450kW水泵高压变频技术方案.docx
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450kW水泵高压变频技术方案
辽阳石油化纤公司化工厂
（循环水泵、路灯）
技术方案
TechnicalProposal
设备：
变频器RPOWERT-HIVERT-Y06/061
路灯节电器RPOWERT-ZNLD
时间：
2017年10月25日
第一部分：
循环水泵
1.概述
深圳瑞普泰科技节电有限公司是一家专业开发、生产各种负载节电器及高压大功率变频器的民营高科技企业。
其变频器系列产品广泛应用于火力发电、城市供水、采油采矿、化工、冶金、水泥、造纸等领域，可实现对各类高压电动机驱动的风机、水泵、空气压缩机等负载的调速、节能、软启动和智能控制，综合效益十分显著。
深圳瑞普泰科技节电有限公司拥有国内一流的专业研发和管理队伍，员工中博、硕士比例约占20%，约65%的员工具有本科以上的学历。
公司十分重视人才的培育和制度建设，力求使自己成为一支目标精准、反应迅速、高效务实、温馨和谐的团队。
精益求精的技术设计、稳定可靠的产品品质、独具优势的性价比率和先人后己的服务心态是深圳瑞普泰科技节电有限公司的经营特色和致胜法宝。
深圳瑞普泰科技节电有限公司愿与国内外同行一道，共同致力于开创中国工业的绿色能源时代。
公司RPOWERT-HIVERT系列高压大容量变频器已于2003年3月通过国家电力科学研究院、国家电控配电设备质量监督检验中心等权威部门的严格测试。
在质量保证体系方面，通过了ISO9001-2000认证。
RPOWERT-HIVERT变频器已有很好的运行业绩，得到了用户的认可，并在业界取得了不少国内客户青睐。
采用RPOWERT-HIVERT-Y系列高压变频器实现恒压供水，具有以下特点：
●优良的调速性能，可实现恒压供水，提高供水质量；
●良好的节能效果，可提高系统运行效率；
●实现电机软启动，减小启动冲击，降低维护费用，延长设备使用寿命；
●压力恒定，避免晚间流量小时压力过高而造成的管线损坏；
●减小跑、冒、滴、漏造成的损失；
●控制方便、灵活，自动化水平高，无须人工倒泵和调节阀门，减轻劳动强度；
●系统安全、可靠，确保负载连续运行；
●输入谐波含量小，不对电网造成污染；
●输出谐波含量低，适合所有改造项目的异步电动机，无须降容使用。
2.用户条件及要求
贵厂现共装有主循环水泵三台，两用一备，并网运行，一台阀门全开，另一台阀门开度约52%。
拟对阀门开度52%的水泵进行变频改造，采用调速方式，实现供水，保证恒压。
3.变频器选型及性能特性
根据电机容量，选用深圳瑞普泰科技节电有限公司自主研发和生产，适合驱动高压异步电动机的变频器RPOWERT-HIVERT-Y06/061，额定输出电流为61A，适配500kW及以下容量的异步电动机。
3.1主要技术性能指标
∙额定容量：
630kVA
∙适配电机功率：
500kW
∙额定电流：
61A
∙额定输入电压：
6kV（-20%∽+15%）
∙输入频率：
45-55Hz
∙输入方式：
30脉冲二极管全波整流输入
∙输出方式：
每相5单元叠波正弦波脉宽调制输出
∙输入功率因数：
大于0.96（额定负载时）
∙效率（含变压器）：
大于96%（额定负载时）
∙输出频率：
0-120Hz，0-100%连续可调
∙频率分辨率：
0.01Hz
∙过载能力：
120%一分钟，150%立即保护
∙控制电源：
双路供电，220VAC，1kVA
∙冷却方式：
强制风冷
∙防护等级：
IP30
∙总重：
约4000kg，最大单件重约2500kg
∙模拟量输入：
两路，0~10V/4~20mA
∙模拟量输出：
两路，0~10V/4~20mA
∙开关量输入输出：
12入/9出
∙通讯接口：
隔离RS485接口，MODBUS规约
∙运行环境温度：
0到40℃
∙贮存/运输温度：
-40到70℃
∙环境湿度：
<90%（20℃时），不结露
∙安装海拔高度：
<1000米（超过1000米时，需降额运行）
∙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等。
3.2外形尺寸
变频器外形尺寸宽*高*深=3350*1900*1200mm
图1变频器外形图（深1200）
变频器采用底部进出线方式，从正面看，高压进线孔位于变压器柜后部居中的位置，高压出线及二次进出线电缆孔位于单元柜后部居左的位置。
变频器应安装在电缆沟上，见下图。
图2变频器安装图（侧面）
变频器在正面操作，二次接线室在背面。
为了保证操作、维护的方便性和通风散热效果，变频器正面距墙距离不小于1.5米，背面和顶部距墙距离不小于1米。
室内冷却方式：
若采用空调制冷，则空调容量不小于6P；若采用排风方式，则排风量不小于5000m3/h。
3.3RPOWERT-HIVERT变频器的主要优势及特点
瑞普泰RPOWERT-HIVERT系列高压变频器与国内外同类产品比较，在产品功能设计、产品质量保障措施、系统安全设计和服务方面，具有以下优势和特点：
1）输入、输出谐波含量低，输入功率因数高。
无须滤波器和功率因数补偿，可直接驱动普通电机；
2）系统控制电源采用220VAC和高压主电源降压隔离后双路供电，系统运行更可靠、操作更简便。
其他产品一般采用柜内UPS供电，在柜内高温条件下，UPS电池寿命短、故障率高，且开、停机时，操作烦琐；
3）冷却风机采用高压主电源降压后直接驱动，风机仅在上高压电后运行。
系统220VAC控制电源容量仅需1kVA，且避免了冷却风机启、停时对控制系统的干扰；
4）功率单元工作电源为高压开关电源，直接取自单元内部电容，避免了瞬时掉电对单元的影响；
5）更适应于国内电网条件，变频器工作电压范围为UN+15～-20%，如6kV系列可稳定运行于6900V电压条件下；
6）限流功能。
避免启动或负载突然变化时，使变频器输出电流过大而导致保护动作；
7）操作平台采用全中文系统，运行稳定，且易学易用；
8）结构紧凑，体积小。
与国内同容量产品相比，柜体宽度缩小0.6～1.0米；
9）完善的上位控制功能。
可与DCS系统实现通讯（采用标准MODBUS通讯规约）或I/O方式连接。
10）主要器件均采用世界一流厂商的成熟产品，产品从元器件至半成品及成品，均实现100%的严格测试。
各系列产品出厂前均完成100%72小时以上负载测试记录，确保产品的可靠性。
11）有较强的工程设计能力和沟通意愿，能根据用户现场条件和控制要求量身定做，及时满足用户的不同需求；
12）功率单元模块化设计，可以互换，维护简单；
13）二次接线模块化设计，现场接线简单，安装周期短；
14）瑞普泰电气本着“用户利益至上”的原则，想用户所想，急用户所急，视每个项目的质量和口碑为生命。
在已经进行的项目中，有非常高的成功比率。
4.一次回路及保护
图3_1一次回路图
高压开关柜为变频器馈电，并为其提供保护，保护主要有速断保护、过载保护、过电压保护，其整定值根据变频器额定值计算，电机变频运行时的保护由变频器负责，工频运行时的保护由原来的断路器负责。
变频器与高压柜之间的联锁关系有：
●合闸闭锁：
将变频器“合闸允许”信号串联于高压开关合闸回路。
变频器故障或不就绪时，高压开关（断路器DL）合闸不允许。
●故障分闸：
将变频器“高压分断”信号并联于高压开关分闸回路。
当变频器出现故障时，分断变频器高压输入。
手动切换
旁路柜配置两个刀闸开关K1、K2，K1与K2之间有机械互锁，并通过电磁锁实现电气互锁，保证K1、K2同时只能合上一个或全部断开。
刀闸开关与断路器之间有一定的闭锁关系：
●DL1闭合时，K1不能合闸；K1闭合时，DL1不能合闸。
●DL2闭合时，K2不能合闸；K2闭合时，DL2不能合闸
当变频器出现故障或需要维护退出运行后，可以将刀闸开关K1、K2全部分断，此时，所有电机恢复到原有控制方式。
一台水泵变频运行时，另一台水泵作为备用机组，变频器运行过程中出现故障时，直接启动备用机组，保证不间断供水。
5.二次回路及控制
控制器由光纤板，信号板，主控板，接口板和监视器组成，各部分之间的联系如图4所示。
控制系统与功率单元之间采用光纤通信，实现了强弱电之间的光电隔离。
图4变频器系统控制原理图
5.1控制方式
RPOWERT-HIVERT变频器有三种控制方式：
●本地控制：
从变频器操作界面控制电机的启动和停机，并能完成变频器的所有控制；
●远程控制：
通过内置接口板接受来自现场的开关量控制；
●上位控制：
通过RS485接口，采用MODBUS通讯协议，接收上位DCS系统的控制。
5.2速度设置方式（或闭环运行时的给定方式）
RPOWERT-HIVERT变频器有多种速度设置方式，在闭环运行时，速度设置方式即为被控量的给定方式：
●本地设置：
通过操作屏设置运行频率；
●模拟设置：
接收DCS系统0-10V或4-20mA模拟信号设置运行频率或被控量给定值；
●通讯设置：
通过通讯方式接收来自DCS系统的运行频率或被控量给定值；
●多档设置：
通过开关量设置多档运行速度或被控量给定值；
●闭环调节：
由PID自动设置运行频率。
5.3运行方式
RPOWERT-HIVERT变频器有开环和闭环两种运行方式。
●开环运行：
变频器以设置频率输出。
频率（或称速度）的设置方式有本地设置、模拟设置、通讯设置和多档设置。
●闭环运行（恒压供水）：
对压力跟踪控制，实现压力恒定。
闭环运行时，实际压力信号来自安装于供水管道上的压力变送器，而压力期望值有4种设置方式，分别为本地设置、模拟设置、通讯设置和多档设置，详见上节。
变频器通过调节速度，使实际压力逼近压力设置值，以保证供水管道内的压力恒定。
图5恒压供水示意图
5.4对外接口
●模拟量输入：
2路，4～20mA或0～10VDC。
4～20mA时输入阻抗250Ω，0～10VDC电压输入时输入阻抗≥10MΩ。
用于接收速度设置或被控量设置的模拟信号；现场的流量、压力、烟气浓度等信号。
●模拟量输出：
2路，4～20mA或0～10VDC输出。
4～20mA输出时最大阻抗500Ω，0～10VDC电压输出时最小阻抗5000Ω。
以模拟方式输出变频器的运行速度；变频器的输入、输出电压、电流、功率及功率因数等变量。
●数字量输入：
12路，光电隔离，隔离电压500VAC。
接收远程控制信号，速度给定开关信号及各开关状态等。
●数字量输出：
9路，中间继电器隔离，隔离电压750VAC，接点容量5A。
输出变频器状态，控制主电源开断等。
●通讯接口：
隔离RS485，MODBUS通讯规约，实现与上位系统的通讯。
接线端子定义
6.
可靠性保证
RPOWERT-HIVERT-Y系列变频器从研发、生产到整机测试，每个环节都将可靠性放在第一位，确保用户使用的安全性和可靠性，现从以下几点分别说明。
6.1原理
RPOWERT-HIVERT-Y采用先进的功率单元串联叠波（又称功率单元多重化结构）方式、空间矢量控制的正弦波PWM调制方法，利用成熟的低压变频器技术和功率器件IGBT，从原理上保证了系统的可靠性，并使变频器的输入输出波形得到极大改善，在美国该方式变频器号称完美无谐波。
功率单元和控制系统之间采用光纤通讯，实现强弱电间的完全电气隔离，提高了整个系统的抗干扰能力。
6.2元器件
为了保证系统的可靠性和使用寿命，主要元器件均采用国际知名厂家产品，主要元器件清单见表1。
表3：
主要元器件清单
序号
名称
品牌
1
IGBT
德国西门子
2
整流管
德国西门康
3
电解电容
日本嘉美工
4
CPLD
美国赛灵思
5
驱动片
日本三菱
6
风机
德国EBM
7
吸收电容
美国CDE
8
输出电流传感器
德国莱姆
9
光纤及接口
美国安捷伦
10
光藕
日本东芝
11
隔离开关
河南森源
6.3质量保证体系
公司形成了一套完善的质量管理体系，已顺利通过ISO9001-2000认证。
公司在供应商认证、元器件检验、半成品和整机的跟踪和检验都严把质量关。
整机出厂前，均经过72小时连续负载试验。
6.4备用机组
当变频器发生重故障无法继续运行时，变频器将立即分断高压输入，并给出故障报警。
此时，可以将备用机组直接投入工频运行，以确保供水的连续性。
从上述几点可以看到，首先RPOWERT-HIVERT变频器是稳定可靠的，其次，即便变频器出现故障，仍可以通过相应手段保证电机继续运行，不会对生产造成影响。
7.供货范围
7.1基本配置
高压变频器RPOWERT-HIVERT-Y06/061一套
7.2备品备件
功率单元HPU06/0611个
过滤网1个
熔断器700V80A3只
7.3资料交付
序号
说明
交付时间
（合同签订后）
1
系统设计和设备配置
1周
2
变频装置技术规范
1周
3
电源要求、接地要求、电控箱/柜数量、外形尺寸及布置要求
1周
5
变频装置运行维护及设计安装指导手册
1周
6
电气接线图及设备表
1周
7
变频装置控制回路原理接线图及设备表
1周
8
变频器输入、输出接口清单及说明
1周
10
同业主接口设计的要求；同电厂监控信号交换；同进线断路器的接口等
3周
11
设备布置图以及推荐的安装方式
3周
12
供土建设计的所有资料，如设备荷载以及荷载点等
3周
13
设备的散热量和散热风道的接口图等
3周
14
现场安装指导手册
3周
8.服务条款
1.指导设备安装、负责调试。
2.如因卖方责任而造成的安装延期，产生的费用由卖方负担。
3.设备质保期为设备验收合格后一年，在此期间，卖方应负责因设备本身导致的各种故障的免费技术服务及维修。
4.变频器故障退出运行后，及时赶到现场。
5.保证备品、备件提供十年。
供方提供的现场安装、调试工作表
序号
工序名称
工序主要内容
备注
1
开箱、检验
按供货清单清点货物，开箱后检查货物是否因运输损伤
2
变频器就位
指导将变频器搬运到位
3
变频器安装
柜体安装，柜间接线，并协助与用户之间的主电缆连接、控制信号连接
4
变频器调试
根据现场条件调整变频器的各项参数、功能设置，协助完成变频器的初次上电和初次启动
5
变频器试运行
配合运行人员，完成变频器的连续带载运行试验
6
培训
对运行、维护人员进行变频器的操作、运行和维护现场培训
供方提供的培训安排：
序
号
培训内容
计划人
日数
培训教师构成
地点
备注
职称
人数
1
变频器基础知识
1日
高级工程师
1
双方协商
参加培训人数由需方提供
2
变频器操作
1日
高级工程师
1
现场
3
变频器维护
1日
高级工程师
1
现场
培训的时间、人数、地点等具体内容由需供双方商定。
.9.投资回报分析
1、改造设备年用电开支=总功率×水泵年工作日×天工作小时×电价
=450KW×360D×24H×0.36元/kwh
=139.97万元
2、目标节电率=20%以上
3、年节电效益=年用电量开支×节电率
=139.97万元×20%
=28万元
4、投资成本:
名称
单价（万元）
数量（台）
金额（万元）
备注
RPOWERT-HIVERT-Y06/061
87
1
87
一拖一
合计
87
（包安装材料费、运输费用）
5、投资回报期=投资成本÷年节电效益
=87万元÷28万元
=3.1年。
按保守节电率20%计算，投资回报期为3.1年，实际上节电率可达30-50%以上，则投资回报期更短，一般回报期为1年左右，即可收回全部成本。
第二部分：
路灯及高杆灯
.1.概述
为了适应市场需求，我公司经过长期的开发试用，现场收集了全国大部分城市的终端数据，成功研制了能适应各种环境的智能型路灯节电器系列，该系列产品经过四代的发展，现已成功开发出第五代产品，全国各城市都来参观指导。
该系列产品采用独特的单片机控制技术，其操作更为简单，性能大大地提高，实现了全自动化定时开、关灯，具备自动旁路和报警功能。
.2.用户条件
根据对贵厂路灯的现场调查，其中高杆灯为高压钠灯，道路路灯为汞灯，均为三相供电；
高杆灯共2杆，每杆24盏灯（400W/盏），每杆灯单独控制，每杆工作电流约22A/相；
道路路灯共30盏（250W/盏），每杆灯单独控制，每杆工作电流约19A/相。
.3.具体布控
根据各路灯段配电控制柜的分配情况，从经济有效科学的原则出发对贵单位路灯建议做如下具体改造布控：
序号
节电器规格型号
数量（台）
控制电流（A）
备注
1
RPowerT-ZNLD3×30
1
每相控制电流≤30A/相
高杆灯1
2
RPowerT-ZNLD3×30
1
每相控制电流≤30A/相
高杆灯2
3
RPowerT-ZNLD3×30
1
每相控制电流≤30A/相
道路路灯
合计
3
保修二年
.4.RPowerT—ZNLD路灯节电控制器产品介绍
.4.1产品简介
RPowerT—ZNLD增强型路灯节电控制器是采用进口特殊材料及高科技微电脑控制技术研制而成的，它的独性设计将微电脑控制与高效电感换流技术有机地结合在一起。
通过电感之间电磁相互作用，回收彼此反相的剩余电流和无功功率、改善供电品质；以及利用气体放电灯特殊物理特性，抑制灯具的超标能耗，提高用电器效率，延缓灯具老化，可最大限度地降低灯光照明系统的电耗，而照度不会或很小受到影响，本机采用非相控调节，不产生任何高次谐波，不污染电网，属于环保型的节电产品。
该装置运行稳定可靠、安装调试简便，节电效果显著，延长灯具使用寿命，降低维护费用，减少维修工作量。
.4.2功能特性
1、率先推出自适应供电技术。
摈弃可控硅相控组合所产生的高次谐波及一系列的电网污染。
极大的提高供电品质和各类用电设备的效率及使用寿命。
2、通过电压整形及高效电压换流技术以最大限度地节省电能，吸收无效能耗。
做到真正意义上的环保型产品。
3、本产品采用高速名牌单片机为中央处理器，为用户提供全中文操作界面，方便使用和调整。
4、具有自诊断、自保护的全面功能可让用户高枕无忧。
5、匹配数字化自动测量技术，可供用户随时了解供电网络的参数及变化。
自记忆功能，用户设置的所有参数可长期保存，不因停电而丢失，
.6、先进可靠的硬件与独特的控制软件整合，双回路自动切换。
.7、参数一次调节，适时响应，自动调功和省电。
.8、保护功能全面完善，确保运行稳定、安全可靠。
.9、节电率可调，节电效果显著，投资省，见效快，投资回收期短。
.10、柔性调节输出无突变，平衡稳定三相电压输出。
.11、全模块化设计，可根据负荷大小，自由组合，方便灵活，适用性强。
.12、安装调试简便，一次投资，常年受益。
.4.3产品结构
1、控制器：
设定节电控制方式和预热时间，过流、欠压保护等参数。
2、时控仪：
设定、查询或修改路灯的开、关时间，各节电阶段开、关灯时间，并且会根据所设置的数据自动决定每天的开关灯时间，确保开关灯时间的合理性。
3、变流器：
控制输出电压，限制输出电压不超过220V；自动调压；调节节电电压水平到设定值。
4、“手动/自动”功能：
旁路开关的手动控制开关，正常运行为“自动”状态；当面板“手动/自动”开关处于“手动”位置则可设定旁路运行。
5、复位按钮：
当节电器因故障自动旁路后，可通过按下“复位按钮”转为自动状态。
注意：
“手动/自动”开关应打在“自动”位置才能复位；如果空开跳闸应将空开合上才能复位。
6、强制开灯开关：
可实现手动开关灯，建议：
新线路试通电用此功能。
7、维修工作灯：
为方便维修员，在维修时可打开此灯照明。
.4.4工作原理
RPowerT—ZNLD是一种以微电脑控制技术为基础的灯光节电器。
它的主回路由两个开关回路并联组合，一个是以微电脑电子控制的节电回路作为主回路，另一个是交流接触器作为旁路开关的回路。
当主回路了故障时，主回路自动退出，旁路开关自动投入运行，以确保灯光正常运行。
其主回路工作模式为：
1、首先通过内置的高精度时钟芯片，实现对每天开、关灯时间的控制。
路灯开启后，其前10分钟全压投入，以确保灯泡充分预热启动，达到正常工作状态。
2、当预热时间段完成后，通过微电脑控制变流器调压，平滑地进入斜坡下降时间段，然后自动进入第一级节电状态，并保持平稳节电运行。
3、当使用于道路照明控制时，因下半夜车少人稀的特点，除设置一级节电水平外，下半夜宜启用夜灯功能即第二级节电水平，可得到更佳的节电效果。
.4.5技术特性
RPowerT—ZNLD型号标注
额定电流
:
落地式
:
悬挂式
RPOWERT—ZNLD
供电相数输出路数
.5.产品的适用对象及应用范围
1.适配所有照明、混合光源的控制，广泛应用于路面、码头、高速公路、广告灯箱、广场等场所的日光灯、高压钠灯、汞灯、金属卤化物灯等气体光源的节电控制。
2.其不同的防护等级，可适应户外、户内及不同程度的恶劣环境。
.6.产品的节电规律
其节电率的高低主要取决于灯具的新旧程度、制造水平、结构类型以及照明环境对照度的要求等因素。
一般来说，新灯具、使用普通电感式镇流器的灯具节电率较高；对照度要求不高的照明环境可设置较高的节电率；对电感镇流器式灯光系统，节电率可达20~40%。
对电子镇流器式灯光系统，节电率可达10~25%。
.7.投资回报分析
1.拟改造路灯目前年用电开支匡算=总功率×年工作日×天工作小时×电价
=（7.5+9.6+9.6）KW×365D×11H×0.36元/kwh
=3.86（万元）
2．平均综合节电率≥25%
3．年节电量费用为=3.86（万元）×25%
=0.97（万元）
4．投资总成本：
序号
节电器规格型号
数量（台）
单价（元）
金额（元）
备注
1
RPowerT-ZNLD3×30
3
23250
69750
合计
3
69750
保修二年
根据以上分析可知，按比较保守的25%节电率计算，每年可节省电费约1万元人民币，根据以往安装实例经验，实际上综合节电率可达30％以上。
节电就是创造效益
经过投资回收计算，综合RPOWERT-HIVERT-Y变频器的节电效果。
节电效果显著，一次投资，长期受益。
按比较保守的节电效果估算，这二部分节电改造后每年节省电费开支28万元人民币以上，这将会给贵公司带来相当可观的经济效益。
这项节电改造在减少电费的同时，因为变频器优良的安全保护作用，将有利于电机、水泵、电气元件、开关元件等设备延长使用寿命，减少设备投资成本、维护成本，提高企业生产效率，增创企业效益。
本公司有完善的售后服务，提供全年365天的售后服务，解除用户后顾之忧。
设计：
石志军
审核：
唐盛
深圳市瑞普泰科技有限公司
2017年10月25日
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