國(guó)產(chǎn)變頻器加裝轉(zhuǎn)換柜實(shí)現(xiàn)一拖二

1 概述

惠州市惠陽(yáng)區(qū)自來(lái)水發(fā)展總公司某水廠使用3 臺(tái)芬蘭ABB 公司生產(chǎn)的SAMI1370F690 型變頻器控制3 套水泵機(jī)組調(diào)速供水，變頻器容量為1 370 kV·A，電壓690 V;所調(diào)速的電動(dòng)機(jī)(ABB公司生產(chǎn))容量為1 150 kW，電壓690 V。該變頻器自1999 年1 月投入運(yùn)行以來(lái)，既為惠陽(yáng)生產(chǎn)和生活安全用水提供了有力保障，又為水廠降低電力能源消耗作出了顯著的貢獻(xiàn)。但是，該變頻器運(yùn)行多年也發(fā)生過(guò)一些故障，原進(jìn)口的主元件和控制電路板配件已基本更換完畢。由于該類型號(hào)進(jìn)口變頻器為上世紀(jì)90 年代初產(chǎn)品，現(xiàn)在早已被制造商更新?lián)Q代，當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，因維修配件短缺往往難以及時(shí)修復(fù)，而送到生產(chǎn)廠家維修，一是所需時(shí)間較長(zhǎng)，二是價(jià)格昂貴，三是該型號(hào)變頻器早已不生產(chǎn)，所以許多配件無(wú)貨供應(yīng)。因此，變頻器故障是影響送水泵房變頻機(jī)組供水的主要原因之一，故必須對(duì)其進(jìn)行更換。

2 更換變頻器方案的選擇

針對(duì)上述問(wèn)題，為了保證送水泵房可靠供水，我公司專業(yè)技術(shù)人員提出了五種解決方案。

方案一是在保持原有進(jìn)口變頻器所配套的變壓器、電動(dòng)機(jī)、電力電纜和水泵的基礎(chǔ)上，僅用國(guó)產(chǎn)的變頻器替代進(jìn)口變頻器。目前國(guó)產(chǎn)的大容量低壓變頻器在技術(shù)上已接近世界先進(jìn)水平，具有主元件模塊化、工作可靠性較高、保養(yǎng)維護(hù)方便、維修費(fèi)少、造價(jià)低等特點(diǎn)。

方案二是在方案一的基礎(chǔ)上，在2 臺(tái)變頻器之間加裝轉(zhuǎn)換柜，利用2 臺(tái)變頻器之間的任1 臺(tái)變頻器拖動(dòng)2 臺(tái)水泵機(jī)組的電動(dòng)機(jī)。該方案除具有方案一的特點(diǎn)以外另具備較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)靈活性，當(dāng)1臺(tái)變頻器或水泵機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，只要啟動(dòng)轉(zhuǎn)換柜和另1 臺(tái)變頻器就可及時(shí)恢復(fù)供水。

方案三是對(duì)原有進(jìn)口變頻器所配套的設(shè)備進(jìn)行較大更改，取消變壓器，將原690 V 的電動(dòng)機(jī)、電力電纜更換成10 kV 的電動(dòng)機(jī)、電力電纜，更換水泵與電動(dòng)機(jī)的軸連器，應(yīng)用國(guó)產(chǎn)的10 kV 變頻器替代進(jìn)口的690 V 變頻器。目前國(guó)產(chǎn)的高壓大容量變頻器在技術(shù)上已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，具有電流小、主元件模塊化、可靠性高、維護(hù)方便、造價(jià)比進(jìn)口低等特點(diǎn)。

方案四是在3 臺(tái)變頻器機(jī)組的基礎(chǔ)上增加1套定速水泵機(jī)組。

方案五是在保持原有進(jìn)口變頻器所配套的變壓器、電動(dòng)機(jī)、電力電纜和水泵的基礎(chǔ)上，用進(jìn)口同規(guī)格的變頻器進(jìn)行替換。

上述五種方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較如表1所列。

針對(duì)上述五種方案，通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，決定選擇方案二。

3 變頻器及轉(zhuǎn)換柜簡(jiǎn)介

3.1 JD-BP33-1150變頻器及轉(zhuǎn)換柜結(jié)構(gòu)

根據(jù)方案二的原則，我公司在國(guó)產(chǎn)同類型的低壓變頻器廠家中通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選擇了山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司的JD-BP33-1150 變頻器，容量為1 150 kW，電壓690 V。山東新風(fēng)光公司參考我公司的初步設(shè)計(jì)制作了變頻器轉(zhuǎn)換柜。

該變頻器具有完善的保護(hù)功能：短路保護(hù)為I躍180%Ie，過(guò)電流保護(hù)為I躍150%Ie，輸入過(guò)壓保護(hù)為Vin約120%Ve，輸入欠壓保護(hù)為Vin約80%Ve，溫升過(guò)高保護(hù)為T躍75益，另外當(dāng)外部系統(tǒng)異常時(shí)將停機(jī)。其中，Ie 為額定電流，Ve 為額定電壓，Vin 為輸入電壓。

變頻器主要由整流回路、電抗器單元、電容器單元、逆變器主回路單元和控制回路所組成。轉(zhuǎn)換柜的基本結(jié)構(gòu)為內(nèi)裝有5 臺(tái)CKJ15-1500/3 型真空接觸器和所配套的控制設(shè)備，通過(guò)電力電纜將2#、3#變頻器連接起來(lái)。變頻器及轉(zhuǎn)換柜一次接線圖見圖1，變頻器轉(zhuǎn)換柜二次接線圖見圖2。

3.2 變頻器轉(zhuǎn)換柜的工作原理

從變頻器轉(zhuǎn)換柜一、二次接線圖可知，該系統(tǒng)具有4 種拖動(dòng)方式。

1)3# 變頻器拖動(dòng)3# 泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行開機(jī)，3#變頻器轉(zhuǎn)換柜門上電源指示燈亮后，按下柜門上的“3# 泵3# 變頻器運(yùn)行”按鈕SB1，接觸器KM2 和KM1 合上(接觸器KM3、KM4 和KM5 均在斷開位置)，相應(yīng)的指示燈亮，此時(shí)3# 變頻器可驅(qū)動(dòng)3# 泵

電動(dòng)機(jī)變速運(yùn)行。停機(jī)方式是按下柜門上“3#泵3#變頻器停止”按鈕SB2，接觸器KM2 和KM1 均與電源斷開，3#變頻器停止運(yùn)行。

2)2# 變頻器拖動(dòng)3# 泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行首先啟動(dòng)2# 變頻器，等3#變頻器轉(zhuǎn)換柜門上電源指示燈亮后，按下柜門上的“3# 泵2# 變頻器運(yùn)行”按鈕SB3，接觸器KM3合上(接觸器KM1、KM2、KM4和KM5 均在斷開位置)，相應(yīng)的指示燈亮，此時(shí)2# 變頻器可驅(qū)動(dòng)3#泵電動(dòng)機(jī)變速運(yùn)行。停機(jī)方式是按下柜門上的“3# 泵2# 變頻器停止”按鈕SB4，接觸器KM3 與電源斷開，2# 變頻器停止拖動(dòng)3#泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。

3)3# 變頻器拖動(dòng)2# 泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行開機(jī)等3#變頻器轉(zhuǎn)換柜門上電源指示燈亮后，按下柜門上“2# 泵3# 變頻器運(yùn)行”按鈕SB5，接觸器KM4 和KM1 合上(接觸器KM2、KM3 和KM5 均在斷開位置)，相應(yīng)的指示燈亮，此時(shí)3# 變頻器可驅(qū)動(dòng)2#泵電動(dòng)機(jī)變速運(yùn)行。停機(jī)方式是按下柜門上“2#泵3#變頻器停止”按鈕SB6，接觸器KM4和KM1均與電源斷開，3#變頻器停止拖動(dòng)2#泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。

4)2# 變頻器拖動(dòng)2# 泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行首先啟動(dòng)2#變頻器，等3# 變頻器轉(zhuǎn)換柜門上電源指示燈亮后，按下柜門上的“2# 泵2# 變頻器運(yùn)行”按鈕SB7，接觸器KM5合上(接觸器KM1、KM2、KM3和KM4 均在斷開位置)，相應(yīng)的指示燈亮，此時(shí)2# 變頻器可驅(qū)動(dòng)2#泵電動(dòng)機(jī)變速運(yùn)行。停機(jī)方式是按下柜門上的“2# 泵2# 變頻器停止”按鈕SB8，接觸器KM5 與電源斷開，2# 變頻器停止拖動(dòng)2# 泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。

3.3 變頻器轉(zhuǎn)換柜的安全互鎖

在變頻器轉(zhuǎn)換柜的控制回路中，通過(guò)利用相關(guān)接觸器的輔助觸點(diǎn)串接進(jìn)行電氣安全互鎖，可保證2#、3# 變頻器在運(yùn)行中每次只能驅(qū)動(dòng)1 臺(tái)泵的電動(dòng)機(jī)變速運(yùn)行，相互不發(fā)生影響(見變頻器轉(zhuǎn)換柜二次電氣接線圖)。

4 運(yùn)行情況

2007年6 月底，我公司將ABB 公司的SAMI1370F690型變頻器拆下來(lái)，換裝上新風(fēng)光電子科技公司的JD-BP33-1150 變頻器，原ABB 變頻器由5 面柜組成，山東新風(fēng)光公司充分考慮了ABB 公司變頻器柜平面布置，新風(fēng)光變頻器由4 面柜組成，另加1 面轉(zhuǎn)換柜，安裝后與原ABB 變頻器的外形尺寸剛好相同。

2007年7 月初，新風(fēng)光變頻器經(jīng)廠家安裝好并檢查無(wú)誤，按照“先空載，繼輕載，再重載”的步驟進(jìn)行了調(diào)試，經(jīng)調(diào)試好連續(xù)試運(yùn)行合格后投入使用，至2008 年12 月，新風(fēng)光變頻器一直拖動(dòng)3#水泵調(diào)速正常運(yùn)行，滿足我公司水廠供水適應(yīng)用水量變化的生產(chǎn)需要。

5 結(jié)語(yǔ)

用國(guó)產(chǎn)的變頻器替代進(jìn)口變頻器，在技術(shù)上可行，運(yùn)行可靠;在經(jīng)濟(jì)上節(jié)約投資，應(yīng)該成為我國(guó)節(jié)能減排的有力措施，這也是支持國(guó)產(chǎn)變頻器發(fā)展的趨勢(shì)。