1水泵的工况特点
广钢码头泵站取水于珠江，以多台水泵并联运行方式供水。正常供水时，泵房开两台460kW大泵和一台280kW中泵，但经常出现水压偏高，而开一台大泵两台中泵时，水压又偏低，难以满足生产需求。
没有使用高压变频器（空压机变频器节能改造）之前，管网的水压调节是通过人工开停一台中泵进行控制的，管网的水压波动大导致调节线性度较差，造成大量能量损耗。同时由于频繁的开停泵操作，导致供水的可靠性下降，影响机组的稳定运行。
使用高压变频器后，对10 #水泵进行无级调速来调节管网水压，实现了恒压供水，避免了经常性人工开停水泵。由于水泵固有的特性，调速既可以调节水泵的出水量，又可以降低电动机的功耗，从而达到了改善工艺、节能降耗的目的。
2HARSVERT-A06/060型高压变频器原理及特点
HARSVER-A型变频装置采用单元串联多电平PWM拓扑结构，由若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出，即输出电压6kV.
每相由7个额定电压为490V的功率单元串联而成，然后星接输出给电机。输出相电压为3450V，线电压达到6kV左右。装置系统结构见，每个功率单元的结构以及电气性能完全一致，可以互换。
其电路结构见，为基本的交流-直流-交流单相逆变电路。输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组，整流侧为二极管三相全桥，构成42脉冲整流方式。大大改善了网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数达到0.
96以上。逆变器输出采用多电平移相式PWM技术，输出电压接近正弦波，输出电压每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，所以dv/dt很小。当某一个单元出现故障时，通过使中的软开关节点K导通，可由此单元的旁路出系统而不影响其他单元的运行，变频器可持续降低额定功率运行，可减少停机造成的损失。
3水泵变频改造方案
码头泵站恒压节能供水改造是采用一台6kV、600kW的高压变频器，调速控制一台水泵以连续工作的方式运行。水泵有关参数如下。
型号：20sh-9卧式离心泵；流量：Q=2016m 3 /h扬程：H=59m；额定转速：970r/min；配套电机：JSQ157-6；匹配功率：460kW；额定电流：54A；额定功率因数：0.82；额定转速：987r/min.
为了充分保证系统的可靠性，同时对高压变频器加装工频旁路柜装置。当变频器异常时，变频器停止运行，电机可以直接手动切换到工频下运行。
旁路柜由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成。QS2不能与QS3同时闭合，在电气、机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。为了实现变频器故障的保护，变频器对6kV开关QF进行联锁。
一旦变频器出现故障，变频器跳开QF工频旁路时，变频器允许QF合闸，撤消QF的跳闸信号，使电机能正常通过QF合闸工频启动水泵调速由值班人员通过上位机设定闭环运行的 给定水压或开环运行的 运行频率值。此输出值为反馈给变频器的4-20mA标准信号，对应不同的频率（速度）给定值。变频器通过比较转速输出量与DCS速度给定之间的大小，自动调节电动机的转速，实现水泵转速的控制，从而达到调节水压的目的。由于这次改造只针对并联水泵机组中的一台大泵，正常运行工况为一台工频大泵、一台变频泵、一台中泵。管网总出口的压力取决于3台并联水泵各自的出口压力，从而决定了变频泵不可能在太低的频率下运行，否则会引起倒流或不出水的情况。
另一方面，太低的频率会导致整体压力下降，达不到管网系统总体的扬程要求，处于工频定速运行的水泵也易导致过流发生。根据以往的运行实践经验，在工频泵与变频泵同时运行的情况下，使变频泵低的频率保持在40Hz以上，这样既可以满足运行的需要，同时又可对出水量进行连续的调节。
4变频改造后运行效果
从变频器投入运行半年的效果看，完全达到了进行水泵变频改造的目的，其效果如下：
（1）改善工艺。投入变频器后水泵可以非常平滑稳定地调整水压，操作人员可以自如地调控，10 #水泵运行参数得到了改善，提高了效率。
（2）延长电机和水泵的使用寿命。10 #水泵为离心式水泵，改造前工频启动时间长，启动电流大（约67倍额定电流），对电机和水泵的机械冲击力很大，严重影响其使用寿命。而采用变频调速后，实现软起动，对电机几乎不产生冲击，大大延长机械的使用寿命，减降低了设备的维修费用。
（3）恒压供水。变频器采用压力闭环控制，保证管网水压为0.36MPa（根据目前供水量，暂定管网水压给定值为0.36MPa）。由于变频器的调速平滑、控制精度高，所以管网压力波动范围很小，能充分满足码头泵站的供水工艺要求。
（4）自动监控。变频器运行时的所有数据（如运行频率、管网水压、变频器输入、输出侧的电压、电流、开环或闭环的运行状态等）及运行状态在值班室内上位机的显示屏上都可直观地了解。只要掌握了计算机的基本的操作即可完成水压或频率的给定、加减速、开停泵操作等。当管网水压偏高时，值班人员可以适时设定变频器的运行频率，以达到佳的节能效果。
5变频改造后的效益计算
根据水泵的调速节能原理得知，当电机拖动水泵工频运行时，出力为额定值，转速及功耗也为额定值。当采用变频调速时，可以按需要调节电机转速，改变水泵的性能曲线，使水泵的额定参数满足供水工艺要求。可见，在满足供水要求的情况下，投入一台国产高压变频器后，码头泵站全年节约电费均可达44万元。另外，由于高压变频器功率因数可达0.96以上，大于电机功率因数0.82，减少了大量无功。
6结束语
实践证明，广钢码头泵站水泵变频节能改造是成功的，取得了显著的经济效益和社会效益。应用变频调速系统后，实现了恒压供水，减少了开停工频泵的次数，大大减少了爆管的危险性，减少工程维修费用和跑水的浪费，间接节约了成本。
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