大功率水泵的調速應用總結

1　調速系統特性 

東湖泵站所采用的調速裝置為串級調速系統，是ABB公司90年代新產品，在技術上有一定先進性。其主要控制部分采用微電腦控制，串級調速系統的功能設置、參數設定、運行數據顯示等都集中在一塊操作屏上，具有靈活、直觀的特性。在對電機的監測和保護方面，它也是采用以微電腦為核心的綜合保護儀，從而取代了大量的中間繼電器，提高了系統的集成度和可靠性。 

機組在運行時，微電腦動態檢測串調系統的各種參數，在顯示屏上可以以條狀圖或數值的方式顯示，操作人員可以隨時通過按鍵查看所要的參數。當設備出現故障時，系統自動記錄故障信息，故障內容以文字的形式顯示在操作屏上，隨時可以調用，以協助診斷故障原因。控制系統中還集成有一個六通道記錄儀，可以任意選擇六個參數與之相連，在液晶顯示屏上以曲線的形式實時顯示參數的變化情況。當設備發生故障時，通道記錄儀可以鎖定故障發生前和后一段時間內的信息，通過研究參數變化情況，了解故障發生的原因。 

在整流橋和逆變橋設計方面，ABB采用了可控的整流橋，通過對整流橋和逆變橋可控硅導通時序的控制，確保逆變橋不會通過整流橋短路。消除了整流橋和逆變橋之間可能存在的環流，在兩橋之間通常所采用的直流平波電抗器也可以省去，這樣可以節省費用、減少安裝空間及平波電抗器的功率消耗、逆變橋和逆變變壓器的損耗減少，總體效率提高，因為沒有電抗器，整個串級調速系統對供電電源的波動不致于太敏感。 

此系統具有三種工作模式，即CASCADE(串調)、BYPASS(旁路)、SCRO(轉子短路)。三種工作模式既互相聯系，又有區別，三者之間可以平滑切換。串調運行時，當轉速達到*低串調速度時，串調系統投入，電機速度可以在*高與*低調速范圍內調節；旁路運行時，電機帶起動電阻起動，然后起動電阻短接，電機全速運行；轉子短路運行時，介于串調和旁路方式之間，在調速范圍內時，和串調運行方式相同，當給定值大于*大調速范圍時，自動轉入旁路運行，串調系統脫開，當給定值在調速范圍內時，串調系統又自動投入，機組運行在串調方式。 

2　調速節能效果 

東湖泵站從1994年5月正式投產至今已有5年多，期間工作方式也發生了很大變化，泵站機組設計揚程為37m，1994年剛開始運行時，調速機組正在調試，主要是運行定速機組。調速機組調試完成后，主要運行的是調速機組。初期，由于供水量小，供水點的標高低，所以機組工作在低揚程、大流量狀態，此時機組工作效率低，遠離高效區。隨著供水量的逐步增加，供水壓力逐步上升，機組工作揚程由不足20m提高到33m左右，機組效率大大提高。在1995年 12月以前，機組工作壓力基本相同，我們從原始報表中整理了調速和定速工作時的每千m3 水耗電量，列為表1。1996年1月至1998年9月之間，工作方式變化較大。從1998年10月以后，工作狀態比較穩定，我們選取1998年11月到1999年6月的數據，列為表2。 
　　在表1中，由于調速機組和定速機組同時工作，我們沒有區分單機的供水單耗，而只是將調速機組和定速機組分類統計。表2中，１＃～４＃機組為調速機組，５＃和６＃機組為定速機組。其中１＃和２＃工作在調速方式；３＃和４＃部分時間工作在調速方式，部分時間工作在定速方式。因此，在處理表2時，我們主要對比調速和定速之間的關系。 

對表1，數據處理如下： 

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

對表2，數據處理如下： 

１＃和２＃機組的加權平均單耗為93.91(kW·h/103m3)； 

５＃和６＃機組的加權平均單耗為117.58(kW·h/103m3)； 

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

博洋通過上述數據分析可以看出，當供水揚程偏低，機組沒有工作在高效區時，通過調節電機速度，可以改變工作點，使機組效率提高，因而節能效果十分顯著，節能率高達40%；當揚程提高以后，機組效率明顯提高，機組基本工作在高效區，這時節能率仍然達到25%。可見，調速機組的節能效果非常好。 

3　系統維護經驗及問題 

東湖泵站在建設期間，遭受了百年一遇的大洪水，部分設備曾經被水淹沒過。在系統投入運行后，發生過許多問題，有些是技術問題，有些是設備問題，有些是因為水淹后處理不徹底而**下來的問題。五年來，設備運行基本正常，所發生的問題逐一得到解決。 

通過五年的運行維護，我們覺得要管理好這套系統，首先要有一支技術過硬的維護保養隊伍。1995年9月，２＃機組發生故障，設備運行有時正常，有時發生跳閘，并燒控制保險。單個測試各個元件，均正常；投上直流電后，發現+5V電源不正常。經過分析圖紙，逐段測試，*后發現一個比較隱蔽的地方，有一塊金屬屑搭在電源板的兩腳之間，時通時斷，**金屬屑后設備運行正常。 

在設備運行中，我們發現系統仍存在一些問題： 

(1)系統對雷擊比較敏感，尤其是一些電子部件。深圳地處多雷地區，而泵站所在的地方又正好是深圳的雷擊區。1995年8月，就發生過一次雷擊，３＃機組跳閘，調速控制操作屏模糊，恢復直流電并復位后正常。 

(2)串調系統功率因數比較低，根據我們的原始記錄，*低時只有0.65。所以需要加裝就地補償裝置和諧波吸收裝置，但諧波吸收裝置極易發生故障， 在諧波作用下，其低壓變壓器經常發生燒包現象。 

(3)可控硅元件在工作時會發熱，使設備內溫度很高。夏天時，深圳地區持續高溫，控制柜內溫度高達41℃，這對設備的工作是不利的，因此設備的通風問題十分重要。現在，我們將周圍的玻璃拆下一部分，基本能保證工作，但在溫度太高時，還得通過其他途徑來解決。 

為使系統正常運行，除了在技術上要培養一支過硬的隊伍，在管理上也要有一套行之有效的方法，加大管理力度。 

(1)對每臺設備都要建立檔案，并用計算機進行管理，將設備的各種參數定期錄入，作為歷史數據，以備分析對比使用。每次對設備進行檢修、維護、更換元件后，及時在檔案中予以反映，做到胸有成竹。 

(2)定期清掃碳刷，用吸塵器吸取碳粉，檢查碳刷磨損量及壓力是否均衡，測量碳刷長度，當其長度小于規定值時，要及時更換。 

(3)定期清洗可控硅柜的過濾網，過濾網堵塞可能引起可控硅元件散熱**，從而導致可控硅燒毀。 

ABB串調系統在我站運行五年多，基本正常。系統在技術上具有一定的先進性，在運行管理上比較方便，其節能效果也是比較明顯的，達到了預期的目標。 
作者:上海華通集團博洋水泵廠技術中心！