浅议洗煤厂清水循环泵系统节能改造

【摘

 要】本文介绍 JTDK-GBP 高压变频水泵电控系统的技术原理并通过在洗煤厂清水循环泵

系统中的应用，指出该系统方案降低了电耗、节省了电能，并可在调节水压和节能改造方面
推广应用。

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　　【关键词】高压变频器；节能；工作原理；技术特点
　　伴随着国民经济的持续发展，能源问题也日益显现，节能问题愈来愈引起关注。据有关
数据统计显示：目前全国各类电机年耗电量约占全国总发电量

65％，而其中大功率风机、

泵类的年耗电量约占工业总耗电量

50％。因此，最大限度降低风机、泵类等设备耗电量，进

行节能改造具有现实意义。焦煤九里山矿洗煤厂设计年处理能力为

90 万吨，采用跳汰—浮

选

—尾煤压滤的联合工艺流程。近几年来，随着各类设备更新改造，设备处理能力相应增加，

年处理能力已达到

120 万吨以上。在完成生产任务的同时，如何有效的降低能耗成为摆在煤

矿企业面前的一个新课题。
　　一、水泵变频调速节能分析
　　（

1）节能改造前的工况。焦煤九里山矿洗煤厂属于独立电网，两台定制的高压开关柜

各独立驱动一台高压电动机，水泵为工频直接启动，以恒速方式供水。操作员根据用水需求，
通过调节水泵阀门的开度来实现水量调节。水泵及电动机运行在低效率工作区，造成能源浪
费较为严重，同时工频直接启动对电动机和电网冲击都很大，并容易造成电机笼条松动、有
开焊断条危险。（

2）水泵变频调速节能原理。由流体力学可知：流量 Q 与转速 n 的一次方成

正 比 ， 压 力

H 与 转 速 n 的 平 方 成 正 比 ， 轴 功 率 Ps 与 转 速 n 的 立 方 成 正 比 ， 即

Q∞n，H∞n2，Ps∞n3。当所需要的流量减少，水泵转速降低时，其轴功率按转速的三次方下
降。如所需流量为额定流量的

80％，则转速也下降为额定转速的 80％，那么水泵的轴功率

将下降为额定功率的

51.2％；当所需要流量为额定流量的 50％时，水泵的轴功率将下降为

其额定功率的

12.5％。当然转速降低时，效率也会有所降低，同时还应考虑控制装置的附加

损耗等影响。依据水泵工作原理与运行曲线，可以得到图

1 中的 100％转速运行曲线，这条

曲线配合水泵在不同流量运行时的特性曲线（阻抗曲线），可以得到在未应用变频调速情
况下，使用阀门调节控制流量、压力的特性曲线图。从理论上来看，全流量工作时，采用变
频器和阀门调节时，输入的功率一致，其功率为

AI0K 包围的面积，当水泵运行点由

A（100％流量）点移动到 B 点（80％流量）时，如果采用阀门调节控制时，电动机的功率
为

BH0L 包围的面积，但是采用变频器拖动水泵后，因其特性的改变，其输入功率为 EJ0L

包围的面积，其节能效果为：

BHJE 包围的面积。因此，就理论上而言，采用变频器改造水

泵后，将会取得很好的节能效果。
　　基于以上分析，焦煤九里山矿决定对洗煤厂清水循环泵系统进行变频调速节能改造，
经考察论证，最后选择焦作华飞电子电器股份有限公司型号为

JTDK-GBP 高压变频水泵电

控系统对两台

315kW/6kV 循环水泵电机进行“一拖一”改造。

　　二、清水循环泵系统改造方案
　　对洗煤厂清水循环泵系统的改造遵循了

“最小改动，最大可靠性，最优经济性”原则，

此方案的优点是完全保留原有系统配置，在原有线路增加一台馈电开关柜、一台系统切换柜、
一台

GBP-D-06/031 高压变频器和一台 TSX 调速控制箱，实现新老电控系统各自独立运行，

互为备用，并实现本地操作、机旁操作、远程集控三地控制方式。
　　图

2 中原有工频系统由两个高压柜组成，每个高压柜内有 1 个高压隔离开关和 1 个真

空接触器，具有机械互锁和电气互锁，要求不能同时合。进行变频改造后，循环水泵的阀门
开度保持全开，基本不需要改变。根据实际所需的水量，由泵房机旁

TSX 调速控制箱输出 2