摘要：本文着重介绍了国产高压变频器在福建南纸#6号纸机风机和水泵应用情况，应用结果表明，采用国产高压变频器对我厂的水泵和风机设备进行调速节能应用具有较高的经济效益和社会效益。

关键词：高压变频器 水泵 风机

一、前言

交流变频调速技术近年来一直在研制和发展，我国目前在各行各业都可以看到它的应用。随着电力电子技术、大功率元器件的开发技术和自动控制技术的迅速发展，使交流变频器在风机水泵类机械中得以更广泛的应用，同时交流变频调速技术也正朝着大容量，高电压和高性能的方向发展。多年来由于种种原因,在我国存在着大量不调速的机械设备,而这主要集中在风机水泵类，它们消耗和浪费了大量的电能。随着能源消耗、生产成本越来越得到了各级主管部门和企业界的重视，高压、大容量变频器的开发和应用也越来越得到人们的重视目前已开始在风机水泵类的节能中初现端觅。由于它们的容量大，其节能效果非常显著。相信高压、大容量变频器将在未来的节能领域中起到至关重要的作用，将是提高我厂的经济效益和社会经济效益主要手段之一。

二、风机及水泵的情况

福建南纸公司领导经多方调研考察，比较性价比，最终决定选用北京合康亿盛变频科技股份有限公司的HIVERT-Y型高压变频器对纸机抽气风机和清滤液水泵机组进行安装调设备。针对抽气风机和清滤液水泵500kW/6kV、560kW/6kV高压变频器项目，双方通过对生产工艺流程、现场使用条件的充分了解、分析和对可实现方案的论证，共同制定了#6纸机高压变频器安装方案。现场设备电机和水泵的主要参数如下：

1、水泵:离心式清水泵型号SP300-6004DD、额定流量2340m3/h、额定扬程60m、额定轴功率560kW、额定效率80%、额定转速1470rpm。

2、电机:三相异步电机型号YSKK450-4、额定功率560kW、额定电压6kV、额定电流66.5A、额定功率因数0.8、额定转速1480rpm。

3、合康牌HIVERT-Y高压变频器，福建南纸#6纸机决定选用合康牌HIVERT-Y高压变频器控制系统对#6纸机气罩抽气系统和清滤泵调速安装。以下是对合康牌HIVERT-Y 高压变频器的一些介绍：

合康HIVERT-Y高压变频器的主要性能指标:变频器额定容量800 kVA、额定输出电流77A、输入频率50Hz到60Hz、额定输入电压6kV、允许电压波动±20%、输入功率因数≥0.96（额定负载时）、输出电压范围0～6kV、变频器效率≥96%（额定负载时）、输出频率范围0～50Hz、整流方式30脉冲二极管全波整流输出方式、每相5单元叠波正弦波脉宽调制输出，直接输出6kV。频率分辨率0.01Hz，过载能力120%连续1min 150%5S 200%立即保护，控制电源220VAC 10kVA，操作键盘中文彩色液晶触摸屏，界面语言简体中文。冷却方式强制风冷，防护等级IP20。模拟量输入四路，0～10v/4～20mA,任意设定，模拟量输出两路，0～10V/4～20mA可选，开关量输入输出4入/16出（可按用户要求扩展），通讯接口RS232、RS485接口。运行参数自动记录和输出、自动故障记录、限流功能、输出电压自动，调整功能、单元旁路功能等。可根据用户要求作特殊设计。

三、 变频器设计要求：

为我公司生产的全数字交流高压变频器控制装置，采用先进的功率单元串联载波移相技术、正弦波PWM 调制方法，全中文操作友好界面，具有可靠性高，性能优越，操作简便等特点，具体设计要求如下所述：

1、高压变频调速系统采用直接“高-高”变换方式，为单元串联多电平拓扑结构，主体结构由多组功率模块串并联而成。

2、变频器控制系统采用LED键盘控制和人机界面控制两种控制方式,两种方式互为备用。两种方式从就地界面上可以进行增减负荷、开停机等操作。装置保留至少一年的故障记录。免费提供软件的升级。

3、在就地变频器柜上有明显的带电、运行、停机指示

4、变频器提供两种通讯功能：标准的RS485和有触摸屏处理器扩展的通讯接口。

5、变频装置采用电压源型。

6、变频装置应能在下列环境温度下正常工作：最大湿度不超95℃，相对湿度变化率每小时不超过5%，且不结露，运行环境温度0℃～40℃，海拔1000米以下）。

7、在20～40%的调速范围内，变频系统在不加任何功率因数补偿的情况下,输入端功率因数达到0.95。

8、变频装置I/O根据用户的要求可参数化。

9、变频装置对输出电缆的长度没有要求，变频装置保证电机不受共模电压及dv/dt应力的影响。

10、变频装置的功率单元为模块化设计，方便从机架上抽出、移动和变换，所有单元可以互换。变频器具备内部单元旁路和外部工频旁路功能，保证整个系统在变频器故障中仍正常运行，提供模块单元旁路后系统降额的实际值。

11、变频装置输出电流谐波不大于2%，符合IEEE519 1992及国家供电部门对电压失真最严格的要求，高于国标GB14549-93对谐波失真的要求。

12、变频装置对电网反馈的电流谐波不大于4%，符合IEEE519 1992及国家供电部门对电压失真最严格的要求，高于国标GB14549-93对谐波失真的要求。

13、变频装置输出波形不会引起电机的谐振，转矩脉动小于0.1%。

14、变频装置对电网电压的波动有较强的适应能力，在-10%～+10%电网电压波动时满载输出，可以承受30%的电网电压下降而降额继续运行。

15、变频装置可远距离操作，并可以对其进行远程/本地控制的切换。

16、在整个频率调节范围内，被控电机均可以正常运行。在最低输出频率时，可以持续地输出额定电流。在最高输出频率时，可以输出额定电流或额定功率。

17、变频装置具有以下保护：过电流、过电流、欠电压、缺相保护、短路保护、超频保护、失速保护、变频器过载、电动机过载、半导体器件的过热保护、瞬间停电保护等，并能联跳输入侧6kV开关。保护的性能符合国家有关标准的规定。

18、变频装置有交流输出电压、输出电流、输出频率等参数的数据显示。

19、变频器包含以下几种开关量信号和模拟量信号：开关量输入：起动、停止、手动/自动转换等信号。开关量输出：变频器高压就绪、变频器运行、变频器故障、变频器停止等信号。模拟量输入：频率调节（例如转速给定）等。模拟量输出：输出频率、输出电流等。

20、变频装置带故障自诊断功能，对所发生的故障类型及故障装置提供中文指示，在就地显示并远方报警，便于运行人员和检修人员辨别和解决所出现的问题。变频器装置有对环境温度的监控，当温度超过变频器允许的环境温度时，变频器提供报警。

21、系统在电子噪声、射频干扰及振动的环境中可以连续运行，变频装置满足国家标准对电磁兼容的规定。

四、系统安装

高压变频器调试一次成功，并通过验收。K0用户原高压开关K1、K2和K3变频器旁路开关柜高压隔离开关合康牌HIVERT-Y高压变频器。M高压电动机变频器控制清滤泵泵为一拖一控制，旁路开关柜用于工/变频切换。K1，K2和K3为三个高压隔离开关，要求K2和K3不能同时闭合，在机械上实现互锁。K3断开，K1和K2闭合，清滤泵变频运行；K1和K2断开，K3闭合，清滤泵工频运行。

五、变频器运行情况

从变频器投入运行的应用效果来看，完全达到了用户进行清滤泵变频的目的，其优越性体现为以下几点：

(1) 操作简便,易于观察。变频器运行时的所有数据及运行状态在人机界面都可显示,如运行频率,输入电压,输入电流,输出电压,输出电流,开闭环,压力值等。人机界面操作简单明了，观察方便。

(2)变频器运行稳定,性能良好。高压变频器投入运行以来,运行稳定,转速调节平滑可靠,电压和电流正常,没有出现异常现象。

(3)减轻了值班人员的劳动强度。值班人员在值班时通过微机远程监控系统进行操作,不再需要频繁地操作阀门,工作量大大减小。

(4)恒压控制。采用压力恒压控制,用户只需根据实际管网需要设定所需压力，变频器自动恒压运行，压力设定方便，精确稳定，保证管道稳定运行，爆管现象再没有发生,提高了供水质量。

(5)降低了维护费用。由于变频器对电机实现软启动，启动电流小，对水泵机组没有任何机械冲击，相应地延长了水泵、电机及阀门的使用寿命，大大降低了维护工作量和维护成本。

(6)节电效果明显。为了对比水泵安装后的节能情况,现将水泵变频运行的数据与运行一周的数据分别记录如：

变频器运行频率（Hz）34.39

变频器输入电流（A）13

变频器输入功率（kW）126

变频器输入电压（V）5738

变频器输出电流（A）30

变频器输出电压（V）4318

变频器输出功率(kW)126

变频运行一周时:输入电压:6KV,平均输入电流:13A,功率因数:0.98,水泵进口压力:0.44MPa,水泵出口压力:0.51MPa，平均运行频率:34.39Hz。

P变=1.732×6KV×13A×0.98=132.39kW

工频运行一周时:电压:6kV,电机电流:42.2A,功率因数:0.8。

P工=1.732×6kV×35A×0.8=290.976kW

节电率=(P工-P变)/工×100%=(290.976kW-132.39kW)/290.976kW×100%=54.5%。

节电率高达54.5%,节能效果非常显著。一天节电量:(290.976kW-132.39kW) ×24h=3806.06kW/h一年按200天运行计算,每度电按0.45元/ kW/h计算,一年节省电费为3806.06kW/h×0.45×200天=342545元。

六、结束语

经过变频器的现场运行，证明北京合康亿盛科技有限公司HIVERT-Y型高压变频器北京合康高压变频器性能好，可靠性高。在#6号纸机气罩风机和清滤液水泵采用变频器后，提高了机组的稳定性，保持管道压力稳定，并且节能效果显著。机组可靠稳定运行，满足了纸机抄造需求，改善了#6号纸机抄造环境，受到了高度赞扬。在#6号纸机上使用大功率风机、水泵等设备上实现变频调速，是理想的节能项目，具有较高的经济效益和社会效益。随着改革、开放和我们当今的市场经济的发展，同时我国在去年也加入了WTO。高压大容量变频调速技术是传动领域的高新技术产业，用它来改造我国传统的工业，提高节能技术的水平和规模，节约能源将和社会效益，可以获得非常好经济效益。