频调速装置的动态跟踪性能优越，当上下游水位变化而使机组的运行工况偏离高效区时，能动态调整机组的运行转速，使机组仍然运行于高效区。

　　同时变频调速装置亦能在定流量或最大流量要求前提下，当上下游水位发生变化时，及时调整机组的运行速度，实现机组的最优运行。

　　冶金工业部自动化研宄院生产的高压直接变频调速装置（ARIVERT-HS）专门用于由高压同步电动机拖动的大容量风机、水栗速度调节控制系统中，同时，可实现同步电动机的软起动。其结构框图如所示。

　　变主机接线。另外，它解决了高压晶闸管串联、高压晶闸管变流柜结构、高低压信号检测传输、数字化控制等一系列关键技术，产品己达到了国际国内先进水平。

　　该院第一台同类产品于1997年10月在广东凡口铅锌矿800kW、6kV矿井通风机上顺利投入了运行。不到11个月便收回了全部投资，其经济效益亦是十分可观的。

　　尽管到目前为止，国内大型电力排灌栗站还没有应用变频调速装置的先例，但此技术己在国内外大量应用于大型轧钢机、大型风机的大功率低速同步电动机中。水栗与通风机是同类负载，高港栗站主机亦为大功率同步电动机，而且冶金工业部自动化研宄院生产的高压直接变频调速装置是专门用于大功率低速高压同步电动机的，其具备的性能特点亦非常适合栗站的情况。所以，高港栗站叶片半调节栗机组采用变频调速运行在技术上是完全可行的。

　　3泵站调速运行特性~3机组调速运行的主要目的是实现抽引和抽排的经济运行。内涝严重时，需要在尽量短的时间内排除涝水，效率成为次要因素，可以利用电机的富裕功率适当提高转速，增大排涝流量。考虑到水栗效率及安全性，确定调速比='/e =0.6~1.05，其中'为工作转速，e为额定转速，e；150r/min，则调速范围为90~157.5r/min，对应电源变频0.叶片角额定转速时栗装置扬程、效率、功率性能曲线为（由装置模型试验换算而得）：该装置采用电流型逆变器，适用于对动态要求高的场食〗主回路不需附加任何设备就现电机四u. A1；。：。+象限fc2此性能1适备向需改shingHouse-Allnghts严紫4膣塍F最优工况点/的参数为：Q水流道较短、形状复杂，阻力系数难以准确计算，无法将泵性能与其分开，可将其看成水泵的一部分，将比例律直接用于装置调速特性。

　　按转速上下限计算调速性能，使实际工况与额定转速最优工况！相似的装置最高和最低工作扬程为：-4.631m范围内的任一装置工作扬程，机组最优转速及最优调速比为：4.2调速抽引的经济效益高港泵站抽引集中在11月-次年3月份。根据潮位变化情况，这期间长江水位低于内河水位累积时间约90天，考虑长江水位高时可自引，确定年抽引天数为60天，按设计要求，1-3机组抽引流量100m3/s，则总抽水量=5.184x108m3.抽引扬程0.70-1.90m，最低扬程Hymin形，设两种情形抽水量之比与扬程范围之比相等，则采用与4.1相同的计算方法，得调速抽引年节省电费为调速抽引、抽排年共节省电费R 5结论-3机组实现变频调速后，抽排装置效率平均提高3.75%，抽引装置效率提高16.62% -21.18%，年节省电费50多万元。估计高港泵站变频设备及实施费用约需400万元，按静态计算不到8年即可赚回投资，以后每年节省运行费用50多万元。而且据计算，紧急时还可提速增加排涝流量近8m3/s，因而，实现变频调速运行在经济上是可行的，并且增大排涝流量还可带来一定的社会效益。若变频调速用于年运行时间较长的同类型泵站，经济效益将更加明显。