高压变频装置在加压泵站应用探讨
一、 项目设计背景
因地制宜、审时度势地应用引入、试行推广“四新”技术，是现代企业科技进步和两个效益不断提高及稳步发展的一项重要途径和手段。该项目的增压泵站是为设计能力日产16万吨自来水厂输送原水的配套新建工程，泵站距上游水库取水口1.2公里，距下游自来水生产厂22公里，选用DN1200MM压力输送管。根据输水工程项目设计方案，利用地形自然高差和库容常水位，自流输送能力为10万吨/d，当输送量超过10万吨/d时，需通过增压泵输送。该增压泵站设计选用10KV/355KW机组，提升扬程为13米，额定流量为7200吨/h，启动方式为液阻降压启动，配机组两套，一备一用。
泵站自2002年6月投入试运行。但由于实际需求输水总量为10-12万吨/d，所以只能依靠调节出口阀门开度来调节流量，以保证生产厂的处理平衡的需求。这不但操作麻烦、难以控制，而且能源浪费大。同时，根据预测，在近二、三年内还尚未能达到16万吨/d的需求量。鉴此，为了资源的合理利用和能源的节约，保证输水管网的安全可靠运行，拟考虑安装变频调速装置，并经过经济技术评估，认为是可行的，于2002年9月筹划建设该技改项目。通过社会调查和筛选，决定选用北京利德华福HARSVERT－A10/30变频调速装置。
二、 系统方案
1、 一次结线方案为一控二手动预置及变频/液阻启动运行方式手动预选模式；
2、 系统监控和操作为本机（现场）操作和上位计算机集控室操作两种模式；
3、 运行控制方式是近期为开环控制，当达到设计生产能要求时，实行闭环控制。
三、 系统功能及说明
通过变频器主界面可以进行变频器的功能设定、参数设定、实时波形显示、运行记录打印、故障查询。
通过主界面可对变频器直接进行启动、设定运行频率、停机、急停和复位等操作。
2、 参数设置功能设定：设置允许和设置禁止
设置允许——是用于停机状态下对变频器和电机参数的设定、修改和保存；
设置禁止——是用于不管变频器当前处于运行或停机状态下进行设定参数查看，但所作修改和新设定均无效，系统不予保存。
3、 运行方式设定
用于选择变频器开环或闭环运转方式和远控或本控方式的设定。
4、 频率设定选择
由计算机设定和模拟设定两种方式，即可通过主界面或上位机和接受外部0-10V或4-20MA模拟设定信号。
5、 上位机参数修改
通过远控/本控开关和配合使用“参数设置功能设定”，实现在上位机上进行设定和修改参数有效与否。
6、 上位机控制
通过远控/本控开关和配合使用“参数设置功能设定”，实现在上位机上进行启动、停车、急停、复位、设定运行频率等功能的有效与否。
7、 远程拨号监控
共他计算机通过电话网络在远程对变频器进行控制及运行情况监视。如果该功能“禁止”，则远程拨号失去对变频器的控制权，仅有对变频器运行情况进行监视的功能。
8、 模拟输出
变频器具备两个模拟输入通道，每个通道都可以选择为电流源输出和电压输出。输出物理量可分别设置成频率、电流、电压、功率、功率因素、流量、压力等量。
9、 PID调节器
用于输入调节器的各项参数。PID调节器的比例系数、积分时间常数、微分时间常数在变频器运行时都可以实时修改，同时按下“应用”按钮后，新参数立即有效。
10、 模拟输入信号范围设定
具有四个模拟输入通道。先从模拟输入设置对话框选定模拟输入，然后在界面上对该通道的参数进行设定；先设定通道输入信号的信号源的性质，然后设定传感器输出的最大和最小输出信号值及其对应的测量范围。变频器可以接收0-20MA或0-10V范围内的任何电流或电压值模拟信号。
11、 参数设定
参数设定窗口用于设定变频器参数、电机参数以及管理参数，由主界面的参数设定按钮进入。在运行过程中，除了管理参数修改有效外，其余参数仅在停机时才能修改。
在参数设定窗口中，变频器参数、电机参数可按各参数对应的按钮，由弹出的软件键盘进行设定。参数修改后，按“取消”键，则所作修改无效；按“设定”键，则保存修改后的参数值，系统将按新设定的参数运行。
12、 恢复出厂设定
系统将出厂设定参数文件拷贝到当前参数文件。“确定”后，系统将按出厂设定运行；“取消”则恢复原参数设置。
13、 参数设定备份
将当前所设定的参数作为数据文件保存在硬盘中，以备需要时方便调用。系统总共可保存从save0到save16共17个备份。
14、 故障信息查询
变频器具有精确的故障定位及查询功能。任何情况下都可以通过故障查询窗口及时获知系统的当前状况及发生过的历次故障信息，包括故障发生时间、原因及位置。
15、 故障查询窗口
故障查询窗口在系统出现重故障时自动弹出，当前的故障处于闪烁状态。故障信息包括功率单元、整流变压器、电机、控制器、功率柜冷却风机及现场等各个部分的状态。当柜门、UPS、电机、变压器、风机等出现不影响运行的轻度故障时，将在主界面上实时显示，故障消除时，显示也随之消失。轻度故障不弹出本窗口。
16、 故障信息处理
故障查询窗口对故障种类及发生位置作出精确定位后，可以返回后通过主界面的帮助菜单寻求解决方案。
17、 运行波形显示
变频器利用波形显示窗口可以实时显示输入或输出的电流、电压波形，同时提供输入输出的功率和功率因数计算值显示，并具有通道选择，波形缩放、波形实时显示及保持功能。
18、 运行数据记录
变频器具有自动记录运行参数的功能。变频器发生的每一次操作以及对应时刻也相应记录在案。
19、 运行记录设定
变频器运行时自动记录的参数包括给定频率、输出频率、输入电流、输出电流、输入电压、输出电压、输入功率、输出功率、输入功率因数、输出功率因数、实际压力、累计运行时间等。以上所有运行参数连同记录的时刻一起同时被记录，而与参数前的选项无关。所有记录的运行参数按文本文件格式存放于工控机硬盘之中，每天作为一个文件，以日期作为文件名。
20、 记录查看和报表打印
可根据需要选择显示参数，没有选择的参数，系统将不予显示和打印。本窗口提供打印的时间段选择，显示该时间段内所记录的运行参数以便打印输出，并可将记录参数复制到软盘上。
21、 远程/本机控制方式
变频器具有本机和远程控制两种方式。当选择“远控”时，可通过DCS系统对变频器进行控制，也可在现场或集中控制室的远程监控计算机对变频器进行控制。变频器主界面相应的软件控制按钮失效；当选择“本控”时，变频器主界面的软件控制按钮生效，而远程监控计算机的控制功能同时失效。
22、 运行模式
变频器具有开环运行、闭环运行、软启动、正常停机、急停等多种运行模式。
23、 报警和复位
当系统在发生故障时，提供音响报警。可用“报警解除”按钮消除报警的音响。变频器运行时，“系统复位”按钮无效。其他情况下，“系统复位”按钮可对工控机和控制器发出复位命令。
24、 上位机监控界面
在“远控/本控”开关处于“远控”位置时，变频器不仅可通过远程操作开关按钮进行控制，还可通过上位计算机进行远程集中监控。上位机可直接对其实现起停控制、频率设定、功能设定、电机参数设定、变频器参数设定、故障查询、DA设定等各种监控功能。上位计算机的远程监控界面如下：
四、 安装和试运行
该技改项目于2002年10月上旬开始安装调试，于10月下旬投入试运行。至今运行时间并不长，仅仅5个月左右。自投入试运行至今，运行平稳，整个系统安全、可靠、监控系统清晰、全面，操作便捷，控制自序灵活。
五、 效益评估
作为一个高科技的产品或设备，都应具有一定的节能降耗这一项重要的技术经济指标和必备的要素。而对某一项技改项目的效益要进行总结和评价，应该说是一个十分严肃认真的科学问题，按贯例应申报项目，由政府专职权威部门经过实地科学测试和各种试验、计算、复核、审查、确认等环节。所以我们在此谈效益，讲成果，只是对企业自身的切身利益而言的效益和评价。就此而言，该系统在未安装变频调速装置前，输水量在10-13万吨/d，按供电部门计费计量表计为准，其运行平均电耗为500kw·h/万吨，而安装试运了变频调速装置后，输送水量也为10-13万吨/d，其运行平均电耗为300-320kw·h/万吨。根据输水需求预测，近两年内，年、日平均输水量为13万吨和15万吨。按上述对比值和预测量，经推算，按每万吨180kw·h和120 kw·h计算，两年可节电量149万kw·h；若按0.6元/kw·h计算为89.4万元。也就是说两年内能全部收回投入资金，可见其经济效益十分明显。同时，由于该系统的投运，提高了供水的可靠性和安全的保证性。安全、正常、不间断的恒压供水是社会民众对供水行业服务质量最基本的要求。所以说，该系统的投运对企业两个效益不断提高可谓是锦上添花。
因地制宜、审时度势地应用引入、试行推广“四新”技术，是现代企业科技进步和两个效益不断提高及稳步发展的一项重要途径和手段。该项目的增压泵站是为设计能力日产16万吨自来水厂输送原水的配套新建工程，泵站距上游水库取水口1.2公里，距下游自来水生产厂22公里，选用DN1200MM压力输送管。根据输水工程项目设计方案，利用地形自然高差和库容常水位，自流输送能力为10万吨/d，当输送量超过10万吨/d时，需通过增压泵输送。该增压泵站设计选用10KV/355KW机组，提升扬程为13米，额定流量为7200吨/h，启动方式为液阻降压启动，配机组两套，一备一用。
泵站自2002年6月投入试运行。但由于实际需求输水总量为10-12万吨/d，所以只能依靠调节出口阀门开度来调节流量，以保证生产厂的处理平衡的需求。这不但操作麻烦、难以控制，而且能源浪费大。同时，根据预测，在近二、三年内还尚未能达到16万吨/d的需求量。鉴此，为了资源的合理利用和能源的节约，保证输水管网的安全可靠运行，拟考虑安装变频调速装置，并经过经济技术评估，认为是可行的，于2002年9月筹划建设该技改项目。通过社会调查和筛选，决定选用北京利德华福HARSVERT－A10/30变频调速装置。
二、 系统方案
1、 一次结线方案为一控二手动预置及变频/液阻启动运行方式手动预选模式；
2、 系统监控和操作为本机（现场）操作和上位计算机集控室操作两种模式；
3、 运行控制方式是近期为开环控制，当达到设计生产能要求时，实行闭环控制。
三、 系统功能及说明
通过变频器主界面可以进行变频器的功能设定、参数设定、实时波形显示、运行记录打印、故障查询。
通过主界面可对变频器直接进行启动、设定运行频率、停机、急停和复位等操作。
2、 参数设置功能设定：设置允许和设置禁止
设置允许——是用于停机状态下对变频器和电机参数的设定、修改和保存；
设置禁止——是用于不管变频器当前处于运行或停机状态下进行设定参数查看，但所作修改和新设定均无效，系统不予保存。
3、 运行方式设定
用于选择变频器开环或闭环运转方式和远控或本控方式的设定。
4、 频率设定选择
由计算机设定和模拟设定两种方式，即可通过主界面或上位机和接受外部0-10V或4-20MA模拟设定信号。
5、 上位机参数修改
通过远控/本控开关和配合使用“参数设置功能设定”，实现在上位机上进行设定和修改参数有效与否。
6、 上位机控制
通过远控/本控开关和配合使用“参数设置功能设定”，实现在上位机上进行启动、停车、急停、复位、设定运行频率等功能的有效与否。
7、 远程拨号监控
共他计算机通过电话网络在远程对变频器进行控制及运行情况监视。如果该功能“禁止”，则远程拨号失去对变频器的控制权，仅有对变频器运行情况进行监视的功能。
8、 模拟输出
变频器具备两个模拟输入通道，每个通道都可以选择为电流源输出和电压输出。输出物理量可分别设置成频率、电流、电压、功率、功率因素、流量、压力等量。
9、 PID调节器
用于输入调节器的各项参数。PID调节器的比例系数、积分时间常数、微分时间常数在变频器运行时都可以实时修改，同时按下“应用”按钮后，新参数立即有效。
10、 模拟输入信号范围设定
具有四个模拟输入通道。先从模拟输入设置对话框选定模拟输入，然后在界面上对该通道的参数进行设定；先设定通道输入信号的信号源的性质，然后设定传感器输出的最大和最小输出信号值及其对应的测量范围。变频器可以接收0-20MA或0-10V范围内的任何电流或电压值模拟信号。
11、 参数设定
参数设定窗口用于设定变频器参数、电机参数以及管理参数，由主界面的参数设定按钮进入。在运行过程中，除了管理参数修改有效外，其余参数仅在停机时才能修改。
在参数设定窗口中，变频器参数、电机参数可按各参数对应的按钮，由弹出的软件键盘进行设定。参数修改后，按“取消”键，则所作修改无效；按“设定”键，则保存修改后的参数值，系统将按新设定的参数运行。
12、 恢复出厂设定
系统将出厂设定参数文件拷贝到当前参数文件。“确定”后，系统将按出厂设定运行；“取消”则恢复原参数设置。
13、 参数设定备份
将当前所设定的参数作为数据文件保存在硬盘中，以备需要时方便调用。系统总共可保存从save0到save16共17个备份。
14、 故障信息查询
变频器具有精确的故障定位及查询功能。任何情况下都可以通过故障查询窗口及时获知系统的当前状况及发生过的历次故障信息，包括故障发生时间、原因及位置。
15、 故障查询窗口
故障查询窗口在系统出现重故障时自动弹出，当前的故障处于闪烁状态。故障信息包括功率单元、整流变压器、电机、控制器、功率柜冷却风机及现场等各个部分的状态。当柜门、UPS、电机、变压器、风机等出现不影响运行的轻度故障时，将在主界面上实时显示，故障消除时，显示也随之消失。轻度故障不弹出本窗口。
16、 故障信息处理
故障查询窗口对故障种类及发生位置作出精确定位后，可以返回后通过主界面的帮助菜单寻求解决方案。
17、 运行波形显示
变频器利用波形显示窗口可以实时显示输入或输出的电流、电压波形，同时提供输入输出的功率和功率因数计算值显示，并具有通道选择，波形缩放、波形实时显示及保持功能。
18、 运行数据记录
变频器具有自动记录运行参数的功能。变频器发生的每一次操作以及对应时刻也相应记录在案。
19、 运行记录设定
变频器运行时自动记录的参数包括给定频率、输出频率、输入电流、输出电流、输入电压、输出电压、输入功率、输出功率、输入功率因数、输出功率因数、实际压力、累计运行时间等。以上所有运行参数连同记录的时刻一起同时被记录，而与参数前的选项无关。所有记录的运行参数按文本文件格式存放于工控机硬盘之中，每天作为一个文件，以日期作为文件名。
20、 记录查看和报表打印
可根据需要选择显示参数，没有选择的参数，系统将不予显示和打印。本窗口提供打印的时间段选择，显示该时间段内所记录的运行参数以便打印输出，并可将记录参数复制到软盘上。
21、 远程/本机控制方式
变频器具有本机和远程控制两种方式。当选择“远控”时，可通过DCS系统对变频器进行控制，也可在现场或集中控制室的远程监控计算机对变频器进行控制。变频器主界面相应的软件控制按钮失效；当选择“本控”时，变频器主界面的软件控制按钮生效，而远程监控计算机的控制功能同时失效。
22、 运行模式
变频器具有开环运行、闭环运行、软启动、正常停机、急停等多种运行模式。
23、 报警和复位
当系统在发生故障时，提供音响报警。可用“报警解除”按钮消除报警的音响。变频器运行时，“系统复位”按钮无效。其他情况下，“系统复位”按钮可对工控机和控制器发出复位命令。
24、 上位机监控界面
在“远控/本控”开关处于“远控”位置时，变频器不仅可通过远程操作开关按钮进行控制，还可通过上位计算机进行远程集中监控。上位机可直接对其实现起停控制、频率设定、功能设定、电机参数设定、变频器参数设定、故障查询、DA设定等各种监控功能。上位计算机的远程监控界面如下：
四、 安装和试运行
该技改项目于2002年10月上旬开始安装调试，于10月下旬投入试运行。至今运行时间并不长，仅仅5个月左右。自投入试运行至今，运行平稳，整个系统安全、可靠、监控系统清晰、全面，操作便捷，控制自序灵活。
五、 效益评估
作为一个高科技的产品或设备，都应具有一定的节能降耗这一项重要的技术经济指标和必备的要素。而对某一项技改项目的效益要进行总结和评价，应该说是一个十分严肃认真的科学问题，按贯例应申报项目，由政府专职权威部门经过实地科学测试和各种试验、计算、复核、审查、确认等环节。所以我们在此谈效益，讲成果，只是对企业自身的切身利益而言的效益和评价。就此而言，该系统在未安装变频调速装置前，输水量在10-13万吨/d，按供电部门计费计量表计为准，其运行平均电耗为500kw·h/万吨，而安装试运了变频调速装置后，输送水量也为10-13万吨/d，其运行平均电耗为300-320kw·h/万吨。根据输水需求预测，近两年内，年、日平均输水量为13万吨和15万吨。按上述对比值和预测量，经推算，按每万吨180kw·h和120 kw·h计算，两年可节电量149万kw·h；若按0.6元/kw·h计算为89.4万元。也就是说两年内能全部收回投入资金，可见其经济效益十分明显。同时，由于该系统的投运，提高了供水的可靠性和安全的保证性。安全、正常、不间断的恒压供水是社会民众对供水行业服务质量最基本的要求。所以说，该系统的投运对企业两个效益不断提高可谓是锦上添花。
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