1、乳化液泵站變頻節(jié)能方案引言 能源短缺是人類當前共同面臨的世紀性難題。我國人口眾多，能源資源相對匱乏,節(jié)約能源猶顯重要。電力資源是資源戰(zhàn)略問題中的重中之重，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要基礎。通過技術進步，逐步提高電力利用效率，煤礦井下乳化液泵站,由于環(huán)境惡劣,工況復雜,長期以來,盡管有效工作時間很短,但泵站卻處于長期連續(xù)運轉狀態(tài),造成電力浪費巨大，乳化液泵站改用變頻器恒壓供液控制后，將控制閥門或擋板開度全部打開，由變頻器控制乳化泵電動機的轉速從而改變管網(wǎng)的流量、壓力,使供給量與需求量達到平衡，減少資源的浪費；通過改造后的系統(tǒng)較改造前的系統(tǒng)節(jié)省大量電力資源，一般節(jié)電率在40%50%。1、改造前的工作

2、狀態(tài)在乳化液泵的應用中,流量、壓力等參數(shù)常隨應用的改變而變化。過去由于技術水平的限制,只能采用控制閥門或擋板開度的方法來改變流量、壓力等,即用人為增減阻力的辦法來實現(xiàn)調節(jié)，當工作面需要注小流量時,大量能量損失在閥門上；而通常情況下，由于乳化泵的選型是按照最不利條件下、最大時流量及相應壓力設計的,而在實際運動中,由于工作面條件的變化,乳化泵多為低負荷工作,以前靠泵出口閥門開度的大小來調節(jié)乳化液流量與壓力,其能量耗損很大，而且對機械（如乳化泵、閥門）沖擊較大，增加機械的損耗。2、 系統(tǒng)改造的基本組成(1) 系統(tǒng)主控環(huán)節(jié)系統(tǒng)整體的控制信號，包括壓力設定信號，變頻故障信號處理，壓力檢測處理均由變頻器完

3、成設定， 對于整個系統(tǒng)的運行信號進行綜合，尤其是當出現(xiàn)故障狀態(tài)系統(tǒng)處理操作，是整個系統(tǒng)的核心控制部分。(2) 變頻器內部控制環(huán)節(jié)變頻器內部控制，主要是指變頻器內部PID功能模塊，內部PID功能使現(xiàn)場工程師設置和調試方便，相對于原來的硬件PID板控制，省去了硬件維護需要，節(jié)省了成本。主控環(huán)節(jié)的壓力設定信號與系統(tǒng)壓力信號反饋形成閉環(huán)以維持管網(wǎng)恒定壓力。PID的特性可由參數(shù)選擇。(3) 電機控制環(huán)節(jié)當管網(wǎng)壓力的變化要求調解乳化泵的轉速，控制乳化泵的運行狀態(tài)。(4) 執(zhí)行環(huán)節(jié) 執(zhí)行環(huán)節(jié)為乳化泵。(5) 信號反饋環(huán)節(jié) 管網(wǎng)壓力的信號反饋，用于與設定環(huán) 節(jié)形成PID控制閉環(huán)，對于乳化泵站系統(tǒng)，由于壓力控制

4、為一個大慣性環(huán)節(jié)，且其要求不太高，所以不必要使用微分環(huán)節(jié)。3工作過程描述當變頻器被投入自動運行時， 乳化泵電機變頻接觸器首先被控制導通，變頻器輸出頻率上升，同時管網(wǎng)壓力信號逐漸增加，出液管網(wǎng)的壓力信號與壓力設定信號負反饋閉環(huán)，當管網(wǎng)壓力與設定壓力基本平衡時，變頻器控制變頻電機維持在一定的頻率下運行，此時變頻器的PID調節(jié)器對管網(wǎng)的壓力反饋信號與設定壓力信號進行比較，當壓力反饋信號值高于設定壓力信號值時，PID自動調節(jié)變頻器的輸出頻率，使變頻器的輸出頻率降低，從而降低電動機的轉速，使乳化泵站的輸出液體減少，管網(wǎng)的壓力下降，使系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力與設定壓力基本平衡，并在新的平衡點運行；當壓力反饋信號值低

5、于設定壓力信號值時，PID自動調節(jié)變頻器的輸出頻率，使變頻器的輸出頻率升高，從而提高電動機的轉速，使乳化泵站的輸出液體增加，管網(wǎng)的壓力升高，使系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力與設定壓力基本平衡，并在新的平衡點運行。變頻器的PID調節(jié)是動態(tài)它對調節(jié)，它對管網(wǎng)的壓力信號時時檢測，并與壓力設定信號進行比較，即時對變頻器的輸出頻率進行調整，使管網(wǎng)的實際壓力與設定壓力一致，達到系統(tǒng)地恒壓供液的效果，從而滿足使用現(xiàn)場的工藝要求。4變頻器的技術特性采用高效數(shù)字信號處理器，高效完成實時控制計算；便于用戶使用的觸摸液晶編程屏幕（CCS）及熱插拔設計；先進的無速度傳感器矢量控制；內置PID調節(jié)器，可與各類變送器形成閉環(huán)控制系統(tǒng)；采

6、用低電感母線技術，大大降低諧波干擾；載波頻率范圍（216KHz）及可自動優(yōu)化轉矩調整功能，可實現(xiàn)靜音運 行；變頻器可以采用就地起動、停止控制方式，也可以利用PLC或外部其他設備進行遠程控制；通過通訊（RS485、Modbus、Profibus）,可同時控制32臺變頻器；完善的制動方案：直流制動、動態(tài)制動；自動補償電機轉差（0150%）；變頻器有在線、短時在線兩種工作方式；多臺電機起動時先確定一臺為主機，其余為從機，可實現(xiàn)多臺聯(lián)動；變頻器出現(xiàn)故障時，可將變頻器旁路直接起動；防爆殼體根據(jù)現(xiàn)場實際情況可采用快開形式為現(xiàn)場維護提供方便；防爆變頻器散熱采用熱管自然散熱方式；5變頻器的技術指標及規(guī)范額定輸

7、出頻率通過編程最大可獲得400Hz電源額定輸入電壓和頻率三相380/660/1140V 50Hz/60Hz；允許電壓波動15%允許頻率波動5%控制特性控制方式矢量控制、V/F控制頻率控制范圍0.1400Hz頻率精度數(shù)字指令：0.01%(-10 +40)模擬指令：0.1%(25 10)頻率分辨率數(shù)字指令：0.1Hz；模擬指令：0.1Hz輸出頻率分辨率0.1Hz過載能力G型150%額定電流1分鐘P型120%額定電流1分鐘頻率設定信號0 +10V（20K） 0/ 4 20mA(250)，0+5V(20K)加速/減速時間0.0 3600s(獨立設定加速/減速時間)制動轉矩約20%(有制動電阻時約150

8、%)V/f模式種類11個預置V/f 模式和能任意編程的V/f模式保護功能電動機過載保護電子型熱過載繼電器保護瞬時過流G型約為變頻器額定電流250%；P型約為變頻器額定電流180%過載過載后電動機滑行停止過電壓主回路直流電壓超過安全值電壓不足整流器輸出電壓降至190V或更低時電動機滑行停止；主回路直流電壓超過OV值瞬時掉電補償瞬時掉電15ms或以上時立即停止；按標準配置，掉電短于2S時可自動恢復運行散熱器過熱熱敏電阻保護失速保護加速/減速和恒速運行期間的失速保護接地故障由電子電路保護環(huán)境周圍溫度-10 +40（封閉壁掛型）；-10 +45（敞開機架型）存放溫度-20 +60使用場所室內（防止腐蝕

9、性氣體和塵埃）海拔高度1000米或以下振動小于20Hz時為9.8m/s2(1G),在2050Hz時最大為2m/s2(0.2G)防爆標志ExdI(150)冷卻方式自然冷卻、熱管冷卻、風扇冷卻安裝方式落地式6系統(tǒng)改造配置圖乳化泵站配置圖7改造中注意事項a)正確設置設定和反饋對應曲線。b)當供水基板與主控制基板距離較遠時（20m以上），需提供附加電源以確保信號正確傳輸。c)適當使用變頻器獨特的負載檢測和切斷自停機功能，方便遠程水泵的控制。d)變頻器輸出使用屏蔽動力電纜，減少電磁干擾。e)變頻器距離控I制電機的距離不要超過50米。8變頻調速其他附加好處8.1.網(wǎng)側功率因數(shù)提高。原電機直接由工頻驅動時，

10、滿載時功率因數(shù)為0.8左右，實際運行功率因數(shù)遠低于0.7。采用變頻調速系統(tǒng)后，電源側的功率因數(shù)可提高到0.9以上，無需無功補償裝置就能大大的減少無功功率，滿足電網(wǎng)要求，可進一步節(jié)約上游設備的運行費用。8.2.設備運行費用下降。采用變頻調節(jié)后，通過接收乳化泵的反饋信號，變頻自動調節(jié)輸出頻率，從而降低電動機的轉速，達到高效節(jié)能的效果。8.2.電機使用壽命延長。用變頻調速裝置后，可對電機實現(xiàn)軟啟動，啟動時電流不超過電機額定電流的1.2倍，對電網(wǎng)無任何沖擊，電機使用壽命延長。在整個運行范圍內，電機可保證運行平穩(wěn)，損耗減小，溫升正常。8.4.更完善地保護了電機。與原來舊系統(tǒng)相比較，變頻器具有過流、短路、

11、過壓、欠壓、缺相、過熱等多項保護功能，更完善地保護了電機。8.5.適應電網(wǎng)電壓波動能力強。電壓工作范圍寬，電網(wǎng)電壓在-15%+10%之間波動時，系統(tǒng)可正常運行。9改造節(jié)能分析煤礦井下乳化液泵站,由于環(huán)境惡劣,工況復雜,長期以來,盡管有效工作時間很短,但泵站卻處于長期連續(xù)運轉狀態(tài),造成電力浪費巨大,乳化液泵配件,高壓管路等損耗嚴重,并且設備由于長期運轉,造成發(fā)熱嚴重,設備故障頻繁,經(jīng)常影響正常生產(chǎn)，乳化液泵站改用變頻器恒壓供液控制后，將控制閥門或擋板開度全部打開，由變頻器控制乳化泵電動機的轉速從而改變管網(wǎng)的流量、壓力,使供給量與需求量達到平衡，減少資源的浪費；通過改造后的系統(tǒng)較改造前的系統(tǒng)節(jié)省大

12、量電力資源，一般節(jié)電率在40%50%。10節(jié)能效果測算電機參數(shù)：額定電壓660V，額定功率250KW。改造前工頻運行功率計算公式C1=TP1C1=8760小時250 KW = kWh其中：t全年運行時間，h（365天24小時=8760小時）；p1單一負荷下的運行額定功率，kw；c1改造前總耗電量，kwh。實際使用電能： kWh0.7 5/ kWh（平均電費）=元變頻改造后運行預計功率計算公式：在沒有采用變頻時，電機長期工作在50HZ，功率為250kW在采用變頻自動控制后，長期工作頻率為2030HZ，電機功率P0為130kW。C2=T(P0) C3=T(P1)C2=8760小時(130 kw0.8)= kWhC3=8760(2500.2)= kWh其中：t全年運行時間，h；（365