ZNR系列智能高压变频器在循环水泵节能改造中的应用

　　1 引言

　　随着我国工业的快速发展，变频器的使用越来越广泛。高压交流变频调速技术是上世纪90年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术，主要用于交流电动机的变频调速。目前高压电动机中拖动的负载近70%是风机、泵类，其中一半适合调速。从高压变频器的一般使用情况来看，平均节电率可达30%，在技术改造项目中，高压变频器的投入和使用，其节能效果是显而易见的。高压变频器经过多年的现场运行证明，它用于驱动风机、泵类设备节电效果显著，性能稳定、可靠性高。既节约了能源，又满足了生产工艺要求，且大大减少了设备维护、维修费用，直接和间接经济效益十分显著。变频调速以其显著的节能效益、高精确的调速精度、宽的调速范围、完善的保护功能，以及易于实现的自动通信功能，得到了广大用户的认可和市场的确认，在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方面，也给使用者带来了极大的便利和快捷的服务，使之成为企业采用电机节能方式的首选。

　　2 改造方案

　　过去冷却水循环水泵均不调速，利用出口阀门开度大小来控制水流量和管网压力，由于设备的选择都是按最大负荷情况来选型，在实际运行中设备留有较大的裕量，冷却循环水的流量与压力是通过冷却循环水泵出、入口管上的调节阀来进行调节，造成电动机运行效率较低，电能浪费大。为降低企业生产成本，经过调研与比较，反复论证，决定选用上海卫能能源科技有限公司生产的znr系列智能高压变频器对d#空分a#、b#、c#3台循环水泵进行变频调速节能改造，以解决能源浪费问题。znr-a6h1250/06ya10型智能高压变频器，额定电压为6kv，额定容量为1250kva，6级h桥级联拓扑方式，适配电机为异步电机，采用“一”字排列安装形式，控制程序版本为a10型。

　　d#空分循环水系统要求运行可靠性高，为了充分保证系统的可靠性，考虑到变频调速系统退出运行后不影响生产，确保循环水系统正常运行，结合实际运行状况，设计为变频器加装工频旁路装置，当变频器因故障时，变频器退出运行，可将电机直接手动切换到电源工频情况下运行，恢复到原有系统的运行方式。

　　3 系统的配置与工作原理

　　znr系列智能高压变频调速系统的主体结构“一”字布置，由旁路柜1面、变压器柜1面、功率逆变柜和控制柜1面、连接电缆1套等组成，其中功率柜与控制柜合1。

　　旁路柜：根据需要选用，该组件在系统故障情况下将电机切换至工频电网，执行旁路功能。

　　变压器柜：装有移相整流变压器，为各个功率单元提供交流输入电压。

　　功率柜和控制柜：装有模块化设计的多个功率单元级联式的逆变主回路，向电机提供变频后的输出电压。装有主控部件，控制变频调速系统的工作并处理通过采集获得的数据，具备各类数据通信和dcs控制接口功能。

　　高压变频系统配备旁路柜，工频旁路由2个高压隔离开关k1、k2组成，其中qf为用户高压开关柜原有高压断路器。变频运行时，k1和k2闭合，切换k2至变频运行位置；工频运行时，k1断开，k2闭合，切换k2至工频运行位置。当高压变频调速系统出现故障时，控制器自动跳开qf，操作员打开k1，切换k2至工频运行位置。可将电机转切至工频运行，此时变频调速系统从高压中隔离出来，便于检修、维护和调试。为了实现变频器故障的保护，高压变频器对6kv开关qf进行联锁，一旦变频器故障，变频器跳开qf，工频旁路时，变频器允许qf合闸，撤消对qf的跳闸信号，使电机能正常通过qf合闸工频启动。循环水泵变频调速节能改造主回路电气原理图如图1所示。

　　znr系列智能高压变频调速系统具有强大的自动控制和通信功能，高压变频装置投运后，电机运行方式以变频运行为主，装置具备手动旁路功能，在变频装置出现故障后，可以旁路工频运行。高压变频装置现场电控箱可以实现变频器的启动、停止，具有运行、停止指示，具有电机电流、电机转速显示，可以根据负荷情况调节现场电位器改变变频器输出频率，以调节电机转速。工艺dcs控制室具有电机运行电流指示，运行状态显示，故障跳闸显示，并具有dcs手操急停功能。高压变频装置本身具有功能完善的各项保护，电源断路器引入高压变频装置保护连锁，在变频装置不具备运行条件时电源断路器不能合闸，同时在高压变频装置故障跳闸后联跳电源断路器。循环水泵变频调速节能改造控制回路电气原理图如图2所示。

　　4 循环水泵变频调速节能分析

当采用变频调速时，可以按需要升降电机转速，改变水泵的性能曲线，使水泵的额定参数满足工艺要求，根据水泵的相似定律，变速前后流量、压力、功率与转速之间的关系为：q1/q2=n1/n2；h1/h2=（n1/n2）2；p1/p2=（n1/n1）3。