高压变频器与螺杆泵的结合课件.ppt
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1、变频调速技术的应用变频调速技术的应用1、变频器的基本常识2、变频器调速节电原理3、高压变频器在我公司的应用4、变频器运行、维护注意事项5、其它有效节电措施1、变频器的基本常识、变频器的基本常识 1.1 什么是变频器什么是变频器 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。可分为交交变频器、交直交变频器。交交变频器交交变频器可直接把交流电变成频率和电压都可变的交流电;交交直直交变频器交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电,再经过逆变器把直流电变成频率和电压都可变的交流电。1变频器的基本常识 变频器是由主回路主回路和控制回路控制回路两大部分组成的。主回路由整流
2、器、滤波器和逆变器三个主要部分组成。控制回路则由单片机、驱动电路和光电隔离电路组成。1.2 变频器的组成变频器的组成 1变频器的基本常识 整流器整流器逆变器逆变器电动机直流环节直流环节滤波器滤波器控制电路ACDCAC 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。随着电力电子器件电力电子器件【从SCR(晶闸管)发展到今天的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)】、电力变电力变换技术换技术的不断发展和脉宽调制变压变频调速理论脉宽调制变压变频调速理论(PWMVVVF)的成熟,从20世纪80年代后半期开始,美、日、德等发达国家的变频器已开始投入市场。1.3 变频技术的发展过程变频技术的发展过程1变频器的基本常
3、识 变频器控制系统发展经历三个阶段变频器控制系统发展经历三个阶段:第一阶段:八十年代初根据日本学者提出的电压空间矢量理论研制的变频器,典型机种如1989年前后进入中国的FUJI(富士)G5、G7系列等。第二阶段:根据德国人提出的矢量控制理论研制的变频器,如西门子开发了6SE70通用型系列。第三阶段:根据直接转矩控制理论(Direct Torque Control简称DTC)研制的变频器,主要代表ABB公司的ACS400、ACS600系列。1.3 变频技术的发展过程变频技术的发展过程1变频器的基本常识 当前,电机是我国主要的工业耗电设备,据统计,我国电机的总装机容量超过4亿千瓦,年耗电量达到60
4、00亿千瓦时以上,约占工业耗电量的80%。在发达国家,变频器在电机投用的普及率已达到80%,而我国普及率不到30%。从应用领域来说已覆盖风机、水泵、注塑机、空压机、空调、纺织机等各种交流电机设备。我公司从九十年代中期开始推广低压变频器,目前几乎所有的运行中的低压电机拖动的输油泵目前几乎所有的运行中的低压电机拖动的输油泵等都配备变频器。等都配备变频器。1.4 变频器市场容量变频器市场容量1变频器的基本常识 1.5 变频调速的原理变频调速的原理三相异步电动机转速为:n =n0(1-s)其中:n0=60 f/p,为同步转速因此 n =60 f(1-s)/p1变频器的基本常识 1.5 变频调速的原理变
5、频调速的原理1变频器的基本常识 改变电机的极对数(p)改变电机的转差率(s)转子串电阻调速 转子串级调速改变电机供电频率(f),即变频调速n =60 f(1-s)/p1.5 变频调速的原理变频调速的原理1变频器的基本常识 根据三相异步电动机公式:E=4.44 f1 K N f1 -电机频率。N-每相绕组匝数 -电机气隙磁通 K-与绕组有关的常数=E/(4.44KNf1)=K(E/f1)K(U/f1)V V V F控制Uff0un恒转矩恒功率 变频调速主要有如下一些优点:1、调速范围宽,可使异步电动机0-100%无级调速(加减速时间可调);2、启动电流小,而启动转矩大;3、启动平滑,消除机械的冲
6、击力,保护机械设备;4、对电机具有保护功能,降低电机的维修费用;5、在合适条件下具有显著的节电效果。1.6 变频调速的优点变频调速的优点1变频器的基本常识 1.7 常用低压变频器功能简介常用低压变频器功能简介1变频器的基本常识 过流保护 过压保护 欠压保护 过热保护 输出接地保护 输出短路保护 输入缺相保护(3)I/O 端子短路保护 电机过载保护 输出过载保护 堵转保护 欠载保护完善的保护特性(自身保护和负载保护):完善的保护特性(自身保护和负载保护):1.7 常用低压变频器功能简介常用低压变频器功能简介1变频器的基本常识 基本接线:动力接线控制接线 1.7 常用低压变频器功能简介常用低压变频
7、器功能简介1变频器的基本常识 报警和故障:F1 OVERCURRENTF3 OVERTEMP 变频器虽为静止装置,但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件,如果对它们进行定期的维护、更新,可以有10年以上年以上的寿命。1.8 变频器的寿命变频器的寿命1变频器的基本常识 2、变频器调速节电原理、变频器调速节电原理变频器是节电产品,但变频器本身不节电,变频器是节电产品,但变频器本身不节电,相反,它本身也耗电,它的作用是改变电机相反,它本身也耗电,它的作用是改变电机的转速;的转速;变频器节电的效果完全取决于变频器节电的效果完全取决于电机负载电机负载的的工况条件有调节转速节电的需要。工况条件有调节转
8、速节电的需要。两点说明:两点说明:2.1 离心泵的特性离心泵的特性管路特性曲线R离心泵特性曲线H-QHQ2、变频器调速节电原理0管路特性曲线管路特性曲线 RR管路特性曲线管路特性曲线 R R 离心泵离心泵H-QH-Q曲线曲线减量操作(减量操作(Q1Q2):):出口出口阀门调节阀门调节时泵工作点的变化:时泵工作点的变化:2、变频器调速节电原理0管路特性曲线管路特性曲线 R R离心泵H-Q曲线n2n1减量操作(减量操作(Q1Q2):):调速调节调速调节时泵工作点的变化:时泵工作点的变化:2、变频器调速节电原理0阀门、速度调节能耗比较阀门、速度调节能耗比较管路特性曲线管路特性曲线 R R管路特性曲线
9、管路特性曲线 R RbacH Hbn1n2离心泵H-Q曲线2、变频器调速节电原理0 根据离心泵轴功率公式:根据离心泵轴功率公式:P=k Q H/式中:P泵工况点的轴功率,kW Q工况点的流量,m3/s H工况点的扬程,m 介质密度 kg/m3 工况点的泵效率,得出泵运行在b、c点的轴功率和损耗功率P:P=Pb -Pc kQ2(Hb-Hc)/2、变频器调速节电原理2.2 容积式泵的特性容积式泵的特性H容积泵特性曲线H-Q管路特性曲线RQn1n22、变频器调速节电原理3.1 必要性必要性 长距离管道的输油、输气主要采用功率较大的输油泵和天然气压缩机。拖动这些油泵及压缩机的原动力就是高压电动机。公司
10、现有27台6kV高压电动机,单机功率都在450kW以上,这些大中型转动设备用电量曾占公司总用电量的80以上,目前是60%左右。3、高压变频器在我公司的应用、高压变频器在我公司的应用 多数情况下,随着采油厂原油产量、油品参数、管道状况、用户需求量等多种因素的变化,输油量计划要经常进行调整,各泵站工艺参数(压力、流量、温度等)也要随着变化。目前,我们所采用的是输油泵并联输送方式,在长输管线泵站设计选取输油泵参数时,要考虑在极端情况、越站输送等多种特殊环境下的管道输送安全和输油泵的输送能力,输油输油泵参数泵参数(额定扬程、流量)选取往往偏大额定扬程、流量)选取往往偏大,有时与多数时间内实际运行参数相
11、差很大。()3.1 必要性必要性3、高压变频器在我公司的应用 在恒转速电机拖动下,传统的离心式输油泵只能调节出口阀门,通过改变管路特性来调节泵的外输流量和压力。一方面,由于阀门的严重节流(或回流)作用,会增大系统的无用做功;另一方面,工况的改变经常使输油泵工作点偏离高效区,降低泵的运行效率。两种情况都会浪费大量的电能 3.1 必要性必要性3、高压变频器在我公司的应用 结论3.1 必要性必要性 输油泵调速3、高压变频器在我公司的应用 困难:3.2 调速的手段调速的手段高电压大功率3、高压变频器在我公司的应用调速技术:高压变频器;高压内反馈串级调速电机;液力耦合;3.2 调速的手段调速的手段3、高
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