洗煤厂清水循环泵系统节能改造探究

减小字体 增大字体 作者:程道星  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2012-08-31 14:29:09

一、水泵变频调速节能分析

(1)节能改造前的工况。焦煤九里山矿洗煤厂属于独立电网,两台定制的高压开关柜各独立驱动一台高压电动机,水泵为工频直接启动,以恒速方式供水。操作员根据用水需求,通过调节水泵阀门的开度来实现水量调节。水泵及电动机运行在低效率工作区,造成能源浪费较为严重,同时工频直接启动对电动机和电网冲击都很大,并容易造成电机笼条松动、有开焊断条危险。(2)水泵变频调速节能原理。由流体力学可知:流量Q与转速n 的一次方成正比,压力H 与转速n 的平方成正比,轴功率Ps 与转速n 的立方成正比,即Q∞n,H∞n2,Ps∞n3。当所需要的流量减少,水泵转速降低时,其轴功率按转速的三次方下降。如所需流量为额定流量的80%,则转速也下降为额定转速的80%,那么水泵的轴功率将下降为额定功率的51.2%;当所需要流量为额定流量的50%时,水泵的轴功率将下降为其额定功率的12.5%。当然转速降低时,效率也会有所降低,同时还应考虑控制装置的附加损耗等影响。依据水泵工作原理与运行曲线,可以得到图1 中的100%转速运行曲线,这条曲线配合水泵在不同流量运行时的特性曲线(阻抗曲线),可以得到在未应用变频调速情况下,使用阀门调节控制流量、压力的特性曲线图。从理论上来看,全流量工作时,采用变频器和阀门调节时,输入的功率一致,其功率为AI0K 包围的面积,当水泵运行点由A(100%流量)点移动到B 点(80%流量)时,如果采用阀门调节控制时,电动机的功率为BH0L 包围的面积,但是采用变频器拖动水泵后,因其特性的改变,其输入功率为EJ0L 包围的面积,其节能效果为:BHJE 包围的面积。因此,就理论上而言,采用变频器改造水泵后,将会取得很好的节能效果。

基于以上分析,焦煤九里山矿决定对洗煤厂清水循环泵系统进行变频调速节能改造,经考察论证,最后选择焦作华飞电子电器股份有限公司型号为JTDK-GBP 高压变频水泵电控系统对两台315kW/6kV 循环水泵电机进行“一拖一”改造。

二、清水循环泵系统改造方案

对洗煤厂清水循环泵系统的改造遵循了“最小改动,最大可靠性,最优经济性”原则,此方案的优点是完全保留原有系统配置,在原有线路增加一台馈电开关柜、一台系统切换柜、一台GBP-D-06/031 高压变频器和一台TSX 调速控制箱,实现新老电控系统各自独立运行,互为备用,并实现本地操作、机旁操作、远程集控三地控制方式。电机的改造方案示意图如图2 所示。

图2 中原有工频系统由两个高压柜组成,每个高压柜内有1 个高压隔离开关和1 个真空接触器,具有机械互锁和电气互锁,要求不能同时合。进行变频改造后,循环水泵的阀门开度保持全开,基本不需要改变。根据实际所需的水量,由泵房机旁TSX 调速控制箱输出2~10V 模拟电压信号送给GBP-D-06/031高压变频器,高压变频器通过调节输出频率改变电机的转速,达到调节流量的目的,满足运行工况的要求。当高压变频器需要维护、维修时,配合使用馈电开关柜和系统切换柜,实现变频和工频系统的切换,工频系统完全沿用原有操作方式运行,变频系统完全实现了电气隔离可安全检修。其次,利用GBP-D 系列高压变频器强大的通讯功能,通过简单连线和软件设置,可实现在集控中心对清水循环泵系统工况的实时监控。再次,变频改造后电机在启动和调节过程中,转速平稳变化,没有出现任何冲击电流,解决了电机启动时的大电流冲击问题,消除了大启动电流对电机、传动系统、主机及管道的冲击应力,大大降低维护保养费用。

馈电开关柜符合国家标准GB3960 《3-35KV 交流金属封闭开关设备》及国际标准IEC298 的要求,并具有一套完善的性能可靠,功能齐全、结构简单、操作方便的机械式防误闭锁装置,简便而有效的达到两部提出的“五防”闭锁功能。系统切换柜包括变频器隔离开关、工频隔离开关和主电路带电指示器等器件。变频器隔离开关和工频隔离开关为独立操纵机构,两套机构间加装机械互锁,只有工频隔离开关在分闸位置时,允许高压变频器隔离开关合闸,反之亦然。主电路带电指示器用于向操控人员指示主电路带电情况。TSX 调速控制箱是焦作华飞电子电器股份有限公司生产具有自主知识产权,具有机旁启停、调速、仪表指示和紧急停止等功能,与GBP-D 系列高压变频器配合使用,满足机房机旁控制电动机调速的要求。

三、经济

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