鲁抗集团循环水泵高压变频改造纪实
Lukang Group Circulating Pump High Voltage Frequency Transformation of the Documentary

山东鲁抗医药股份有限公司  吴  彬
山东新风光电子科技发展有限公司  胡令芝 郭金星
Wu Bin   Hu Lingzhi Guo Jinxing

摘   要：本文介绍了高压变频器在鲁抗医药集团循环水泵机组中的应用情况，通过对水泵变频改造方案的介绍及改造后节能效果的比较分析，表明医药企业循环水泵机组变频改造节能效果显著，具有较高的经济效益。
关键词：高压变频器  水泵  节能
Abstract: This paper introduces high voltage inverter in Lukang Pharmaceutical Group in the circulating water pump applications. Through the pump in rehabilitation programs after the introduction and transformation of energy saving effect of the comparative analysis show that the pharmaceutical plant circulating water pump frequency transformation of energy-saving effect is remarkable, higher economic efficiency.
Key words: High voltage inverter   Pump   Energy-saving

1前言
    山东鲁抗医药股份有限公司是我国大型的综合化学制药企业，国家重要的抗生素生产基地。鲁抗医药A股（600789）股票于1997年2月在上海证券交易所挂牌上市。总资产25亿元，员工5700多人，各类专业技术人员占30％。鲁抗目前拥有年产各类抗生素原料药12000吨、粉针20亿支、片剂70亿片、胶囊30亿粒的生产能力，主要产品有人用药、动植物药等500余个品种。鲁抗医药已通过ISO14001认证、ISO9001认证、OSHMS认证，药品生产车间全部通过国家GMP认证，其生产过程严格按照GMP标准组织运行。
    “鲁抗牌”是中国驰名商标，被山东省列为重点培植的国际知名品牌，被商务部确定为：“重点培育和发展的中国出口名牌”，被中国医药质量管理协会授予“药品质量诚信建设示范企业”。鲁抗品牌响誉全国，鲁抗产品畅销国内外，远销40多个国家和地区，年出口创汇5000万美元。  
    股份公司在生产过程中需对空气压缩机、制冷机组等设备进行降温，因此公司配有循环水站。用于降温的循环水泵在改造前始终处于最大转速下运行，但下游用户的用水量是变化的，这样就造成供需不匹配，出现过剩供应、能源浪费的现象。
2改造前设备运行情况
    股份公司循环水站共有6台水泵对外供循环水，为保证药品生产的连续性，保持循环水的供应压力的稳定对设备的运行有着重要的意义，通常情况下，循环水的供应压力不低于0.3Mpa。以下为现场设备参数表1：

其中1-4#水泵为10kV高压电机拖动，5-6#水泵为380V低压电机拖动。5#、6#循环水泵，作为两外4台10kV水泵辅助。在实际供应中，冬季运行1#水泵以及2-4#水泵中的一台，夏季运行2#-4#水泵其中的两台，另外5#、6#水泵辅助运行。由于气候以及昼夜温差的影响，用户的循环水使用量变化较大，而受无法调速的制约，水泵运行方式调整范围相对较小。比如在季节交替时，为保证供应压力平稳，运行1#水泵以及2-4#水泵中的一台不够， 运行2#-4#水泵其中的两台又需要泄压，造成无谓的浪费。在保证供应压力的同时减少循环水浪费、节约电耗即改造的要求。循环水泵现场设备如图1所示。

图1 循环水泵现场设备

针对上述情况，公司领导决定对循环水泵进行变频改造，在节约成本的策略前提下，考虑到国产高压变频器设备水平已接近国际水平，能满足现场工艺运行要求，进行性价比比较，通过公开招标，采用山东新风光电子科技发展有限公司生产的风光牌JD-BP38-560F型高压变频调速器对循环水泵进行改造，改造取得了成功。
3变速变流量的节能原理
    根据水泵的压力-流量特性曲线按照工艺要求实现变速变流量控制，是节电的有效方法。从理论上讲，泵类具有以下特点：
Q2/Q1=N2/N1；
H2/H1=（N2/N1）2；
P2/P2=（N2/N1）3。
其中Q为流量，H为扬程，P为功率，N为转速。
    Q1、H1、P1—水泵在N1转速时的风量、扬程、功率。
    Q2、H2、P2—水泵在N2转速时相似工况下的风量、扬程、功率。
因此理论上采用转速控制，当流量减小时，所需功率近似按流量的3次方大幅度下降。
假如转速降低一半，即：N2/N1=1/2，则P2/P1=1/8，可见降低转速能大大降低轴功率达到节能的目的。当转速由N1降为N2时，水泵的额定工作参数Q、H、P都降低了。但从效率曲线л-Q看，Q2与Q1点的效率值基本是一样的。也就是说当转速降低时，额定工作参数相应降低，但效率不会降低，有时甚至会提高。因此在满足操作要求的前提下，水泵仍能在同样甚至更高的效率下工作。
降低了转速，流量就不再用关小阀门来控制，阀门始终处于全开状态，避免了由于关小阀门引起的损耗，也就避免了总效率的下降，确保了能源的充分利用。
当采用变频调速时，50Hz满载时功率因数为接近1，工作电流比电机额定电流值要低许多，这是由于变频装置的内滤波电容产生的改善功率因数的作用，可以为电网节约容量20%左右。
4循环水泵高压变频改造方案介绍
公司拟对4#循环水泵进行变频改造，以下表2是该循环水泵的参数：
4.1  4#高压循环水泵：

图4 人机界面运行界面

5 现场设备改造测试节能效果
循环水泵变频节电改造后，2010年3月26日，正式投入生产，至今运行正常。经过厂能源利用监测中心测试，系统达到了预期的效果：实施变频改造后，循环水泵用电量有明显下降，设备实现了软起动，改善了设备的运行工况，极大地减轻了设备起动时对供配电系统的冲击。改造前后的实际测量数据对比结果如下：

5.1下表4为循环水站有关数据统计表：

注：上述数据为4台水泵总耗电量及4台水泵的总供应量。
由以上统计数据的计算分析可以看出，采用变频调速运行后，仅节电每年带来的经济效益十分明显。
5.2附加收益
    另外循环水泵变频节电改造后，具有软启动、软停止；提高了机组水泵的运行效率；现场噪音大大降低，有效改善现场的运行环境，运行人员反映良好；便于实现厂循环水泵机组控制系统自动化管理。
经过改造这个变频系统就相当于一个自动调节阀，用多少，供多少，实现供需平衡，节约能源。作为年销售收入过10亿元的医药生产企业，一直以来，“动力成本”占据鲁抗生产成本的近30%，打造低碳高效的“动力系统”成为企业提升市场竞争力的“内生动力”。
6结束语
    经过国内变频器厂家的不断努力，国内变频器产品水平已达到国际同类产品先进技术水平，国内变频器产品以其性能良好，良好的本地化服务，性价比高，广泛应用于各行各业，并且节能效果显著，能短期内为用户收回投资。随着国家目前对节能减排工作力度空前加大，变频调速技术发展前景十分广阔，已迎来历史黄金发展时期。
参考文献
山东新风光电子使用手册[Z] 山东新风光电子科技发展有限公司。

作者简介：
吴彬 男 电气工程师，现供职于山东鲁抗医药股份有限公司从事电气管理工作。
胡灵芝 男 技术支持工程师，供职于山东新风光电子科技发展有限公司从事技术支持工作。