大功率水泵的调速应用总结

1　调速系统特性 

东湖泵站所采用的调速装置为串级调速系统，是ABB公司90年代新产品，在技术上有一定先进性。其主要控制部分采用微电脑控制，串级调速系统的功能设置、参数设定、运行数据显示等都集中在一块操作屏上，具有灵活、直观的特性。在对电机的监测和保护方面，它也是采用以微电脑为核心的综合保护仪，从而取代了大量的中间继电器，提高了系统的集成度和可靠性。 

机组在运行时，微电脑动态检测串调系统的各种参数，在显示屏上可以以条状图或数值的方式显示，操作人员可以随时通过按键查看所要的参数。当设备出现故障时，系统自动记录故障信息，故障内容以文字的形式显示在操作屏上，随时可以调用，以协助诊断故障原因。控制系统中还集成有一个六通道记录仪，可以任意选择六个参数与之相连，在液晶显示屏上以曲线的形式实时显示参数的变化情况。当设备发生故障时，通道记录仪可以锁定故障发生前和后一段时间内的信息，通过研究参数变化情况，了解故障发生的原因。 

在整流桥和逆变桥设计方面，ABB采用了可控的整流桥，通过对整流桥和逆变桥可控硅导通时序的控制，确保逆变桥不会通过整流桥短路。消除了整流桥和逆变桥之间可能存在的环流，在两桥之间通常所采用的直流平波电抗器也可以省去，这样可以节省费用、减少安装空间及平波电抗器的功率消耗、逆变桥和逆变变压器的损耗减少，总体效率提高，因为没有电抗器，整个串级调速系统对供电电源的波动不致于太敏感。 

此系统具有三种工作模式，即CASCADE(串调)、BYPASS(旁路)、SCRO(转子短路)。三种工作模式既互相联系，又有区别，三者之间可以平滑切换。串调运行时，当转速达到*低串调速度时，串调系统投入，电机速度可以在*高与*低调速范围内调节；旁路运行时，电机带起动电阻起动，然后起动电阻短接，电机全速运行；转子短路运行时，介于串调和旁路方式之间，在调速范围内时，和串调运行方式相同，当给定值大于*大调速范围时，自动转入旁路运行，串调系统脱开，当给定值在调速范围内时，串调系统又自动投入，机组运行在串调方式。 

2　调速节能效果 

东湖泵站从1994年5月正式投产至今已有5年多，期间工作方式也发生了很大变化，泵站机组设计扬程为37m，1994年刚开始运行时，调速机组正在调试，主要是运行定速机组。调速机组调试完成后，主要运行的是调速机组。初期，由于供水量小，供水点的标高低，所以机组工作在低扬程、大流量状态，此时机组工作效率低，远离高效区。随着供水量的逐步增加，供水压力逐步上升，机组工作扬程由不足20m提高到33m左右，机组效率大大提高。在1995年 12月以前，机组工作压力基本相同，我们从原始报表中整理了调速和定速工作时的每千m3 水耗电量，列为表1。1996年1月至1998年9月之间，工作方式变化较大。从1998年10月以后，工作状态比较稳定，我们选取1998年11月到1999年6月的数据，列为表2。 
　　在表1中，由于调速机组和定速机组同时工作，我们没有区分单机的供水单耗，而只是将调速机组和定速机组分类统计。表2中，１＃～４＃机组为调速机组，５＃和６＃机组为定速机组。其中１＃和２＃工作在调速方式；３＃和４＃部分时间工作在调速方式，部分时间工作在定速方式。因此，在处理表2时，我们主要对比调速和定速之间的关系。 

对表1，数据处理如下： 

节能率＝(89.02－52.82)/89.02×100%＝40.67% 

对表2，数据处理如下： 

１＃和２＃机组的加权平均单耗为93.91(kW·h/103m3)； 

５＃和６＃机组的加权平均单耗为117.58(kW·h/103m3)； 

节能率＝(117.58－93.91)/117.58×100%＝25.21%。 

博洋通过上述数据分析可以看出，当供水扬程偏低，机组没有工作在高效区时，通过调节电机速度，可以改变工作点，使机组效率提高，因而节能效果十分显著，节能率高达40%；当扬程提高以后，机组效率明显提高，机组基本工作在高效区，这时节能率仍然达到25%。可见，调速机组的节能效果非常好。 

3　系统维护经验及问题 

东湖泵站在建设期间，遭受了百年一遇的大洪水，部分设备曾经被水淹没过。在系统投入运行后，发生过许多问题，有些是技术问题，有些是设备问题，有些是因为水淹后处理不彻底而**下来的问题。五年来，设备运行基本正常，所发生的问题逐一得到解决。 

通过五年的运行维护，我们觉得要管理好这套系统，首先要有一支技术过硬的维护保养队伍。1995年9月，２＃机组发生故障，设备运行有时正常，有时发生跳闸，并烧控制保险。单个测试各个元件，均正常；投上直流电后，发现+5V电源不正常。经过分析图纸，逐段测试，*后发现一个比较隐蔽的地方，有一块金属屑搭在电源板的两脚之间，时通时断，**金属屑后设备运行正常。 

在设备运行中，我们发现系统仍存在一些问题： 

(1)系统对雷击比较敏感，尤其是一些电子部件。深圳地处多雷地区，而泵站所在的地方又正好是深圳的雷击区。1995年8月，就发生过一次雷击，３＃机组跳闸，调速控制操作屏模糊，恢复直流电并复位后正常。 

(2)串调系统功率因数比较低，根据我们的原始记录，*低时只有0.65。所以需要加装就地补偿装置和谐波吸收装置，但谐波吸收装置极易发生故障， 在谐波作用下，其低压变压器经常发生烧包现象。 

(3)可控硅元件在工作时会发热，使设备内温度很高。夏天时，深圳地区持续高温，控制柜内温度高达41℃，这对设备的工作是不利的，因此设备的通风问题十分重要。现在，我们将周围的玻璃拆下一部分，基本能保证工作，但在温度太高时，还得通过其他途径来解决。 

为使系统正常运行，除了在技术上要培养一支过硬的队伍，在管理上也要有一套行之有效的方法，加大管理力度。 

(1)对每台设备都要建立档案，并用计算机进行管理，将设备的各种参数定期录入，作为历史数据，以备分析对比使用。每次对设备进行检修、维护、更换元件后，及时在档案中予以反映，做到胸有成竹。 

(2)定期清扫碳刷，用吸尘器吸取碳粉，检查碳刷磨损量及压力是否均衡，测量碳刷长度，当其长度小于规定值时，要及时更换。 

(3)定期清洗可控硅柜的过滤网，过滤网堵塞可能引起可控硅元件散热**，从而导致可控硅烧毁。 

ABB串调系统在我站运行五年多，基本正常。系统在技术上具有一定的先进性，在运行管理上比较方便，其节能效果也是比较明显的，达到了预期的目标。 
作者:上海华通集团博洋水泵厂技术中心！