1 Lscs電機(jī)節(jié)能控制器工作原理 LSCS電機(jī)節(jié)能控制器特別適合于水泵的控制，它由西門子MICROMASTER430變頻器以及壓力變送器、壓力控制器、三菱接觸器等組成信號(hào)及功率控制閉環(huán)同路（原理如圖l所示，其中虛線內(nèi)為節(jié)能控制器的組成部分）。MICROMASTER430變頻器是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列，特別適臺(tái)于水泵驅(qū)動(dòng)，額定功率范圍7.5～250 kW，是節(jié)能控制器的核心部件，本次改造選用變頻器額定功率為160kW。壓力變送器安裝在供水干管上，在壓力控制器內(nèi)預(yù)先設(shè)置生產(chǎn)工藝需要的壓力值。壓力信號(hào)由壓力變送器檢測(cè)后，傳送至壓力控制器，與壓力控制器內(nèi)的設(shè)定值相比較后，送入變頻器，變頻器根據(jù)輸入信號(hào)的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率來(lái)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。 2生產(chǎn)水泵及生產(chǎn)水管網(wǎng)存在的主要問(wèn)題 生產(chǎn)水泵有3臺(tái)，分別為B02A、B02B和B02C，配套電動(dòng)機(jī)功率為160kW，平時(shí)開兩各。采用直接起動(dòng)方式，額定運(yùn)行電流為296A，盡管采用空載起動(dòng)后再打開進(jìn)出水閥門，但啟動(dòng)電流仍達(dá)到l 200A以上，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)接觸器觸點(diǎn)絕緣及泵體結(jié)構(gòu)部件造成嚴(yán)重?fù)p害影響。 生產(chǎn)干管供水設(shè)計(jì)壓力大于0.4MPa，乙二酸裝置和脫鹽水站是兩個(gè)用水大戶，自1999年起，乙二酸裝置采用冷水泵B06A、B獨(dú)立供水后，生產(chǎn)水管網(wǎng)用水量大幅減少。單臺(tái)生產(chǎn)水泵額定流量為735m3/H，而實(shí)際管網(wǎng)用水量還不足400m3/h，造成管網(wǎng)壓力超高，干管壓力在0.55～0.65MPa之間波動(dòng)，脫鹽水站正常壓力要求為0.45MPa，而實(shí)際水壓在0.50～0.60 MPa之間。因此長(zhǎng)期以來(lái)生產(chǎn)水管網(wǎng)壓力超高形成“大馬拉小車”局面，能量浪費(fèi)嚴(yán)重。 3生產(chǎn)水泵的改造 針對(duì)生產(chǎn)水泵及生產(chǎn)管網(wǎng)存在的問(wèn)題，決定采用LSCS電機(jī)節(jié)能控制器對(duì)生產(chǎn)水泵B02A進(jìn)行改造，改造的目的是降低生產(chǎn)管網(wǎng)壓力，同時(shí)降低能量損耗。電機(jī)節(jié)能控制器能夠根據(jù)壓力控制器內(nèi)預(yù)先壓力設(shè)定值和生產(chǎn)管網(wǎng)實(shí)際壓力的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)生產(chǎn)水泵的輸出以保持管網(wǎng)壓力的恒定。改造后的B01A電動(dòng)機(jī)接線如圖2所示，虛線內(nèi)為節(jié)能控制器接線圖。 3．1 LSCS節(jié)能控制器的運(yùn)行方式 1）節(jié)能運(yùn)行選擇開關(guān)K3接通，且與20點(diǎn)連接的K5接通，與KM1輔助常閉觸點(diǎn)連接的K5斷開，變頻器輸出端KMI接觸器閉合接通電動(dòng)機(jī)，KMI的輔助常開觸點(diǎn)閉合起動(dòng)變頻器，即保證輸出接通才能起動(dòng)運(yùn)行。 2）市電運(yùn)行當(dāng)選擇開關(guān)K5市電位置閉合，接通KM2接觸器線圈回路，此時(shí)與20點(diǎn)連接的K5是斷開的，變頻器不能起動(dòng)，KM1不能吸合，KM2吸合接通電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。 3）故障轉(zhuǎn)旁路市電運(yùn)行。18～20點(diǎn)是變頻器內(nèi)部繼電器，20點(diǎn)是公共點(diǎn)，19是常開點(diǎn)，18是常閉點(diǎn)。當(dāng)變頻器診斷到缺相、過(guò)流或內(nèi)部其他故障時(shí)停止輸 出，19點(diǎn)即可斷電，18點(diǎn)得電，u、v、w無(wú)輸出，KMI自動(dòng)延時(shí)約l s斷開，既停止輸出在前，KM1斷開在后，中間繼電器KA2吸臺(tái)，KM2等KA2吸合及KMI復(fù)位才吸合，KM2得電吸合要20ms左右，因此不會(huì)造成變頻器輸出與旁路同時(shí)接通的情況發(fā)生。 3.2信號(hào)方式 壓力信號(hào)給定：根據(jù)壓力控制器給定壓力值與實(shí)際測(cè)量值比較，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速即流量。 3．3可靠性 下限流量值控制：將節(jié)能運(yùn)行的下限頻率設(shè)定在35Hz，保證即便是給定信號(hào)丟失最低控制流量為70％。 3．4調(diào)試 在正式接入水泵電動(dòng)機(jī)調(diào)試前，先在節(jié)能控制器輸出端接一10 kW電動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，使其在節(jié)能方式和市電方式下均運(yùn)行正常，然后拆除10 kW電動(dòng)機(jī)，接入水泵電動(dòng)機(jī)。使節(jié)能控制器先后處于節(jié)能和市電兩種方式下，由工藝操作人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行空載起動(dòng)和停止，均正常后，使水泵帶負(fù)荷進(jìn)行試車。 試運(yùn)行前先把正在運(yùn)行的生產(chǎn)泵B02B的出口閥關(guān)小，把管網(wǎng)壓力調(diào)至稍小于設(shè)定值，然后起動(dòng)B02A，待運(yùn)行穩(wěn)定后調(diào)小B02B出口閥，使B02A加上負(fù)荷。B02B出口閥開度按50％、30％、20％、10％、5％逐漸關(guān)小，每2 h操作一次，觀察各測(cè)點(diǎn)參數(shù)變化，最后停運(yùn)B02B，讓B02A帶全部生產(chǎn)負(fù)荷，進(jìn)行24 h試運(yùn)行。試運(yùn)行符合要求后，正式投入運(yùn)行。 4改造后系統(tǒng)特點(diǎn) 4．1主要工藝參數(shù)比較（如附表） 改造前管道壓力超高，改造后壓力降至正常生產(chǎn)范圍，干管壓力恒定，泵輸出與生產(chǎn)負(fù)荷匹配，生產(chǎn)水管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，有利于正常生產(chǎn)。 4．2軟起動(dòng)功能 采用節(jié)能控制器控制后，具有軟起動(dòng)功能，保證電動(dòng)機(jī)連續(xù)平滑地起動(dòng)，消除了常規(guī)起動(dòng)方式下產(chǎn)生的機(jī)械沖擊和大起動(dòng)電流，延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)的壽命，減少電動(dòng)機(jī)運(yùn)行成本，并對(duì)水泵系統(tǒng)使用壽命及故障起到很好的改善作用，降低維修成本。 4．3旁路功能 具有完善的旁路功能，保證了節(jié)能控制器有故障時(shí)，電動(dòng)機(jī)依然正常運(yùn)行而不影響生產(chǎn)。 5經(jīng)濟(jì)效益分析 水泵負(fù)載率按平均80％，年平均運(yùn)行4臺(tái)，運(yùn)行24 h，每年運(yùn)行360天，節(jié)電率按40％計(jì)算，電價(jià)為0.5元/KW•h。 1）節(jié)電工程總投資額為687 000元。 2）不采用節(jié)電器水泵年用電量為 4臺(tái)x160kWx80％x24x360天=4423680kW•H 年電費(fèi)=年用電量×電價(jià) 4423 680 kW•h×0.5元/kW•h=2 21l 840元 3）采用3臺(tái)節(jié)電器 年節(jié)省用電量為 3/4×4423 680kW•h×40％=1 327 104kW-h 年節(jié)省電費(fèi)為 1327104kW•h×0.5元/kW h=663 552元 4）投資回周期 總投資額/年節(jié)省電費(fèi)=687 000）元/663 552元=1.04年 以上計(jì)算只是近期經(jīng)濟(jì)效益，隨著公司生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大其節(jié)能效果將更加顯著。