應用高壓變頻器節電安全雙收益

摘 要：誠基水電熱力公司水源車間擔負著鶴崗市區70%的生產和居民生活用水的供水任務，分南北兩個供水系統，均采用直聯方式供水，啟動后瞬時達到滿負荷，依靠調節閥門開度或倒開大小水泵來控制供水量，水泵頻繁啟停帶來的沖擊，加之設備老化，使電機、水泵、閥門故障率增加，維修費用加大；對管網沖擊大，增加了不安全因素；調節閥門開度控制流量和壓力的方式，低流量時電能浪費很大。為確保泵站的安全運行、響應國家節能減排號召，近年對供水泵站進行變頻改造，成為鶴崗市供水行業首家應用高壓變頻器的企業。

關鍵詞：高壓變頻器；節能；收益

1 應用高壓變頻，實現節能環保，打牢安全運行基礎

1.1 高壓變頻調速裝置

1.1.1 工作原理：高壓變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將電壓、頻率固定不變的交流電源轉換成電壓、頻率都可調節的交流電源的控制裝置，主要用于交流電動機轉速的調節，是公認的最理想、最有前途的調速方式。

1.1.2 調速原理：按照電機學的基本原理，由交流異步電動機的轉速表達式n=（1-s）60f/p（n-電機轉速；f-電機運行頻率）可知，如果平滑地改變加到異步電動機定子繞組的交流電的頻率f，就可以平滑地調節異步電動機的轉速，實現無級調速，城市供水使用變頻器即通過改變電源頻率改變電機轉速，從而改變所拖動水泵的轉速。

1.2 安全運行狀況改善

1.2.1 啟動電機時，電機的電壓和運行電流逐漸增加，避免了電機在全壓狀態下啟動時，電機啟動電流大造成對電機和電網的沖擊，可以頻繁啟動電機。

1.2.2 采用變頻調速的水泵，啟動轉速低且平穩，減少了水泵盤根的磨損，盤根再沒有出現漏水現象，軸套等水泵配件磨損量明顯減少，同時降低了水泵運行的噪音，改善了職工工作環境。

1.2.3 實現無級調速，維修量降低，延長設備使用壽命。變頻器運行以來水泵軸承的更換由每季度一次改為每年一次，而且更換下來的軸承變形量明顯變小。

1.2.4 水泵的啟動轉數、出口壓力從零逐漸增加，避免出口壓力瞬間達到水泵的額定壓力，啟動水泵時減少了對管道、水泵、閘閥的沖擊。

1.2.5 高壓變頻器具有完善、靈敏的故障檢測、診斷、報警、跳閘等保護功能，有效保了證電機、水泵安全運行。

1.3 節能效果顯著

1.3.1 紅旗泵站：噸水電耗下降0.076千瓦時/噸，供水量按120萬噸/月計算，每月可節電9.12萬千瓦時。

1.3.2 細鱗河泵站：噸水電耗下降0.054千瓦時/噸，供水量按120萬噸/月計算，每月可節電6.48萬千瓦時。

1.3.3 富力泵站：噸水電耗下降0.03千瓦時/噸，供水量按70萬噸/月計算，每月可節電2.1萬千瓦時。

1.3.4 水源車間安裝三臺高壓變頻器一年可節電212.4萬千瓦時，節約電費投入一百多萬元。

1.3.5 投運后設備運行平穩，維修量減少，降低維修費用投入；設備沖擊減小，配件更換周期延長，配件投入降低。

2 強化培訓效果，完善約束制度，改進操作維護技巧

2.1 掌握操作技巧

2.1.1 通過廠家講解、車間集中培訓、班組討論學習三級培訓，讓運行人員在最短的時間掌握高壓變頻器的基本操作及簡單故障的判斷和處理。

2.1.2 新設備試運及檢修倒泵時，在工程師的指導下，讓所有運行人員親手操作，熟悉設備性能及操作的方法和步驟，消除運行人員對新設備的懼怕心理。

2.1.3 將車間工程技術人員電話號碼下發各泵站，運行人員遇到設備運行及操作的相關問題時，第一時間與工程技術人員聯系，指導解決問題排除故障。

2.2 總結實際經驗

2.2.1 制定詳細的操作規程，讓每名運行人員按照操作規程均可獨立操作設備，提高新設備的可操作性。由于個人原因造成的誤操作，嚴格執行車間獎罰制度。

2.2.2 通過整理和綜合近兩年的操作記錄和運行記錄，將常用的運行頻率繪制成“高壓變頻器運行頻率與流量對比表”，方便運行人員調節，提高運行穩定性。

2.2.3 定期組織值班長及操作熟練的運行人員進行經驗交流，共享使用心得、遇到的故障、故障處理方法等，并將交流所得傳達給本班運行人員，提高整體操作水平及故障判斷能力。

2.3 探索維護方法

機電段維修電工在工程師和段長的帶領下，利用冬季培訓、班組培訓時間熟悉設備原理和電路圖、鉆研維護和維修方法，利用停泵檢修的契機，組織全體維修電工對高壓變頻器進行分部查線及大修，熟悉了設備結構及原理，鍛煉了隊伍，掌握了設備的維護和維修方法，提高了維修技能和故障處理的能力。

3 發揮技改作用，提升設備能力，拓寬設備使用范圍

3.1 依托廠家：軟件升級提高穩定性

高壓變頻器的操作與計算機操作類似，有操作系統、文件編輯、操控程序等軟件，在使用過程中出現過操作觸屏死機、顯示溫度與實際存在誤差等情況，通過廠家提供的軟件升級和系統改造解決軟件問題，提高了設備運行的穩定性。

3.2 改革創新：設備改進拓展適用性

3.2.1 環境條件

北方冬夏溫差較大，夏季最高溫度在30℃左右，冬季無取暖設施的室內溫度在0℃以下。高壓變頻器運行時控制柜溫度不能超過40℃，停運后環境溫度不能低于10℃。

3.2.2 運行中遇到的問題

運行第一年夏季出現溫度超限報警，采取灑水降溫，但環境濕度增加，為防止影響電子元件的使用壽命，改用風機強制通風的方法降低環境溫度，需運行兩臺形成對流進行降溫才能達到運行溫度要求。咨詢廠家后，建議在安放設備的房間安裝兩臺立式空調來保證設備運行溫度。

3.2.3 解決方法

經車間技術人員技術攻關，提出熱能收集再利用方案：將高壓變頻器柜頂的四臺風機用金屬板罩在一起，用風筒布將風機排出的熱風引到機械室，使其不在變頻器室循環，夏季降低了運行設備的環境溫度，冬季使機械室溫度保持在10℃以上，既降低了變頻器室溫度，又解決了機械室冬季取暖問題，節約了使用取暖設施和降溫設施所消耗的能源。

3.2.4 經濟效益

冬季采用電熱器取暖每個泵站需電熱器（2KW/臺）6組，夏季采用風機降溫每個泵站需風機（0.5KW/臺）2臺，使用空調降溫每個泵站需空調（2.5KW/臺）2臺。年可節電24萬千瓦時，節約電費投入十余萬元。

水源車間在使用高壓變頻器期間，應用變頻器來拖動電機從而改變水泵的轉速來控制水泵的供水量，同時運用PLC實現閉環控制，供水量的控制實現了智能化，滿足了供水量變化的要求，節約了能源，且運行平穩。2012年電費、維修費、配件更換等共減少投入一百三十余萬元，設備運行兩年的節電收益可收回設備投入的全部成本。

變頻器不僅可應用在城市供水行業，還可以應用在采礦（礦井的排水泵、排風扇、介質泵）、火力發電（引風機、送風機、吸塵風機、壓縮機、排污泵、鍋爐給水泵）、水泥制造（窯爐引風機、壓力送風機、冷卻器吸塵風機、生料碾磨機、窯爐供氣風機、冷卻器排風機、分選器風機、主吸塵風機）、城市供暖（給水泵、補水泵、循環泵）、污水處理（污水泵、凈化泵、滴水泵）等行業。變頻器以其運行平穩可靠，節能效果顯著等優點，市場占有率不斷提升，應用范圍也不斷擴大，必將成為機電調速裝置節能改造的首選。