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英威腾Goodrive5000系列高压变频器在铜矿给水泵上的应用
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  本文通过介绍英威腾Goodrive5000高压矢量变频器在南非某铜矿厂给水泵上的应用,分析水泵变频改造的可行性,以及改造后的节能效益及其它显著优点。

 

关键词Goodrive5000高压矢量变频器、铜矿、给水泵

 

1.引言

有色金属开采,在破碎筛分环节,当破碎系统采用强化筛分措施无效时,会引入洗矿流程,以此达到筛选矿石的目的。

给水泵是洗矿环节中重要的设备。水泵采用出口阀门调节流量,存在严重的节流损耗。尤其在负荷变化运行时,由于水泵的运行偏离高效率点,使其运行效率降低。同时现有调节流量的方法不改变电机的转速,因此电机消耗的功率不变。若使用变频器对电机进行调速,既保证和改善工艺,又可达到节能降耗的目的和效果。

 

2.工况分析

现场在没有使用变频器之前,给水泵的流量调节是采用改变给水泵出口阀门的开度进行的,调节线性度差,大量能量消耗在阀门上。同时由于频繁的对阀门进行操作,导致阀门的可靠性下降,影响整个系统的稳定运行。

下图为典型的阀门控制节流运行曲线图:

1、阀门节流调节曲线

水泵在工频运行的特性曲线为F1,额定工作点为A,额定流量QA,额定扬程HA,管网理想阻力曲线R1=K1*Q;与流量Q成正比。采用阀门节流控制时,实际管网阻力曲线R2=K2*Q

采用阀门节流控制,是以增加阀门阻力,消耗水泵的多余能量为代价的。如果水泵在A点工作时,水泵提供的扬程与管路所需要的扬程相等,没有能量浪费,但是当水泵在B点工作时,水泵提供的扬程为HB,管路所需要的扬程为HB',浪费的扬程ΔHB-HB',相应多消耗的功率为ΔNB=ρgQBΔHB/ηB

当采用变频改造后,阀门开度保持在一个较大的范围内,根据水泵的固有特性,通过调节变频器的输出频率来改变电机的转速,水泵的运行曲线变成F2,流量与扬程对应的减小,在满足运行工况要求的同时,降低了电动机的功耗。达到减少能量消耗的目的。

如下表格为现场水泵电机参数表:

 



电机型号

电机功率

额定电压

额定电流

额定转速

功率因素

负载类型

UDX500/112

940KW

3.3KV

202A

991RPM

0.85

水泵

给水泵电机参数表



   
 

电机详细规格参数表

 

3.系统选型配置

    根据现场需要,我们选取高压变频器带一拖二手动旁路系统。让2套水泵系统可以互为备用。在控制柜面板上设有本地/远程按钮、急停按钮、以及变频、工频、故障指示灯等。

    现场采用的是深圳市英威腾电气股份有限公司生产制造的GD5000系列高压变频器,现场中控室监视变频器的各种状态及运行情况。

     如下表格为配置变频器参数表:

变频器型号

GD5000-A1400-3.3-S

额定容量

1400kVA

额定电压

3.3kV

额定电流

245A

旁路方式

一拖二手动切换旁路

变频器数量

1



变频器参数表


现场使用图示:


 


5、现场应用图示

 

 

4.应用及优点

    改造投产以后,具备以下优点:

1)转速调节效果明显、快捷、安全可靠;

2减少了维修停工损失,节省了大量的维修费用,延长水泵的使用寿命;
3)减低转速运行时,能有效地降低离心泵的汽蚀余量,使泵远离汽蚀区,减少离心泵发生汽蚀的可能性;
4)输出波形完美,失真度小于4% ,对电机不产生谐波污染,有效降低了电机的发热量;

5高功率因数,达0.95以上,无需另加功率因数补偿装置。

6)转矩脉冲很低,不会导致电机等机械设备的共振,同时也减少了管道的振动与磨损。
7实现电机软启动,运行加速时间可以任意调节。可避免因大电流启动冲击造成对电机绝缘的影响,

8)显著的节能效益:


改造前运行电流

输入电压

功率因数

改造前消耗功率

165A

3300V

0.85

801.61KW

改造后运行电流

输入电压

功率因数

改造后消耗功率

125A

3300

0.95

678.72KW

备注:以上运行电流数据,由于负载变化,电流也是实时波动的,为了便于计算,取平均值。

计算节电率为:15.3%

假设年工作时间为7200小时(H),当地电费为0.5元每度。可以得出年节约费用约为:44.3万元。


 

5.结束语

     对于采用传统阀门控制水泵的应用场合,由于存在诸多的缺点与弊端,已经慢慢被淘汰取代掉。采用变频改造后,改善了工艺过程,减少了维护时间,节约了维护费用,增加了系统可靠性,提高了设备使用寿命,更好地保护电机,减少了对电网的冲击,更重要的是显著的节能效果,减少了能源浪费。根据客户反馈,现场运行效果良好。能够全面推广及应用。


参考文献

[1] GD5000系列高压变频调速系统产品说明书》    深圳市英威腾电气股份有限公司

[2] 《高压变频调速技术工程实践》    中国电力出版社 徐甫荣.编著2012-1-1

 

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