一个流程企业采用变频调速技术,既是电气传动问题,也是一个综合的自动化网络监控的问题。过去设计时,对电气的机械安全问题比较重视,但对网络监控系统的功能安全问题考虑的不够。一个流程企业的调速装置是最为重要的现场启动设备,它本身的功能安全与否与系统的安全运转有直接的关系,网络监控系统的功能安全好坏也直接影响到调速装置的正常运行。变频调速技术是一个多专业跨行业的高科技综合体,与数字采集、数据信息传输、监控组态软件、现代的先进控制技术、仪器仪表測控系统、电子技术、电气传动技术、流体技术、嵌入式技术、虚似技术、微细的精加工技术、网络技术、功能安全技术等多领域的高精尖科学技术紧密相联。下面,就采用变频调速技术和网络监控系统的功能安全中必须解决的几个主要问题,进行探讨,希望同仁志士共同研讨这两大主题的破解之道。
1 节能降耗是水工业建设的永恒主题
节能降耗是水工业建设的永恒主题,是我们必须坚决执行的基本国策。用实例来论证我的观点。
1.1 北京水源九厂大型静水配水处理厂站变频调速的实例介绍
北京水源九厂的送水泵房有4套西门子的变频调速装置,第三期又上了2套罗宾康的电压源型变频调速装置。现在6台2500kW的调速水泵机组同时并联运转。日供水量为150万m3/d,占了北京总供水量的2/3之多,其节能降耗的成果非常显著 。顺便提一下,与水泵机组一一对应的变频器只是提供不同速度下的电能量而已。
从上世纪80年代开始,水工业市场真正步入了变频调速时代。如北京水源九厂、 深圳梅林水厂、深圳东湖泵站、北京第八水厂、长春第二水厂,上海原水公司,上海、广州、重庆、成都、长春、武汉、昆明、石家庄、大庆油田、厦门、福州、东莞、天津、苏州、沈阳、哈尔滨、西安自来水公司等几百个大中小型水厂的配水泵房都选用了变频调速装置。水泵电机单机容量从200kW到3000kW,采用了大容量的变频调速装置约2000台以上。200kW以下容量选用变频调速装置的就更多了。
1.2 引英入连大型水源取水泵站变频调速的实例介绍
东北市政设计院设计的供水工程水源泵站,2001年正式投产,其供水能力为66万m3/d,共5台2800kW的卧式离心水泵,变速电机电压为3kV,其中4台水泵机组选用Simovert MV电压源型变频器,采用三电平的磁场定向式矢量控制技术,逆变侧采用了大功率全控器件高压IGBT元件,因为IGBT元件的开通和关断过程都是连续可控的,无需附加其它电路,就能实现dv/dt控制,减小了电机和变压器上的dv/dt。由于采用了KTY84器件,可在线地得到高精度的转矩控制,Simovert MV是一种可靠性较高的变频器,4年来一直运转良好,其节电效果非常明显:每年节电452万kW.h,按0.6元/kW.h计算,则每年均能省电费536万元。而取水泵站的全部调速装置投资为800万元,不到2年,就收回了基建投资。
1.3 南水北调各输水泵站工程变频调速的大量选用
·北京市田村山水厂和石化供水取水泵站改扩建工程均为南水北调工程的的重要配套项目之一,6kv中压水泵机组均选用西门子电压源型的高效变频器,根据用户的实际需要,进行在线的变速监控。其他各输水泵站都选用西门子等公司的变频器作为节能降耗的主要措施。
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