科技成果—给水泵变频改造

成果1类别：科学技术成果申报表成果名称：一拖二手动旁路高压变频调速系统在3#、4#给水泵上的成功应用任务来源：立达矸石热电厂完成单位及：龙煤鹤岗分公司立达矸石热电厂主要研究人员：于世君陈艳涛郭鑫王贵毓主要协作单位：利德华福电气技术有限公司工作起止时间：2012年9月29日至2012年10月8日填报单位负责人填报单位（盖章）（盖章）填报日期年月日1内容摘要（包括成果的主要用途、原理、技术关键、预定和达到的技术指标、经济价值、国内外水平比较等）：3#、4#给水泵电动机在未进行调速改造之前，分别由给水泵电机上口的断路器控制启停，电动机直接与母线连接，定速运行。在进行一拖二手动旁路变频调速改造后，电动机与母线之间除了原来的高压断路器外，还增加了一套高压变频调速装置和手动旁路切换装置，用于工频变频切换。具有如下特点：(1)一拖二手动旁路高压变频器两台负载可以同时工频运行；当一路电源检修时，可以通过分合隔离开关使任一电机变频运行。(2)根据我厂实际运行工况在DCS系统做出相应的逻辑控制程序实现了DCS系统的远方操作及联锁保护功能。在集控室DCS系统上可实现DCS系统接收变频器转换的输出转速4～20mA模拟量信号进行监视。开环状态下，操作员通过DCS直接给变频器4～20mA（对应0～50Hz）模拟量输出信号控制电机转速。(3)在检修变频器时，有明显断电点，能够保证人身安全，同时也可手动使负载投入工频电网运行；手动旁路可人为判断故障后再切换，比较安全；造价低等。(4)具体接线方式如下：项目负责人（签字）：年月日注：如本栏填写不下，可添页（规格与本页同）2科技成果数据采集卡主要用途：采用一拖二“手动旁路”模式拖动3#、4#给水泵运行，如果变频器出现严重故障或检修期间，可以通过手动旁路方式将水泵高压电机运行模式切换到工频状态，当变频器检修正常后实现工频到变频的切换。工作原理：手动旁路部分由六个高压隔离开关QS1～QS6组成。其中QS2和QS3,QS5和QS6安装机械互锁装置；QS2和QS5,QS4和QS1有电气互锁。如果两路电源同时供电，1#循环泵工作在变频状态，2#循环泵工作在工频状态时，QS3和QS4、QS5分闸，QS2、QS1和QS6处于合闸状态；2#循环泵工作在变频状态，1#循环泵工作在工频状态时，QS2和QS1、QS6分闸，QS4、QS5和QS3处于合闸状态；如果检修变频器，QS3和QS6可以处于任一状态，其它隔离开关都分闸，两台负载可以同时工频运行；当一路电源检修时，可以通过分合隔离开关使任一电机变频运行。在我厂DCS控制系统内将3#、4#给水泵工频工作状态信号和变频工作状态信号加入原有控制逻辑程序。现控制程序如下：一、3#给水泵控制逻辑程序1、联锁启动条件：（1）、该给水泵在工频状态且该泵联锁按钮投入作备用状态下（2）、另三台给水泵任意一台在运行中跳闸（3）、给水母管压力低备注：工频状态信号必须显示在画面上，否则该泵不能作为备用泵自动联启。2、联锁停止条件：（1）、该给水泵在变频状态下来变频器重故障（2）、润滑油压低II值（0.05MPa）。（3）、给水泵轴承回油温度高于75℃。（4）、给水泵前推力轴承、径向轴承温度高于80℃。二、4#给水泵变频控制逻辑程序1、联锁启动条件：（1）、该给水泵在工频状态且该泵联锁按钮投入作备用状态下（2）、另三台给水泵任意一台在运行中跳闸（3）、给水母管压力低备注：工频状态信号必须显示在画面上，否则该泵不能作为备用泵自动联启。2、4#给水泵联锁停止条件：（1）、该给水泵在变频状态下来变频器重故障（2）、润滑油压低II值（0.05MPa）。（3）、给水泵轴承回油温度高于75℃。（4）、给水泵前推力轴承、径向轴承温度高于80℃。三、3#、4#给水泵电机原来只有工频控制，无变频控制程序，新建3#、4#给水泵托一变频器控制程序，简称3#、4#给水泵托一变频器，其控制逻辑说明如下：1、3#、4#给水泵变频器启动条件：（1）、给水泵变频器准备就绪（2）、给水泵变频器无轻故障（3）、给水泵变频器无重故障2、对给水泵变频器变频给定、变频反馈、变频电流增加相应的控制程序，对故障、轻故障、重故障信号增设报警。四、DCS除氧给水系统显示画面改动1、增加3#、4#给水泵变频器启动、停止操作控制面板。2、增加3#、4#给水泵变频器变频调节控制面板。3、增加3#、4#给水泵变频器启动条件中文说明。4、增加3#、4#给水泵变频器变频电流和变频器频率显示点。5、增加3#、4#给水泵工频工作和变频工作状态显示。技术指标：保证流量、压力的情况下，达到节能目的技术创新点：如果变频器出现严重故障或检修期间，可以通过手动旁路方式将水泵高压电机运行模式切换到工频状态，当变频器检修正常后实现工频到变频的切换。在DCS控制系统内实现集中控制及相应的逻辑控制。研发起止时间：2012年9月29日至2012年10月8日资金投入：118万元经济效益、社会效益：在保证给水压力、流量的基础上保证了锅炉上水量的同时，消耗最小的电能。项目完成单位（公章）：项目负责人（章）：3基层单位鉴定意见：鉴定技术负责人：鉴定日期：鹤岗分公司鉴定意见：鉴定负责人：鉴定日期：资料目录：（盖章）附件2类别：科学技术成果鉴定证书鹤矿鉴字[201]第号成果名称：一拖二手动旁路高压变频调速系统在3#、4#给水泵上的成功应用完成单位：立达矸石热电厂电气车间、热工车间鉴定形式:组织鉴定单位:鉴定日期:鉴定批准日期:成果登记登记号批准日期1详细技术说明及主要技术性能指标1.一拖二手动旁路高压变频器基本原理：它是由六个高压隔离开关QS1～QS6组成（见下图）。其中QS2和QS3,QS5和QS6安装机械互锁装置；QS2和QS5,QS4和QS1有电气互锁。如果两路电源同时供电，3#给水泵工作在变频状态，4#给水泵工作在工频状态时，QS3和QS4、QS5分闸，QS2、QS1和QS6处于合闸状态；4#给水泵工作在变频状态，3#给水泵工作在工频状态时，QS2和QS1、QS6分闸，QS4、QS5和QS3处于合闸状态；如果检修变频器，QS3和QS6可以处于任一状态，其它隔离开关都分闸，两台负载可以同时工频运行；当一路电源检修时，可以通过分合隔离开关使任一电机变频运行。2.由于流量Ｑ与转速n的一次方成正比；扬程Ｈ与转速n的平方成正比；轴功率Ｐ与转速n的立方成正比，即功率与转速n成3次方的关系下降。如果不是用关小阀门的方法，而是把电机转速降下来，那么在转运同样流量的情况下，采用一拖二手动旁路高压变频调速系统时，原来消耗在阀门的功率就可以全避免，达到节能和减少设备维护的投资。3.一拖二手动旁路变频调速系统不但可以实现本机控制，而且可以通过接点信号的形式接入到DCS控制系统中。本机控制就是通过变频器控制柜上的人机交互视窗对变频器进行启动、停止、调节频率等控制，查看变频器运行的各种信息状态，设置变频器的各种性能及运行参数。远程控制箱功能：可以实现启动停止、高中低调速等功能并设有高压合闸允许、高压就绪状态指示；高、低调速按钮；频率给定（4-20mA）信号（可加）；故障报警指示；紧急停机按钮。4.根据我厂生产实际需要，在3#、4#给水泵DCS控制系统控制逻辑程序及监视画面需做相应的修改，将3#、4#给水泵工频工作状态信号和变频工作状态信号加入原有控制逻辑程序。对给水泵变频器变频给定、变频反馈、变频电流增加相应的控制程序，对故障、轻故障、重故障信号增设报警。其控制逻辑说明如下：3#给水泵控制逻辑程序联锁启动条件：（1）、该给水泵在工频状态且该泵联锁按钮投入作备用状态下（2）、另三台给水泵任意一台在运行中跳闸（3）、给水母管压力低备注：工频状态信号必须显示在画面上，否则该泵不能作为备用泵自动联启。联锁停止条件：（1）、该给水泵在变频状态下来变频器重故障（2）、润滑油压低II值（0.05MPa）。（3）、给水泵轴承回油温度高于75℃。（4）、给水泵前推力轴承、径向轴承温度高于80℃。4#给水泵变频控制逻辑程序联锁启动条件：（1）、该给水泵在工频状态且该泵联锁按钮投入作备用状态下（2）、另三台给水泵任意一台在运行中跳闸（3）、给水母管压力低备注：工频状态信号必须显示在画面上，否则该泵不能作为备用泵自动联启。4#给水泵联锁停止条件：（1）、该给水泵在变频状态下来变频器重故障（2）、润滑油压低II值（0.05MPa）。（3）、给水泵轴承回油温度高于75℃。（4）、给水泵前推力轴承、径向轴承温度高于80℃。3#、4#给水泵电机原来只有工频控制，无变频控制程序，新建3#、4#给水泵托一变频器控制程序，简称3#、4#给水泵托一变频器，其控制逻辑说明如下：3#、4#给水泵变频器启动条件：（1）、给水泵变频器准备就绪（2）、给水泵变频器无轻故障（3）、给水泵变频器无重故障对给水泵变频器变频给定、变频反馈、变频电流增加相应的控制程序，对故障、轻故障、重故障信号增设报警。四、DCS除氧给水系统显示画面改动1、增加3#、4#给水泵变频器启动、停止操作控制面板。2、增加3#、4#给水泵变频器变频调节控制面板。3、增加3#、4#给水泵变频器启动条件中文说明。4、增加3#、4#给水泵变频器变频电流和变频器频率显示点。5、增加3#、4#给水泵工频工作和变频工作状态显示。注：鉴定证书1～4页由项目完成人填写，5～8页由鹤岗分公司科技信息部组织填写。2推广应用前景与措施一拖二手动旁路高压变频调速技术在立达矸石热电厂3#、4#给水泵电机拖动的应用效果体现出该方式它不仅安全可靠，而且还达到了提高工作效率，节约电能等综合经济效益。纵观电力传动的发展过程，交、直流两种传动方式共存于各个生产领域，随着工业技术的发展，它们相互竞争，相互促进。过去，由于直流调速系统的性能指标优于交流调速系统，因此直流调速系统一直在调速领域内居首位。但由于直流电动机具有机械整流器和电刷，因而存在着维护保养工作量大、电动机安装环境受到限制和难以向大容量、高转速及高电压方向发展等缺点。随着电子技术和自动控制技术的迅速发展以及各种高性能电力电子元器件产品的出现，历来阻碍交流调速技术发展的一些因素相继被克服，原直流调速系统领先的一些技术性能，如宽广的调速范围、较高的稳速精度、快速的动态响应和四象限运行等方面，都能与直流调速系统相媲美。又由于交流电动机本身具有结构简单、坚固耐用、运行可靠和惯性小等优点。加装一拖二变频调速系统能减少一次设备资金投入、节约场地、减少设备维护、节能等效果，其推广和应用会越来越广泛。一拖二手动旁路高压变频调速系统，在变频器故障后通过对高压隔离开关的手工操作即可将电机转为工频运行，经济性、可靠性都非常高。一次和二次回路均非常简单，检修维护方便。3主要研究人员名单序号姓名年龄文化程度所学专业现从事专业职称职务工作单位在成果中所起的作用1于世君35本科电气自动化电气工程师立达矸石热电厂电气车间带头人2陈艳涛34本科电气自动化热控工程师立达矸石热电厂热工车间带头人3郭鑫30本科电气自动化电气工程师立达矸石热电厂电气车间助理4王贵毓29本科自动化热控工程师立达矸石热电厂热工车间助理56注：研究人员要严格按在项目研发中的贡献大小准确排序，工作单位填写到所在区、科、车间。4主要技术文件目录及来源5鉴定委员会专家测试报告测试组长：成员：年月日6鉴定委员会名单序号鉴定委员会职务姓名工作单位所学专业业现从事专业职称职务签名1234567897鉴定意见鉴定委员会主任：副主任：年月日8主持鉴定单位意见主管领导签字(盖章)年月日组织鉴定单位意见主管领导签字(盖章)年月日9