王  勇

水廠(chǎng)取水泵房是揚子石化公司的重要生產(chǎn)崗位，共有6臺中壓（6kV）取水泵，負責全公司生產(chǎn)和生活用水的取水任務(wù)。因此該裝置的運行狀況直接關(guān)系到整個(gè)揚子石化公司生產(chǎn)能否正常安全運行。
1  A-B變頻器的概況
(1)  特點(diǎn)
美國羅克韋爾自動(dòng)化Power Flex-7000系列變頻器，使用6.5kV最先進(jìn)的中壓大功率器件SGCT（對稱(chēng)門(mén)極換流晶閘管），可阻斷雙方向的電壓，門(mén)驅動(dòng)集成，開(kāi)關(guān)頻率高，雙面冷卻。用它組成的變頻器，逆變開(kāi)關(guān)數量比其它任何中壓變頻技術(shù)的器件數量都少。功率結構為無(wú)熔斷器，可能量回饋，具有電流抑制電抗器?？赏ㄟ^(guò)對控制SGCT的PWM模式的優(yōu)化，將器件的導通和開(kāi)關(guān)損耗降至最低。
Power Flex-7000系列變頻器適用2～6kV輸出電壓。系統結構簡(jiǎn)單，可靠性高，輸入波形好。按功率大小不同有6脈沖、18脈沖及PWM整流器三種型式的變頻器。
采用18脈沖整流的變頻器主電路如圖1所示。
 

圖1  變頻器主電路

(2)  主要技術(shù)指標（參見(jiàn)表1）

表1

2  原工藝控制概況和新控制要求
(1)  原工藝控制概況
取水泵房6臺取水泵將吸水井內經(jīng)自流管導入的長(cháng)江水送至供水車(chē)間，經(jīng)反應、沉淀、過(guò)濾、消毒等工藝處理后到清水池，再由工業(yè)水泵房、生活水泵房為用戶(hù)供水。在多年的運行中，發(fā)現有以下問(wèn)題制約著(zhù)生產(chǎn)的安穩運行：
①  隨季節的不同，用水量亦不同，加之公司各裝置用水量有高峰和低谷之分，使取供水量難以控制；
②  操作人員需要頻繁增減泵的運行臺數或者通過(guò)調節閥門(mén)來(lái)保持水量的平衡，大大增加了操作人員的勞動(dòng)強度；
③  頻繁的開(kāi)啟水泵，增加了電機、泵的機械沖擊，縮短了它們的檢修周期和使用壽命。
(2)  新控制要求
為解決上述問(wèn)題，達到優(yōu)化工藝控制、節能降耗、穩定生產(chǎn)的目的，決定對取水泵進(jìn)行變頻調速改造，并提出如下幾點(diǎn)要求：
①  ④改造所用的變頻器必須是國際先進(jìn)技術(shù)、名牌產(chǎn)品；
②  改造后變頻泵的操作應滿(mǎn)足原崗位操作規程；
③  改造后在一定范圍內實(shí)現取水量的平穩調節；
④  在原有配電系統的基礎上進(jìn)行改造。

3  變頻系統的配制和控制的實(shí)現
(1)  配制
在110#～160#6臺泵中，根據工藝要求，選擇150#取水泵進(jìn)行變頻調速改造。
選用Power Flex-7000系列，18脈沖整流變頻器來(lái)控制150#取水泵的變頻調速運轉，利用原150#泵電機斷路器作為變頻器的輸入保護。變頻器放置在專(zhuān)用變頻器室。電氣單線(xiàn)圖見(jiàn)圖2。
 

圖2 電氣單線(xiàn)圖

(2)  控制的實(shí)現
由于改造利用原150#泵電機斷路器作為變頻器的輸入保護，操作上存在著(zhù)一個(gè)對象兩個(gè)控制條件。為了滿(mǎn)足原泵房崗位操作程序，并減少改造的投資，用取水泵房已有監控系統PLC來(lái)實(shí)現變頻器和斷路器的邏輯控制、實(shí)現變頻器的轉速給定。電氣控制框圖見(jiàn)圖3。
 

圖3  電氣控制框圖

控制方式分為：① 機旁就地開(kāi)、?？刂?；② 控制室微機上開(kāi)、?？刂?。兩種控制方式通過(guò)控制室儀表屏上轉換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。轉速給定也分為兩種方式：① 根據供水車(chē)間清水池液位的高低變化，通過(guò)儀表液位儀取樣至PLC，實(shí)現150#變頻泵的閉環(huán)調速控制；② 根據調度指示，手動(dòng)給定指令至PLC，實(shí)現150#變頻泵分檔步進(jìn)、循環(huán)調速控制。

 圖4  控制功能邏輯圖

控制功能邏輯圖見(jiàn)圖4。主要工作原理：在操作前，給上變頻器的控制電源，變頻器進(jìn)行自檢。運行操作：首先通過(guò)“遙控/手動(dòng)”轉換開(kāi)關(guān)，選擇機旁操作或微機上操作。按開(kāi)泵按鈕―合6kV斷路器―給變頻器啟動(dòng)指令―變頻器啟動(dòng)（變頻器必須在完成自檢并確認無(wú)誤后，否則無(wú)效）―水泵電機運轉。停止操作：按停泵按鈕―停變頻器―變頻器退出運行狀態(tài)后―分斷路器。
4  結語(yǔ)
該系統經(jīng)過(guò)安裝調試已于2002年投入運行，不僅解決了原系統存在的問(wèn)題，大大優(yōu)化了工藝控制，而且節電效果顯著(zhù)，節電率達40%以上，預計一年既可收回投資成本。
另外，由于采用變頻調速技術(shù)，電機和水泵的轉速下降，軸承等機械部件磨損降低，泵端密封系統不易損壞，延長(cháng)了機、泵的檢修周期，節省了檢修費用；而減少開(kāi)、停泵的次數，減少了電機、泵的機械和電流沖擊，延長(cháng)了設備的使用壽命。