1 引言
儋州市位于海南島西北部，瀕臨北部灣，是海南省人口最多，面積最大的市。儋州屬熱帶季風(fēng)氣候，年平均降雨量為1915mm，年平均氣溫23℃，年最高氣溫38℃，最低氣溫6℃，相對濕度達(dá)98％以上。
那大十萬噸水廠(見圖1)負(fù)責(zé)整個城區(qū)的供水，供水泵房配置水泵3臺，適配10kv、630kw的電機2臺，10kv、400kw的電機1臺。設(shè)計的供水能力為10萬噸/天，但目前本地區(qū)的用水量僅為2.8萬噸/天。供水能力同用水能力的矛盾突出。原運行方式為電機工頻運行，通過調(diào)節(jié)水泵的出口閥門來調(diào)節(jié)水量，大量電能在閥門上白白浪費。為解決該突出問題，降低損耗，水廠決定對水泵進行調(diào)速改造。
2 調(diào)速設(shè)備的選型
目前，大功率高壓異步電動機的主要調(diào)速方式有以下幾種:串級調(diào)速、液力耦合器調(diào)速及變頻調(diào)速等。
2.1 串極調(diào)速
這種調(diào)速方式不適合于鼠籠型異步電機，必須更換電機，不適用于我們的改造工程;電機不能實現(xiàn)軟起動，軟停止，啟動過程非常復(fù)雜;電機啟動電流大;調(diào)速范圍有限;響應(yīng)慢，不易實現(xiàn)閉環(huán)控制;功率因數(shù)和效率低，并隨轉(zhuǎn)速的調(diào)低急劇下降;很難實現(xiàn)同plc、dcs等控制系統(tǒng)的配合，對提高裝置的整體自動化程度和實現(xiàn)優(yōu)化控制無益;同時對電網(wǎng)的較大諧波污染，進一步限制了它的使用，屬落后技術(shù)的設(shè)備。
2.2 液力耦合器調(diào)速
圖1 海南儋州那大十萬噸水廠廠區(qū)
屬低效調(diào)速方式，調(diào)速范圍有限，高速丟轉(zhuǎn)約5%~10%，即水泵的最高轉(zhuǎn)速達(dá)不到電機的額定轉(zhuǎn)速，低速轉(zhuǎn)差損耗大,最高可達(dá)額定功率的15%，因效率與速度成正比，低速時效率極低，精度低、線性度差、響應(yīng)慢，啟動電流大，裝置大，必須加裝在設(shè)備與電機之間，不適合改造;無法軟啟動，耦合器故障時，無法切換運行，維護復(fù)雜、費用大，不能滿足提高裝置整體自動化水平的需要。
通過多方調(diào)研，我們認(rèn)為串極調(diào)速、液力偶合器調(diào)速存在以上諸多問題，不能滿足技術(shù)工藝要求，我們放棄了使用液力耦合器和串極調(diào)速的方案。
2.3 高壓變頻器
高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)是90年代迅速發(fā)展起來的一種新型電力傳動調(diào)速技術(shù)，主要用于交流電動機的變頻調(diào)速，其技術(shù)和性能勝過其它任何一種調(diào)速方式。隨著國內(nèi)廠家的不斷技術(shù)進步，目前國產(chǎn)高壓變頻器的性價比已經(jīng)相當(dāng)高，完全在我們能夠承受的范圍內(nèi)。變頻調(diào)速以其顯著的節(jié)能效益，較高的調(diào)速精度，較寬的調(diào)速范圍，完善的電力電子保護功能，以及易于實現(xiàn)的自動通信功能，最終我們確定使用高壓變頻調(diào)速的技術(shù)方案。
2.4 選擇利德華福變頻器的原因
由于我廠為10kv電網(wǎng)，如果選擇6kv變頻器必須再配套6kv變10kv的變壓器，6kv母線的開關(guān)柜等設(shè)備，現(xiàn)場已沒有場地，還會占有大量的資金。另外所選變頻器必須適配原有普通鼠籠式異步電動機，對電網(wǎng)沒有諧波污染，均有良好的人機界面，各項服務(wù)及時周到。最終選擇了利德華福的10kv高壓變頻器。
2.5 利德華福高壓變頻器的特點
采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，為高－高結(jié)構(gòu)，10kv直接輸出的高壓變頻器，不需輸出升壓變壓器;
系統(tǒng)一體化設(shè)計，包括輸入干式隔離變壓器，變頻器等所有部件及內(nèi)部連線，用戶只須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控制信號線即可;
48脈沖輸入符合并優(yōu)于ieee519及gb/t14519標(biāo)準(zhǔn)對電壓失真和電流失真最嚴(yán)格的要求;
在20～100%的負(fù)載變化情況內(nèi)達(dá)到或超過0.95的功率因數(shù)，并且電流諧波少，無須功率因數(shù)補償/諧波抑制裝置;
無需濾波器，變頻器就可輸出正弦電流和電壓波形，對電機沒有特殊的要求，可以使用普通異步電機，電機不必降額使用。
控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機控制，有很強的自診斷功能，能對所發(fā)生的故障類型及故障位置提供中文指示，能在就地顯示并遠(yuǎn)方報警，便于運行人員和檢修人員辨別和解決所出現(xiàn)的問題;
內(nèi)置plc，易于改變控制邏輯關(guān)系，適應(yīng)多變的現(xiàn)場需要;[NextPage]
采用全中文bbbbbbs顯示和操作界面，彩色液晶觸摸屏，適用于國內(nèi)用戶(參見圖2)。
圖2 利德華福變頻器操作界面圖
3 現(xiàn)場安裝調(diào)試運行的情況
2002年1月，公司向北京利德華福定購了一臺10kv/400kw高壓變頻器，2002年4月份交貨，經(jīng)過1周的安裝調(diào)試，2002年5月變頻器通過現(xiàn)場試驗。后因為水廠外管網(wǎng)進行改造，現(xiàn)場不具備運行條件，變頻器一直處于停機狀態(tài)。直到2003年10月變頻器才正式投運運行，至今已穩(wěn)定運行半年多，節(jié)能效果明顯，操作簡便。
變頻器剛剛運抵現(xiàn)場時，儋州突降暴雨，變頻器在雨中淋了一夜，但是由于變頻器良好的外包裝，開箱檢查時，內(nèi)部沒有任何水跡，避免了直接的經(jīng)濟損失。
變頻器放置一年后能夠無故障運行，內(nèi)部沒有任何銹蝕痕跡，我們認(rèn)為利德華福變頻器主要采取了以下措施來適應(yīng)海南獨特的氣候條件:柜體噴塑，控制電路板噴漆，所有螺釘、螺母、銅排等連接件均進行鍍鎳處理，干式變壓器真空浸漆等。
4 運行效果
采用變頻器對水泵進行控制后:減輕了水泵啟停及水量調(diào)節(jié)時對管網(wǎng)造成的沖擊;保持水泵出口閥門最大，通過改變變頻器的輸出頻率(電機速度)調(diào)節(jié)供水量，節(jié)約了原來通過改變閥門開度調(diào)劑供水量時浪費在閥門上的能源;通過變頻器實現(xiàn)水壓閉環(huán)控制，實現(xiàn)了管網(wǎng)水壓的恒定。電機實現(xiàn)軟啟動，軟停車，對電網(wǎng)沒有沖擊。
節(jié)能數(shù)據(jù):
工頻運行時的電機電流為24a。
使用變頻器后，
運行頻率為47.6hz時輸入電流為16.2a, 流量為2200t/h;
運行頻率為38.34hz時輸入電流為5.9a, 流量為580t/h;
日用水高峰為7:00～9:00，10:00~12:00, 18:00~22:00，高峰時變頻器的輸入電流為12~16a, 其余時間為5.9~10a。
年運行時間按照300天計算，電價為0.65元/度，變頻運行同工頻運行的理論計算節(jié)能比較為:
工頻運行時的電費為:
1.732×10×24×0.8×24×300×0.65
＝1556305.92元
變頻運行取中間平均值計算:高峰時刻電流取14a，低谷時電流取8a。
1.732×10×14×0.8×24×100×0.65＋1.732 ×10×8×0.8×24×200×0.65
＝302615.04＋345845.76＝648460.8元
則一年節(jié)約的電費為:
1556305.92－648460.8＝907845.12元
5 結(jié)束語
2002年初，筆者同利德華福簽訂合同時，利德華福僅有不到20臺的應(yīng)用業(yè)績，目前利德華福已簽訂了超過170多套的合同，從數(shù)字中的變化讓筆者感到當(dāng)時的確選擇了一家十分優(yōu)秀的公司，也選擇了一個很好的產(chǎn)品。變頻器自投運以來，運行穩(wěn)定可靠，操作方便，大大減輕了現(xiàn)場操作人員的勞動強度，為工廠的節(jié)能降耗工作提供了優(yōu)質(zhì)的保證。雖然高壓變頻器的初期投資比較大，但是由于其節(jié)能效果明顯，投資回報率高，運行可靠，自動化程度高，已經(jīng)逐步取代了其它的調(diào)速方式。相信隨著國內(nèi)像利德華福一樣的高壓變頻器廠家逐步成長，必將迎來一個高壓變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的時代。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
