高壓變頻器在給水泵電機上的節能應用研究

于鵬

摘 要：在當前社會中，高壓變頻器是一種十分重要的設備，在很多領域中都發揮了重要的作用。在給水泵電機中，高壓變頻器更是發揮著不可替代的作用。在實際工作中，高壓變頻器能夠保護齊全有效，工作狀態穩定，并且具有較小的諧波量。為了進一步優化高壓變頻器的性能和效益，本文對高壓變頻器在給水泵電機上的節能應用進行了研究。

關鍵詞：高壓變頻器；給水泵電機；節能應用

變頻技術是一種十分重要的技術，隨著該技術的不斷發展，在生產機械等方面，變頻器調速技術得到了極大的應用。不但能夠對生產機械的調速要求加以滿足，同時也能夠有效的節省電能。在風機類、泵類機械當中，高壓變頻器能夠根據不同的生產狀況，對在機械上的應用進行相應的調整，從而取得更好的節能效果。

一、變頻器裝置的參數特點

以某型號的變頻器裝置為例，具有1900kV·A的額定功率、332A的額定電流、3.3kV的額定電壓。在對水泵電機進行變頻改造的過程中，在6kV電壓、1600kW功率的水泵電機中，定子線圈是Y接的形式，而卻沒有引出星點。

因此對電機進行改線操作，打開Y接形式端部線圈的星點，在接線盒中的接線端子上，將6條引出線進行放置[ 1 ]。通過這種方式，電機定子線圈也會具有3.3kV的工作電壓，能夠符合變頻器的工作電壓。

利用變壓器，將6kV的裝置電壓降為3.3kV，對變頻器的工作電壓進行確保。采用每分鐘1000轉到3000轉調速范圍的橫向風道散熱，同時將工頻旁路功能設置在變頻器內部，有效應對故障問題。

在每分鐘1890轉的電機共振點，對變頻器輸出波形自控調整技術進行應用，從而對共振點進行跳過。在變頻器中，具有瞬時停電保護、過熱保護、失速、超頻保護、短路、缺相保護、欠電壓、過電流、過電壓等功能，與6kV斷路器開關進行聯跳。在變頻裝置中，具有急停、手/自、停止、起動等開關量輸出，報警、故障、準備等開關量輸出，速度給定的模擬量輸入，頻率、電流的模擬量輸出。

采用PLC系統對變頻器進行控制，按照負載情況，輸出變頻器功率輸出。在給定頻率輸入之后，結合輸入負載特征、負載情況等自動調整變頻器。在啟動過程中，變頻器可保持低轉速，通過控制變頻器啟動加速度，實現電機的軟啟動，防止功率過大沖擊機械設備[ 2 ]。

二、變頻器裝置的綜合改進

在某廠給水泵斷路器跳合閘回路當中，對變頻器工頻允許條件進行串入，從而對變頻器裝置進行改進。基于變頻控制模式，將變頻允許條件傳入到點擊斷路器分合閘回路當中，從而使操控可靠性得到有效提升。這樣，變頻器準股指在切換工變頻的過程中，即便發生了一定的誤操作，也能夠避免設備事故的產生，有效的提高安全操作系數。

在變頻改造給水泵之后，變頻器、變壓器在實際運行中，會產生很大的熱量，變頻器對溫度報警進行發出，變壓器也達到了125℃的本體溫度[ 3 ]。為了解決這一問題，將400mm×800mm排風口在變壓器柜上方端蓋處進行切開。在變壓器對軸流風機進行安裝，增強變壓器散熱。將變頻器啟動回路連接到風機開關，因此只有開啟風機，才能啟動變頻器，將引風管道安裝在變頻器柜上方，能夠及時的排除變頻設備散發熱量，從而確保降低變頻器內部溫度。

三、高壓變頻器的節能應用

在某電廠給水泵電機中，具有1600kW的功率，向鍋爐中直接送水，因此，要求電機達到較高壓力、揚程、出力。在對給水泵進行變頻改造之前，給水泵給水調節門保持20%的開度，從而對截留壓力進行產生，以對鍋爐供水壓力進行確保。在進行變頻改造之后，實際能夠達到80%左右的調節門開度，因而能夠有效的控制節流帶來的能量損失。

對于高壓變頻器在給水泵電機上的節能應用，可采用實際數據法、理論分析法等進行分析[ 4 ]。在工頻狀態下，實測數據為每分鐘2985轉的轉速、160A的電流、6kV的電壓。在變頻狀態下，實測數據為每分鐘2700轉的轉速、105A的電流、6kV的電壓。

根據計算得出，給水泵電機輸出功率節省了485.83kw，因此每日能夠節省11659.9千瓦時的電能。基于流體力學的基本原理能夠得知，在給水泵電機中，電機軸的轉速、輸出功率之間，二者的立方呈正比關系。

在高壓變頻器應用之前，轉速為每分鐘2985轉，功率為1600kW，在高壓變頻器應用之后，轉速為每分鐘2700轉，功率為1182.7kW。經過計算，變頻改造之后，每天能夠節省10015.1千瓦時的電能。

經過實際數據法、理論分析法的計算和分析，基本上能夠得到相同的節能計算結果。在對高壓變頻器進行應用之后，還能夠提升功率因數，同時能夠對給水調節門的節流損失進行節省，從而取得更為良好的節能效果。以每天10015.1千瓦時的節電效果計算，如果每千瓦時電費為0.5元，則每年能夠節省出182.76萬元的電費。

據此計算，在給水泵電機上對高壓變頻器進行節能應用，在兩年之內就能夠對機械設備的改造成本進行收回，同時，每年都能夠持續節省大量的電費，對于給水泵電機的運行效益有著十分巨大的好處。

四、結論

在給水泵電機的運行當中，由于功率較大，因而會消耗大量的電能。為了提升給水泵電機的運行效益，可以將高壓變頻器在給水泵電機上進行節能應用，通過對給水泵電機的變頻改造，優化電機在運行當中的各項性能和效益，從而更為有效的節約電能提高效益。

參考文獻：

[1] 林家偉.變頻器方式和液力偶合器方式在高壓電機系統節能改造中的應用比較[J].工業設計，2015，10：119-120.

[2] 李樹明，李長慶，宋光增，馮愛民，許國輝，劉剛，張亮.國產高壓變頻器在電廠輔機節能改造中的應用[J].變頻器世界，2010，01：68-72+57.

[3] 劉彩霞，車延東，高艷萍.變頻調速技術在發電廠給水泵上的應用[J].中國高新技術企業，2010，09：29-30.

[4] 張克東.國產5.5MW級高壓變頻器在大唐華銀耒陽電廠210MW機組給水系統中的應用[J].變頻器世界，2014，10：66-70.