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王  勇

水廠取水泵房是揚(yáng)子石化公司的重要生產(chǎn)崗位，共有6臺(tái)中壓（6kV）取水泵，負(fù)責(zé)全公司生產(chǎn)和生活用水的取水任務(wù)。因此該裝置的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到整個(gè)揚(yáng)子石化公司生產(chǎn)能否正常安全運(yùn)行。
1  A-B變頻器的概況
(1)  特點(diǎn)
美國羅克韋爾自動(dòng)化Power Flex-7000系列變頻器，使用6.5kV最先進(jìn)的中壓大功率器件SGCT（對(duì)稱門極換流晶閘管），可阻斷雙方向的電壓，門驅(qū)動(dòng)集成，開關(guān)頻率高，雙面冷卻。用它組成的變頻器，逆變開關(guān)數(shù)量比其它任何中壓變頻技術(shù)的器件數(shù)量都少。功率結(jié)構(gòu)為無熔斷器，可能量回饋，具有電流抑制電抗器。可通過對(duì)控制SGCT的PWM模式的優(yōu)化，將器件的導(dǎo)通和開關(guān)損耗降至最低。
Power Flex-7000系列變頻器適用2～6kV輸出電壓。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，輸入波形好。按功率大小不同有6脈沖、18脈沖及PWM整流器三種型式的變頻器。
采用18脈沖整流的變頻器主電路如圖1所示。
 

圖1  變頻器主電路

(2)  主要技術(shù)指標(biāo)（參見表1）

表1

2  原工藝控制概況和新控制要求
(1)  原工藝控制概況
取水泵房6臺(tái)取水泵將吸水井內(nèi)經(jīng)自流管導(dǎo)入的長江水送至供水車間，經(jīng)反應(yīng)、沉淀、過濾、消毒等工藝處理后到清水池，再由工業(yè)水泵房、生活水泵房為用戶供水。在多年的運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)有以下問題制約著生產(chǎn)的安穩(wěn)運(yùn)行：
①  隨季節(jié)的不同，用水量亦不同，加之公司各裝置用水量有高峰和低谷之分，使取供水量難以控制；
②  操作人員需要頻繁增減泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)或者通過調(diào)節(jié)閥門來保持水量的平衡，大大增加了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；
③  頻繁的開啟水泵，增加了電機(jī)、泵的機(jī)械沖擊，縮短了它們的檢修周期和使用壽命。
(2)  新控制要求
為解決上述問題，達(dá)到優(yōu)化工藝控制、節(jié)能降耗、穩(wěn)定生產(chǎn)的目的，決定對(duì)取水泵進(jìn)行變頻調(diào)速改造，并提出如下幾點(diǎn)要求：
①  ④改造所用的變頻器必須是國際先進(jìn)技術(shù)、名牌產(chǎn)品；
②  改造后變頻泵的操作應(yīng)滿足原崗位操作規(guī)程；
③  改造后在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)取水量的平穩(wěn)調(diào)節(jié)；
④  在原有配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。

3  變頻系統(tǒng)的配制和控制的實(shí)現(xiàn)
(1)  配制
在110#～160#6臺(tái)泵中，根據(jù)工藝要求，選擇150#取水泵進(jìn)行變頻調(diào)速改造。
選用Power Flex-7000系列，18脈沖整流變頻器來控制150#取水泵的變頻調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)，利用原150#泵電機(jī)斷路器作為變頻器的輸入保護(hù)。變頻器放置在專用變頻器室。電氣單線圖見圖2。
 

圖2 電氣單線圖

(2)  控制的實(shí)現(xiàn)
由于改造利用原150#泵電機(jī)斷路器作為變頻器的輸入保護(hù)，操作上存在著一個(gè)對(duì)象兩個(gè)控制條件。為了滿足原泵房崗位操作程序，并減少改造的投資，用取水泵房已有監(jiān)控系統(tǒng)PLC來實(shí)現(xiàn)變頻器和斷路器的邏輯控制、實(shí)現(xiàn)變頻器的轉(zhuǎn)速給定。電氣控制框圖見圖3。
 

圖3  電氣控制框圖

控制方式分為：① 機(jī)旁就地開、停控制；② 控制室微機(jī)上開、停控制。兩種控制方式通過控制室儀表屏上轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行切換。轉(zhuǎn)速給定也分為兩種方式：① 根據(jù)供水車間清水池液位的高低變化，通過儀表液位儀取樣至PLC，實(shí)現(xiàn)150#變頻泵的閉環(huán)調(diào)速控制；② 根據(jù)調(diào)度指示，手動(dòng)給定指令至PLC，實(shí)現(xiàn)150#變頻泵分檔步進(jìn)、循環(huán)調(diào)速控制。

 圖4  控制功能邏輯圖

控制功能邏輯圖見圖4。主要工作原理：在操作前，給上變頻器的控制電源，變頻器進(jìn)行自檢。運(yùn)行操作：首先通過“遙控/手動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)，選擇機(jī)旁操作或微機(jī)上操作。按開泵按鈕―合6kV斷路器―給變頻器啟動(dòng)指令―變頻器啟動(dòng)（變頻器必須在完成自檢并確認(rèn)無誤后，否則無效）―水泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。停止操作：按停泵按鈕―停變頻器―變頻器退出運(yùn)行狀態(tài)后―分?jǐn)嗦菲鳌?BR>4  結(jié)語
該系統(tǒng)經(jīng)過安裝調(diào)試已于2002年投入運(yùn)行，不僅解決了原系統(tǒng)存在的問題，大大優(yōu)化了工藝控制，而且節(jié)電效果顯著，節(jié)電率達(dá)40%以上，預(yù)計(jì)一年既可收回投資成本。
另外，由于采用變頻調(diào)速技術(shù)，電機(jī)和水泵的轉(zhuǎn)速下降，軸承等機(jī)械部件磨損降低，泵端密封系統(tǒng)不易損壞，延長了機(jī)、泵的檢修周期，節(jié)省了檢修費(fèi)用；而減少開、停泵的次數(shù)，減少了電機(jī)、泵的機(jī)械和電流沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命。