一、 项目背景：
葫芦岛市是辽宁省一座重要的新兴工业城市，伴随城市发展，用水供需矛盾日益严重。早在1993年，葫芦岛市就被水利部确定为全国20个严重缺水城市之一。为此，葫芦岛市政府决定引六股河之水，兴建平山水源工程。1996年6月，平山水源工程正式开工，1998年12月，葫芦岛市政府与辽宁供水集团成立葫芦岛平山供水有限责任公司，合资建设平山水源工程。平山水源于2000年4月开始向葫芦岛市供水，工程设计供水能力为10万吨/日。平山水源取水泵站共有4台同容量机组，电机功率为710KW，电压等级为1万伏，水泵功率为536KW，设计为三用一备。
平山水源的用水户主要为葫芦岛市自来水公司、锦西炼油化工五厂和锦化化工集团公司。在供水过程中发现，由于各用水户用水情况不断发生化，而在原设计中配水厂又无调节池，当供大于求时，多供的水就将白白溢流。为了解决水资源的浪费现象，平山水源的供水量需要按实际需求进行调节，但由于电机均为恒速电机，调节的办法只能通过调整出口阀开启角度来实现，不仅浪费大量电能，而且频繁操作不仅难于准确控制流量，而且也易对设备本身造成损坏。
根据平山水源供水的这一实际情况，平山供水公司经多方咨询，决定对水泵作调速改造。公司为此专门组织了由公司总工程师带队，有公司主要技术人员和省水利设计院设计人员参加的考察小组，先后到北京、天津、湖南考察调速电机在实际生产中的应用情况。考察小组经过对兰州电机厂、德国西门子、北京利德华福等多家产品的应用情况进行了现场考证，得出结论：国内北京利德华福公司的HARSVERT-A系列变频调速系统具有很强的可操作性，性价比优越，安全调试方便，最适合本企业生产现状，于是最终决定采用该变频器进行水泵的调速改造。
二、 设备概况及改造方案
平山水源取水泵站配备4台同容量机组， 3台机组工作，一台机组备用，电机和水泵的主要参数如下：
l 水泵
型号： 350S125
额定流量： 12600m3／h
额定扬程： 125米
额定轴功率： 536KW
额定效率： 80%
额定转速： 1470RPM
l 电机
型 号： YJS500-4
额定功率： 710kW
额定电压： 10kV
额定电流： 47.92A
额定功率因数： 0.893
额定转速： 1487 rpm
变频改造后，经过对日常供水需求、水泵负荷容量等多方面的综合考虑，决定保留2＃、3＃泵原有的工频运行状态，配置一台北京利德华福公司710KV/10KV变频器、手动切换柜、后台机及远程操作台等，通过对1＃、4＃泵进行手动切换控制，使1＃和4＃泵的任何一台即可在变频状态下运行，亦可切换到工频电网下运行。
KA1、KA2： 原1#和4#水泵高压开关
KG1~KG4： 手动隔离开关
M1： 1#水泵电机
M2： 4#水泵电机
KG1不能和KG2或KG4同时合闸，KG3不能和KG2或KG4同时合闸。
KG1合闸、KG2分断时，1#水泵可以变频调速运行，这时KG4必须分断，KG3可以分断，也可以合闸。如果KG3闭合，则可以通过KA2启动4#水泵工频运行。
KG4合闸、KG3分断时，4#水泵可以变频调速运行，这时KG1必须分断，KG2可以分断，也可以合闸。如果KG2合闸，则可以通过KA2。KG3合闸时启动1#水泵工频运行。
三、 HARSVERT-A变频器的功能
平山水源的水泵调速改造采用北京利德华福技术有限公司HARSVERT-A10/058变频器，变频器的主要性能指标如下：
变频器容量 1000KVA
额定输出电流 58A
输入频率 45Hz到55Hz
额定输入电压 10000V
允许电压波动 ±10%
输入功率因数 ≥0.96（大于20%负载时）
输出频率范围 0Hz到50Hz（即：调速范围0~100%）
变频器效率 ≥96％
输出频率分辨率 0.01Hz，无级调速
过载能力 120%一分钟，150%立即保护
结合变频器在平山水源应用的具体情况，变频器除了以上基本性能指标满足要求外，还具有如下特别功能：
l 调节流量时保证水压
用变频器调节水泵流量时，应同时保证水泵有足够的扬程，以便水能翻过水站后面约70米的山坡，否则流量调节毫无意义。
l 两种流量调节模式
变频器主要用于调节供水流量，可以采用人工调节流量（通过变频器），也可由变频器自动实现流量闭环控制模式。
l 提供远程监控功能
对于自来水公司上层管理者而言，经常需要了解变频器现场运行情况，为此变频器配置了远程拨号监控功能，公司领导只需在办公电脑上安装远程拨号软件，在需要时拨通为变频器提供的专线电话，即可实时看到变频器的现场运行界面。同时远程拨号软件设置了操作权限，避免误操作对变频器造成任何影响。在变频器出现故障时，利德华福公司的技术服务部门也可通过远程拨号监控系统掌握现场的运行资料，以帮助客户做出准确的故障判断，实现故障的及时排除。
l 水泵变频改造后，既可变频调速运行，也可以直接投工频运行；
l 变频器局部单元故障时，应不停机继续运行，以保障供水安全
l 阀门联动功能
HARSVERT-A10/058变频器配备了开停泵阀门联锁功能，大大方便了值班人员操作，同时增强了系统的安全可靠性。具体如下：在启动水泵升速过程中，水泵出口水压逐渐增高，当大于设定的"最小开阀出口水压"时，阀门开始打开，直至全开；在停泵时，阀门同步关闭，阀门全关后方减速停机；如果开泵时，阀门因各种原因未能全开，将提示"阀门没有全开"，停泵时，如阀门未关严，将提示"阀门没有关严"。上述操作与泵站原有电动开关阀线路互不干扰，一旦计算机出现故障，仍然可以由人工手动来完成开关阀的操作。
四、 项目实施情况
利德华福HARSVERT-A10/058变频器于2001年4月10日在泵站开始吊装，于4月11日安装完毕正式开始调试，4月15日正式运行。由于HARSVERT-A10/058变频器整体集中在几面机柜中，体积小，安装简单，现场配线少，调试周期短，投入生产快。
变频器安装以来，1＃、4＃泵轮流运转，在水泵机组的整个调速范围之内，电机和水泵都平稳运行，没有出现异常振动和噪音，电机绕组及水泵轴瓦的温升也处于正常范围。和原来工频运行相比，变频后机组启动的噪音和启动电流都大大减小，对机组的机械冲击也大幅度减小。
HARSVERT-A10/058变频器采用友好的中文化视窗界面，各种主要的运行参数在界面上有直观显示、主要的操作按钮通过触摸屏做在界面上，变频器的起停、改变运行频率等操作简单易行，泵站一般的值班操作人员经过一个多小时的培训就已全面掌握。另外，变频器的监测系统十分完善，各种信息提供准确及时，提高了设备操作的安全性，也便于设备的维护。
1#、4＃水泵采用HARSVERT-A10/058变频调速后，进线端的高压开关正常时总处于合闸状态，启停泵时无需操作。开泵时，可在变频器主界面或后台机界面进行控制操作。根据供水量的变化要求，泵站值班人员在中控室就可以通过后台机方便、精确地调节水泵转速，满足总公司对水量和水压的统一调度，不再需要频繁地调节阀门的开度。变频器的补充技术协议增加了阀门的连锁控制，使变频器的操作更为便捷。
五、 水泵变频改造后的节能情况及效益分析
实际运行中，每台泵在工频运转下的满负荷输出为1800m3/h，我们根据最典型的应用工况，分别统计了管网输出为3268m3/h及2600m3/h时两台变频泵及一台工频泵配一台变频泵运转时的几组数据：
两台工频泵在管网流量为3268m3/h下运转，累计供水量为50190m3，耗电量为21450度，计算得吨水耗电量为0.4274度；
一台工频泵配合一台变频泵在管网流量为3268m3/h下运转，累计供水量为47525m3，耗电18375度，计算得吨水耗电量为0.3866度；
两台工频泵在管网流量为2600m3/h下运转，累计供水量为62270m3，耗电量为28950度，计算得吨水耗电量为0.464度；
一台工频泵配合一台变频泵在管网流量为2600m3/h下运转，累计供水量为68100m3，耗电29550度，计算得吨水耗电量为0.4339度；
仅从节电的角度考虑，假设使用一台变频泵配一台工频泵，一年中各有一半时间分别在3268m3/h及2600m3/h下运转，每度电费为0.45元，则一年中较使用两台工频泵节约的电费为：
(0.4274-0.3866)×3268×24×365/2×0.45+(0.4649-0.4339)×2600×24×365/2×0.45=262802+158862=42.1664万元。
按这种工况计算，仅节约的电费一项，不到三年就可以将变频器的投资全部收回。
实际上，由于变频器的采用，可以对流量作精确的控制，以前的水池溢流现象得到根本杜绝，水资源得到充分有效的利用。由于不再需要水泵的频繁启动，加上变频器对水泵的真正软启动功能，使得启动对电网、高压开关、电机、水泵、阀门、管网等诸多设备的冲击大大减少，节省了这些设备的一大笔维护费用。另外，变频器所配置的阀门联动、参数自动记录、流量闭环自动调节等功能也大大减少值班人员工作量，提高了整个水源站设备的自动化水平。
总之：北京利德华福公司生产的HARSERT-A10/058高压大功率变频器在平山水源的水泵调速改造中应用是成功的，它不仅全面满足了供水流量调节的需要，而且性能稳定，运行可靠，可以在类似的应用场合全面推广应用。
