1.引言

大冶特钢水厂担负着公司家属区的供水任务，日供水 30 万吨，供水泵房配备了六台水泵机组，其中 1# 、 2#、3#、4#机组为550KW/6KV，5#、6#机组为300KW/6KV。改造前水泵全部定速运行，由于日夜供水流量变化较大，经常需要倒开大小泵，来满足供水的需要，由于水泵频繁启停带来的冲击，引起电机、水泵和阀门故障率增加，维修费用增大，另外也导致水压经常波动，时常出现爆管等现象。为了稳定供水压力，提高供水能力，提升供水自动化水平，节约能源，降低供水成本，大冶特钢公司水厂决定采用变频器对水泵进行调速改造。

大冶特钢公司水厂经多方调研，认为高压变频器采用高 -低方案 、 高 -低-高方案技术落后，谐波大，效率低，决定采用高-高方式进行改造，而高-高方式又可分为三电平、器件直接串联及功率单元串联等方式。目前，功率单元串联方式技术最成熟，产品运行可靠。水厂又经多方比较性价比，决定选用我公司生产的风光牌JD-BP37型高压变频器对1#、2# 水泵机组作调速改造。风光牌 JD-BP37 型 高压变频器为直接 高 -高、电压源型变频器，采用功率单元串联方式，谐波少，功率因数高，适用于普通电机，性能优越，适合中国国情。

2. 水厂设备概况

大冶特钢公司水厂决定 1#、2#机组采用变频调速改造，采用一带二的形式，即高压变频器拖动1#、2#机组任一台，当其中一台机组检修时，拖动另外一台机组运行。设备现场情况如图1示。1#、2#机组为同型号机组，其中1#机组电机和水泵的主要参数如下：

1)水泵

型号 20SH-9

额定流量 2016m 3 /h

额定扬程 59m

额定轴功率 390KW

额定效率 83%

额定转速 970rpm

2) 电机

型号 JS158-6

额定功率 550KW

额定电压 6KV

额定电流 64A

额定功率因数 0.89

额定转速 985rpm

图 1设备现场情况图

3.风光牌JD-BP37-560F高压变频器的功能介绍

　　大冶特钢公司水厂决定选用我公司生产的风光牌JD-BP37-560F高压变频器对1#、2# 水泵机组作调速改造。

3.1JD-BP37-560F高压 变频器的主要性能指标 :

变频器功率 560KW

额定输出电流 80A

输入频率 45HZ 到 55HZ

额定输入电压 6KV

允许电压波动 ± 20%

输入功率因数 ≥ 0 . 98

输出电压范围 0 ~6KV

变频器效率 ≥ 96%

输出频率范围 0~50HZ

过载能力 100% 连续 160% 连续 1min 220% 允许 1 . 5S

3.2 JD-BP37-560F 高压变频器主要技术性能

3.2.1 高——高电压源型变频器，直接 6KV 输入，直接 6KV 输出，无须任何输出变压器或滤波器，适配于普通高压电动机，对电机、电缆绝缘无损害。

3.2.2 输入功率因数高，电流谐波小，无须功率因数补偿、谐波抑制装置。

3.2.3 单元电路模块化设计，维护简单，互换性好。

3.2.4 输出阶梯正弦 PWM 波形。

3.2.5 高压主回路与控制器之间为光纤连接，强弱电隔离，安全可靠。

3.2.6 完善的故障检测，精确的故障保护及准确的定位显示和报警。

3.2.7 内置 PLC ，易于改变控制逻辑关系，可灵活选择现场控制 / 远程控制，适应现场多变需求。

3.2.8 采用载波移相控制技术，大大抑制了输出电压的谐波成分，保证输出波形是完美正弦波。

3.2.9 控制电源与高压电相互独立，无高压可以检测变频器输出，便于现场调试以及培训操作人员，便于维护。

3.2.10 采用准优化 SPWM 调制技术，电压利用率高。

3.2.11 功率单元经 24 小时高温老化、 150 ％负载试验，可靠性高。

3.2.12 中文 Windows 操作界面，彩色液晶触摸屏操作。主界面如图 2 示。用户操作监控系统界面十分友好和完善，系统包括上位机（商用 PC 机）、下位机（工控机）、单片机。其中单片机给用户提供一个 4 位 LED 数码显示屏和一个 12 键的小键盘操作平台，可对变频器进行全部操作，包括参数设置和各种运行指令。工控机用触摸屏和通用键盘给用户提供操作平台，其功能更齐全，包括参数设定、功能设定、运行操作、运行数据打印、故障查询等等。上位机（商用 PC 机）放在总控室，可对多台变频器进行遥测、遥控。若只有一台变频器，上位机可省，或让客户自定。

图 2 主界面图

3.2.13 可接收和输出多路工业标准信号。

3.2.14 可打印输出运行报表 。

　　变频器除了以上基本功能以外 , 还具有如下特殊功能 :

(1).阀门真空度检测。

　　变频器在启动水泵以前 ,会自动判断真空度的值,如果没有真空度或没有达到要求,变频器会提供报警信号,并拒绝启动水泵。

(2)配置工频旁路。

　　变频提供手动旁路开关 , 使水泵机组既可变频运行 , 又可工频运行 。

(3)电机温度自主控制。

　　变频器对电机温度进行检测 , 并在变频器主界面显示电机温度 。当 电机温度过高时 , 变频器会提供报警信号 。

(4)具有“本地”及“远程”两种工作方式。

　　根据用户的需要,既可以在变频器旁开停操作及调节参数,也可在远程的控制室通过微机对水泵进行控制。

(5)具有阀门联动功能。

　　在开泵和停泵的过程中 , 值班人员无需再对 阀门进行任何操作 ,减轻了工人的劳动强度,实现开停泵的全部自动化。

(6)具有远程拨号监控功能。

　　公司领导需要了解变频器现场运行情况 , 只需在终端微机安装远程拨号软件 , 在需要时拨通专线电话 , 即可看到变频器现场运行情况 。

4 . 改造方案

　　2004 年 8 月 , 山东新风光电子科技发展有限公司和大 冶特钢公司水厂签定变频器购货合同 ,2004年10月,变频器正式投入运行,调试一次成功,并完成变频器验收工作。改造线路如图3示:

图 3改造线路图

　　图3中，KA0 变频器高压开关 ；KA1 、KA2 原1#和2#泵高压开关 ；KY1 ~ KY4 手动隔离开关 ；M1 1# 水泵电机 ；M2 2# 水泵电机 。

　　KY2 不能和 KY1 或 KY3 同时合闸 ,KY3 不能和 KY4 或 KY2 同时合闸 。 KY2 合闸 ,KY1 分断时 ,1# 水泵可以变频运行 , 这是 KY3 需分断 ,KY4 可以分断 , 也可以合闸 ; 如果 KY4 合闸 ,KA2 闭合 ,2# 水泵可工频运行 。
KY3 合闸 ,KY4 分断时 ,2# 水泵变频运行 , 这时 KY2 需分断 ,KY1 可以分断 , 也可以合闸 , 如果 KY1 合闸 ,KA1 闭合 ,1# 水泵可工频运行 。

5 . 变频器运行情况

从变频器投入运行近 9 个月的时间看 , 用户完全达到了变频改造的目的 , 使用变频器后有以下优点 :

(1) 操作简便,易于观察。

变频器运行时的所有数据及运行状态在上位机显示屏都可显示 ,如运行频率,输入电压,输入电流,输出电压,输出电流,开闭环,压力值等。上位机显示屏操作简单明了，观察方便。

(2)电机及水泵机组运行平稳,温升正常。

采用变频器拖动的 1#、2#机组,电机为沈阳电机厂于1986年6月出厂的普通三相异步电动机,水泵为沈阳水泵厂于1987年8月出厂的离心式清水泵。在水泵机组的整个调速范围内,电机和水泵都平稳运行,没有出现异常振动和噪音,电机及水泵的温升也在正常范围之内,且变频器为软启动,启动电流小,对机组的机械冲击也大幅度减小。

(3)变频器运行稳定,性能良好。

风光牌 JD-BP37-560F高压变频器投入运行以来,运行稳定,转速调节平滑可靠,电压和电流正常,没有出现异常现象。

(4)减轻了值班人员的劳动强度。

由于变频器具有阀门联动功能 ,随着供水水量的变化, 值班人员在值班时通过微机远程监控系统进行操作,不再需要频繁地开停大小泵及阀门,工作量大大减小。

(5)恒压控制。

采用压力恒压控制 ,用户只需根据实际供水需要设定所需压力，变频器自动恒压运行，压力设定方便，精确稳定，保证管网稳定运行，提高了供水质量。

(6)降低了维护费用。

由于变频器对电机实现软启动，启动电流小，对水泵机组没有任何机械冲击，相应地延长了水泵、电机及阀门的使用寿命，大大降低了维护工作量和维护成本。

(7)节电效果明显。

在大冶特钢公司水厂，目前采用多台水泵并联供水方式，由于日夜供水量变化大，水厂一般采用开停大小泵的方式进行调节，而不采用阀门调节，尽管如此，还存在一定的能源浪费现象。水厂改造前一般采用一到两台水泵工频并网向市区供水。用这种供水方式运行的 2004年9月，千吨水耗电指标为143.6度，采用了变频器改造后，2004年10月，千吨水耗电指标为129.6度，综合电耗指标下降了10%左右。经过测算，不到两年即可收回成本。

6 .结束语

从现场运行情况来看，山东新风光电子科技发展有限公司生产的 JD-BP37-560F 高压变频器性能优越，运行可靠。不仅可以在新上自来水项目采用，也特别适合于旧设备中改造。在水厂应用变频调速技术，不仅提高了供水质量 、 供水能力，而且降低了供水成本 。 风光牌 JD-BP37-560F 高压变频器在大 冶特钢公司水厂的成功运行，证明了其在水泵调速应用中具有无可比拟的优越性。