利德华福高压变频器在除磷泵上的应用

一．引言

福建省三钢（集团）有限责任公司前身为福建省三明钢铁厂，建于1958年。2000年4月，经福建省人民政府批准改制设立福建省三钢（集团）有限责任公司。历经50多年的发展，三钢集团已形成年产钢500万吨以上规模和以钢铁业为主、集多元产业并举的跨行业、跨地区、跨所有制的大型企业集团，是福建省最大的钢铁生产基地和化肥生产基地。

二．设备工艺及变频调速系统

高压除磷泵站是为粗除磷供给高压水，其作用是用高压水除去板坯表面的氧化铁皮，提髙成品板带的表面质量。采用调节阀门的大小进行调节供水量，过去根据供水的高低峰进行人为调节，并且调节精度不够，造成水资源和电能的浪费。因此，改进水泵的调节方式是降低水泵耗电量的最有效途径。采用高压变频调速系统恒压供水，节能效果显著。

图  除磷泵现场工艺

现场高压除磷泵站共2台泵，一用一备。电机额定电压：10KV； 额定电流：185A；额定转速：2982r/min；功率因数：0.9；额定功率：3000KW。采用Harvest-VA10/180型号变频器。

1.改造前系统存在的问题：

1.1 该机组属于小流量，大压力工作机组，电机工频运行，不喷水时压力过高，造成能源浪费。

1.2由于流量和压力的不能调节，使水泵不能运行在最佳工况点，管网阻力曲线发生变化，泵的扬程损失较大，电机的能耗浪费较大，设备运行不经济。

1.3电机在工频电网下依托电网容量软启动。 大容量的高压电机软启动会产生巨大的冲击电流与冲击转矩，巨大的冲击电流能够造成定子绕组绝缘的机械损伤和磨损，从而导致定子绝缘绕组击穿。直接启动时的冲击电流还会引起铁芯振动，引起电机发热，电机的损耗增加。

1.4 原高压电机以工频电源驱动时，电机定速运行，不仅浪费能源，而且会产生“憋泵”现象，对管网造成巨大的危害，无形中增加了维修维护的费用。.

2、高压变频在此系统上的应用

除磷泵采用Harvest-VA系列高压变频调速系统，其基本原理：采用单元串联多电平技术，属于高-高电压源型变频器。 变频器主要由移相变压器、功率单元和控制器组成：

移相变压器：电网电压经过干式移相变压器降压后给变频器功率单元供电，变压器采用移相多重化设计，以达到降低输入谐波电流的目的。

功率柜： 功率柜为三组输入、单组输出的交一直一交电压源型逆变器结构，功率单元通过整流、逆变过程实现对驱动电机供电电源的频率调节。变频器采用8个独立功率单元串联的方式来实现高压输出。有利于改善输出波形，由谐波引起的电机发热，噪音和转矩脉动都大大降低，所以这种变频器对电机没有特殊要求，可直接用于普通异步电机，不需要辅出滤波器。

控制器：控制器是变频器的控制中心，它完成变频器频率调节的全过程控制、变频器电气保护功能实现、以及变频器的人机交互与通讯接口功能实现。

图  高压变频调速系统外形图

图  变频器的功率单元示意图

三．除磷系统改造的实施

1．技术原理

除磷系统使用的是高压离心泵，空转时电能消耗较大，一般除磷工作时间只占40~50%，因此如果让高压离心泵在整个生产周期中都工作，其大部分时间都会处于空转状态，有较多的的电能被浪费掉。采用髙压变频调速控制除磷水泵转速，即根据除磷系统蓄能器液位(或压力)调节高压离心泵的转速，当蓄能器液位达到上工作液位或压力达到上限时，离心泵降速运行；当蓄能器液位达到下工作液位压力达到下限时，离心泵升速运行， 达到稳定控制输出压力，保证输出流量，并达到节能的效果，这是带钢高压除磷系统最佳的节能控制模式。

2．性能指标

2.1以多点不间断连续测控实时参数为依据的恒压闭环运行控制方式，实际压力信号来自于现场信号，变频器通过调节速度，使实际压力逼近压力设置值，以保证系统的压力恒定。

2.2 避免高压水除磷系统突然泄压和突然增压。

2.3 变频器上下限频率的设定，一定要确保的出水输出压力能达到工艺要求的除磷压力。