变频器在消防水泵中的应用

宁 华，杨晋湘

（1.大唐华银金竹山火力发电分公司，湖南 冷水江 417505；

2.湖南省冷水江市电力局，湖南 冷水江 417500）

1.变频恒压供水的特点

(1)变频恒压供水具有压力可任意给定，以适应供水中压力及流量波动的特性。

在火电厂消防水压力满足用水需求时，采用自动睡眠功能，当用水流量接近零时，变频泵能自动待机状态，故具有最佳的节能效果。

(2)在变频恒压变量的供水情况下，用水流量下降，变频调速泵的转速下降；当频率下降到零流量的时候，变频供水控制器发出指令，自动关闭1台工频泵使之退出并联供水。

(3)为了减少工频泵自动投入退出时的冲击,在投入时，变频泵的转速自动下降，然后慢慢上升以满足恒压供水的要求。

(4)具有运行泵和备用泵的定时轮换功能，防止备用泵长期不用而发生的锈死现象。

(5)具有管网超压、欠压保护功能，提高供水系统的使用寿命，故障泵可自行退出运行，水泵软启动、软切换，无压力冲击。

2.变频恒压供水系统构成

变频器系统组成框图见图1。

某厂原消防水系统采用3台泵，一般为1用、1备、1检修，或1用、2备。

当消防水压力降低时，联动投入第2台泵运行，由于两台水泵运行，经常造成水压过高、漏水，运行人员采用节流调节，使泵形成旋涡冲击，产生强烈的振动和噪声，对泵的使用寿命和维护修理造成不利影响。

由于电动机的转矩基本恒定，这种调节方式形成的供水压力高，还会造成节流功率损失、泵效降低、电力浪费。此外频繁启停水泵可使电气系统的使用寿命缩短。为此需对消防水系统进行变频恒压供水的改造。

将2台55kW水泵改为变频调速，变频器采用普传PI-3000变频器，实现电动机的无极调速。根据压力传感器的信息自动调节水泵电机的转速，使供水系统的压力始终保持在预先设定的压力点上，供水量按用户的实际需要自动变化。

通常采用的运行方式有以下三种：

(1)1台变频泵运行，1台工频泵备用；

(2)1台变频泵运行，1台变频泵备用；

(3)1台工频泵运行，1台变频泵备用。

第3台泵做为备用或进行检修。

为了保证系统在故障状态或检修状态下不影响供水，系统除了自动方式外还有手动方式，方便检修。

变频器的接线如图2所示。

由于电动机安装场地潮湿，电动机极易受潮，对电动机用兆欧表测试时，不允许将测试电压加到变频器上，防止损坏变频器，需要将R、S、T、U、V、W短接或拆除U、V、W的接线。为了方便摇测电动机绝缘，在变频器的出线侧装设刀闸HK2，只需要拉开刀闸，就能方便地摇测电动机绝缘。

在母管压力定为0.6MPa时，对普传PI-3000变频器重要参数的设定如下。

Pr00=50 主速度频率设定50Hz；Pr01=25 主速度加速率设定25s；Pr02=30 主速度减速率设定30s；

Pr03=73 DI5输入端子功能选择正转；

Pr09=0 转矩补偿电压，当输出频率低时，这个参数决定最小的输出电压，以便提升转矩；

Pr15=50 输出频率上限为50Hz；

Pr16=0 输出频率下限为0Hz；

Pr27=30 SPD3频率设定；

Pr30=0 Pr30为自由运转停止，当Pr30=0，变频器逐渐减小输出频率直到停止；

Pr31=1 逆转禁止，Pr31=1，变频器能正转，不可以反转；

Pr39=1 控制指令来源选择，Pr39=为端子控制，由DI5（RUN）端子决定变频器运转或停止；

Pr40=40 设定频率来源选择，Pr40=40为PID决定；

Pr41=50 DI1输入端子功能选择，Pr41=50为PID启动；

Pr46=7 RY1/RY2输出端子功能选择，Pr46=7为变频器运转中；

Pr47=4 RY3/RY4输出端子功能选择，Pr47=4为故障中；

Pr51=100 电子式电热偶动作时间100s；

Pr52=2 电动机极数为2极；

Pr73=0.2 自动运转第一段时间为0.2s；

Pr91=260 AI2端子输入最低值；

Pr92=1020 AI2端子输入最高值。

当母管压力≥0.8MPa，不允许启动水泵。

为防止变频器在工作中因整流和变频产生高频电磁波干扰，柜内仪表和电子系统均选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰，所有的元器件均应可靠接地。此外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。变频器的接地必须与动力设备接地点分开单独接地。信号输入线的屏蔽层应接至E(G)上，其另一端绝不能接地，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。

3.使用变频器的优越性

(1)寿命延长。变频器实现了机泵软启动，避免了电机开停时的大电流对电机线圈和电网的冲击，转速不再长期维持额定转速，减少了机械磨损，降低了机泵故障率，保证了设备的安全。

(2)节能。当采用1台工频泵运行时，工频泵电流为100A左右，而只采用变频泵运行时，电流一般在40A左右，大大降低能耗，节能效果十分明显。

(3)节水。由于根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象。

(4)运行可靠。由变频器实现泵的软启动，消除了水泵的水锤效应。使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限造成管道破裂。

4.结语

消防水采用变频恒压供水后已运行多年，既减少了设备的维护工作量，延长了设备的使用寿命，又节约电能，降低发电成本，提高了设备运行的可靠性，成为提高市场竞争力的有力手段。