变频调速技术在轧钢生产供水系统中的探讨

　　摘要：近年来，电力电子技术、计算机技术及自动控制理论的迅猛发展极大地促进了变频调速技术的进步。变频调速技术对轧钢生产供水泵组进行控制，长时间的运行表明系统的稳定性和安全性很好。实践证明，改造后的运行数据表明，改造是成功的，节能效果是明显的。电机变频调速是有效的节电措施。采用变频调速是节能的最佳选择。现在要加强各行业实践中的应用研究。
　　关键词：轧钢生产供水，企业，变频调速，节能
　　前言
　　变频调速（variablefrequencyregulatingspeed）节能技术是一项集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术。自世界各国将其投入工业应用以来，它显示出了强劲的竞争力。现在凡是可变转速的拖动电机，只要采用该项技术就能取得非常显著的节能效果。随着变频调速技术的发展和人们对节能降耗意识的不断提高，变频设备已开始应用于轧钢生产供水系统。变频调速一般具有设备投资少，系统运行稳定可靠，节电节水，自动化程度高，操作控制方便等特点。以下结合我们的实践经验，对变频供水设备的应用及其控制方法进行介绍，供同行及用户在设计、改造时参考。
　　1、传统启动调节方式的弊端
　　①损耗ΔN功率大。从阀门调节功耗的特性曲线上可以得知：有ΔN功率被损耗浪费掉了，且随着阀门不断关小，这个损耗还要增加。
　　②控制操作不方便。当流量要求减小时，必须频繁关小阀门；开启时阀杆占据较大空间，启闭时间较长。
　　③引发故障点太多。关小阀门，这时阀门板的受阻变大。管路中倒流水流速度达到一定程度时，因阀门关闭很快，引起很大的压力上升；而且当水泵机组惯性小，供水地形高差大时，压力升高更大。这种带冲击性的压力突然升高，能击毁管路或其它设备。大量的实验证明，停泵水锤的危害主要是因为水泵出口阀的突然关闭引起的。
　　④加工比较复杂；由于引发故障点太多，所以维修工作量大，维修比较困难，同时检修费用高；阀体外形几何尺寸较大，采购价格贵。
　　2、手动式闭环软启动调节方式的优越
　　①手动式闭环软启动调节方式是与全自动式闭环相对应的软启动调节方式，投资可以减少一半。这应是经济困难企业的最佳选择。
　　②手动式闭环软启动调节方式系统结构
　　系统由水泵机组、变频柜、压力仪表、管路系统等构成。变频柜由变频调速器，接触器、断路器、热继电器等低压电器构成。系统采用一台变频器控制多台水泵以循环工作的方式，中心控制器为PLC可编程控制器，以设定压力和反馈压力为控制目标，以PID为控制算法组成闭环控制系统。
　　③控制方式
　　以清水池水位，出口总管网水压为控制目标，以供水时间、季节为参考值，合理组合开泵台数，减少开停泵次数，达到稳定水压、节电供水之目的。
　　3、运行效果分析
　　①从节能效果上来看：
　　变频调速系统于9月5日正式投入试运行，经济效益十分显著。以9月5日变频投入之日为分界点，以8月13日——9月27日的数据（见附表，需要说明9月17日因沿河路施工挖断源水管导致长时间停水的影响）为依据，前后各23天的数据进行对比分析：。
　　⑴数据分析：
　　Ⅰ、日平均供水量由原来的27160吨下降为23935吨左右，日平均减少3225吨：
　　Ⅱ、水塔泵房日平均用电量由原来的4943kw．h下降为3182kw．h，日平均减少1761kw．h；
　　Ⅲ、轧钢生产泵房抽水日平均用电量由原来的5776kw．h下降为5232kw．h，日平均减少544kw．h；
　　⑵拟从以下几个方面进行节能核算，电费按0.39元/度计算:
　　Ⅰ、以日平均节水方式计算未来一年(考虑冬季与夏季用水高峰期和低谷期,乘系数50%):3225吨/日×365天×0.59元/吨×50%=34.7251万元/年；
　　Ⅱ、以月平均节电方式计算未来一年:55238度/月×12月×0.39元/kw．h=25.8513万元/年；
　　以去年供水总量进行供水单耗节能方式计算未来一年:1108万吨/去年×610kw．h／万吨×0.39元/kw．h=26.3593万元/年；
　　②从维修保养和检修来看：改造前，水泵运行压力很高，水泵的磨损非常严重，振动值3.6∽7.8mm/s,温度920C,通常每月即须检修一次。采用变频调速技术后，电机水泵的转速普遍下降，水泵出口阀全开，消除了阀门因节流而产生的噪音，电机水泵振动值0.6∽1.2mm/s,温度310C∽430C，运行状况明显改善，延长了设备的使用寿命。
　　③从系统运行的可靠性来看：自采用变频调速技术调试完毕正式投入运行后，变频器启动和调速平稳，可以随时调整总管水压，总管水压控制非常方便，这样减少了对管网的冲击。并大大提高轧钢生产供水安全性和管网设备的使用寿命；由于水泵出口阀全开，消除了阀门因节流而产生的噪音，改善了工人的工作环境。同时，克服了平常因调节阀故障对生产带来的影响，具有显著的社会效益。
　　4、结束语
　　①变频轧钢生产供水控制技术改造后，不到七个月全部投资即可收回，以后每年可以逐步给企业带来30余万元的经济效益；
　　②轧钢生产供水宜采用变压变量方式，而且变频调速供水技术逐步成熟,期望得到大力推广应用；
　　③实践证明采用变频调速技术，不仅节约能源，而且对于提高整个系统的自动化水平，减轻工人的劳动强度，降低维修费用，延长设备使用寿命和检修周期，减轻电动机频繁起动对电网的冲击等各个方面，都有显著的效果。对于象我们这样五十年代建厂的老企业，采用先进技术改造老旧设备，挖潜增效，具有十分重要的意义。
　　
　　参考文献：
　　【1】变频器用户手册，www.rockwellautomation.com.cn；
　　【2】变频器技术手册，www.rockwellautomation.com.cn；

《变频调速技术在轧钢生产供水系统中的探讨》

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