摘 要：本文著重介紹了國產(chǎn)高壓變頻器在文登熱電廠#2熱網(wǎng)泵上的應(yīng)用情況，應(yīng)用結(jié)果表明，采用國產(chǎn)高壓變頻器對電廠的水泵設(shè)備進行調(diào)速節(jié)能改造，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。 關(guān)鍵詞：高壓變頻器 水泵 Abstract: This article emphatically introduces the application of the domestic high voltage inverter in #2 Hot Nets Pump in the Wendeng thermal power plant. The application result indicates that, using the domestic high voltage inverter to carry on the velocity modulation energy conservation transformation to the power plant water pump equipment, has a higher economic and the social efficiency. Key words: High voltage inverter Pump 1.引言 文登熱電廠始建于 1996年，其裝機容量規(guī)模為3×170t/h高溫高壓煤粉爐配2×35MW抽凝式汽輪發(fā)電機組,是我國第一臺投運的同類型非標機組。由于熱電廠嚴格管理，機組至今運行穩(wěn)定，同時文登熱電廠也成為全國熱電廠參觀和學(xué)習的基地。 為了充分利用文登熱電廠汽輪發(fā)電機循環(huán)水的蓄能，提高能源的利用率，改善文登市城區(qū)東部的投資環(huán)境，文登市于 2003年設(shè)計了第一條循環(huán)水供熱管網(wǎng)。該條循環(huán)水供熱管網(wǎng)由文登市電業(yè)總公司承建，管線雙程全長6公里，一期工程總投資2300萬元，可解決文登市新城區(qū)約100萬平方米的供熱面積。該工程竣工投入運行后，據(jù)有關(guān)專家鑒定后認為：該管網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性指標完全達到了國內(nèi)同類管網(wǎng)的領(lǐng)先水平。熱電廠在運行中發(fā)現(xiàn)，#2熱網(wǎng)泵工頻運行，蒸氣通過冷凝塔后進供暖管道，管道壓力變化很大。管道很不安全，時常出現(xiàn)爆管現(xiàn)象，不得已采用閥門開度調(diào)節(jié)。造成大量電能白白浪費在閥門上。 熱電廠領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)多方考察，認為采用變頻器對該熱網(wǎng)泵進行控制，可以達到以下目的：通過變頻器實現(xiàn)管道壓力閉環(huán)控制，保持管網(wǎng)壓力的恒定，可以有效防止爆管現(xiàn)象發(fā)生。同時可節(jié)約原來通過改變閥門開度調(diào)節(jié)時浪費在閥門上的能源。隨即對該熱網(wǎng)泵進行變頻改造。改造結(jié)果證明達到了預(yù)期目的�，F(xiàn)對該改造情況作一下介紹。 2.現(xiàn)場設(shè)備情況 文登熱電廠領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)多方調(diào)研考察，比較性價比，最終決定選用我山東新風光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的風光牌 JD-BP37型高壓變頻器對#2熱網(wǎng)泵機組進行調(diào)速改造。針對文登熱電廠#2熱網(wǎng)泵355KW/6KV高壓變頻器項目，雙方通過對生產(chǎn)工藝流程、現(xiàn)場使用條件的充分了解、分析和對可實現(xiàn)方案的論證，共同制定了#2熱網(wǎng)泵高壓變頻器改造方案�，F(xiàn)場設(shè)備圖如下所示。#2熱網(wǎng)泵機組電機和水泵的主要參數(shù)如下： 1） 水泵 離心式清水泵 型號 14SH-9 額定流量 1260m 3 /h 額定揚程 75m 額定軸功率 322KW 額定效率 80% 額定轉(zhuǎn)速 1470rpm 2） 電機 三相異步電機 型號 YKK400-4 額定功率 355KW 額定電壓 6KV 額定電流 42 .5 A 額定功率因數(shù) 0.8 額定轉(zhuǎn)速 1480rpm [ALIGN=CENTER] 圖 1現(xiàn)場設(shè)備圖[/ALIGN] 3.風光牌 JD-BP37-400F 高壓變頻器 文登熱電廠決定選用我公司生產(chǎn)的風光牌 JD-BP37-400F高 壓變頻器控制系統(tǒng)對 #2 熱網(wǎng)泵作調(diào)速改造。以下是對風光牌 JD-BP37-400F 高壓變頻器的一些介紹。 3.1 JD-BP37-400F高壓 變頻器的主要性能指標 : 變頻器額定功率 400KW 額定輸出電流 48A 輸入頻率 45Hz到55Hz 額定輸入電壓 6KV 允許電壓波動 ±20% 輸入功率因數(shù) ≥0.96（額定負載時） 輸出電壓范圍 0～6KV 變頻器效率 ≥96%（額定負載時） 輸出頻率范圍 0～50Hz 整流方式 36脈沖二極管全波整流 輸出方式 每相6單元疊波正弦波脈寬調(diào)制輸出，直接輸出6KV。 頻率分辨率 0.01Hz 過載能力 120%連續(xù)1min 150%5S 200%立即保護 控制電源 220VAC 10KVA 操作鍵盤 中文彩色液晶觸摸屏 界面語言 簡體中文 冷卻方式 強制風冷 防護等級 IP20 模擬量輸入 四路，0～10v/4～20mA,任意設(shè)定 模擬量輸出 兩路，0～10V/4～20mA可選 開關(guān)量輸入輸出 4入/16出（可按用戶要求擴展） 通訊接口 RS232、RS485接口。 運行參數(shù)自動記錄和輸出、自動故障記錄、限流功能、輸出電壓自動調(diào)整功能、單元旁路功能等。 可根據(jù)用戶要求作特殊設(shè)計。 3.2 變頻器設(shè)計要求 風光牌 JD-BP37-400F 為我公司生產(chǎn)的全數(shù)字交流高壓變頻器控制裝置，采用先進的功率單元串聯(lián)載波移相技術(shù)、正弦波 PWM 調(diào)制方法，全中文操作友好界面，具有可靠性高，性能優(yōu)越，操作簡便等特點，具體設(shè)計要求如下所述： （ 1）高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用直接“高-高”變換方式，為單元串聯(lián)多電平拓撲結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)由多組功率模塊串并聯(lián)而成。 （ 2）變頻器控制系統(tǒng)采用LED鍵盤控制和人機界面控制兩種控制方式,兩種方式互為備用。兩種方式從就地界面上可以進行增減負荷、開停機等操作。裝置保留至少一年的故障記錄。免費提供軟件的升級。人機界面如下圖2示： [ALIGN=CENTER] 圖2 人機界面圖[/ALIGN] （ 3）在就地變頻器柜上有明顯的帶電、運行、停機指示。 （ 4）變頻器提供兩種通訊功能：標準的RS485和有觸摸屏處理器擴展的通訊接口。 （ 5）變頻裝置采用電壓源型。 （ 6）變頻裝置應(yīng)能在下列環(huán)境溫度下正常工作：最大濕度不超過95%（20℃，相對濕度變化率每小時不超過5%，且不結(jié)露，運行環(huán)境溫度0℃～40℃，海拔1000米以下）。 （ 7）在20～40%的調(diào)速范圍內(nèi)，變頻系統(tǒng)在不加任何功率因數(shù)補償?shù)那闆r下,輸入端功率因數(shù)達到0.95。 （ 8）變頻裝置I/O根據(jù)用戶的要求可參數(shù)化。 （ 9）變頻裝置對輸出電纜的長度沒有要求，變頻裝置保證電機不受共模電壓及dv/dt應(yīng)力的影響。 （ 10）變頻裝置的功率單元為模塊化設(shè)計，方便從機架上抽出、移動和變換，所有單元可以互換。變頻器具備內(nèi)部單元旁路和外部工頻旁路功能，保證整個系統(tǒng)在變頻器故障中仍正常運行，提供模塊單元旁路后系統(tǒng)降額的實際值。 （ 11）變頻裝置輸出電流諧波不大于2%，符合IEEE519 1992及國家供電部門對電壓失真最嚴格的要求，高于國標GB14549-93對諧波失真的要求。 （ 12）變頻裝置對電網(wǎng)反饋的電流諧波不大于4%，符合IEEE519 1992及國家供電部門對電壓失真最嚴格的要求，高于國標GB14549-93對諧波失真的要求。 （ 13）變頻裝置輸出波形不會引起電機的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動小于0.1%。 （ 14）變頻裝置對電網(wǎng)電壓的波動有較強的適應(yīng)能力，在-10%～+10%電網(wǎng)電壓波動時滿載輸出，可以承受30%的電網(wǎng)電壓下降而降額繼續(xù)運行。 （ 15）變頻裝置可遠距離操作，并可以對其進行遠程/本地控制的切換。 （ 16）在整個頻率調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，被控電機均可以正常運行。在最低輸出頻率時，可以持續(xù)地輸出額定電流。在最高輸出頻率時，可以輸出額定電流或額定功率。 （ 17）變頻裝置具有以下保護：過電流、過電流、欠電壓、缺相保護、短路保護、超頻保護、失速保護、變頻器過載、電動機過載、半導(dǎo)體器件的過熱保護、瞬間停電保護等，并能聯(lián)跳輸入側(cè)6KV開關(guān)。保護的性能符合國家有關(guān)標準的規(guī)定。 （ 18）變頻裝置有交流輸出電壓、輸出電流、輸出頻率等參數(shù)的數(shù)據(jù)顯示。 （ 19）變頻器包含以下幾種開關(guān)量信號和模擬量信號： 開關(guān)量輸入：起動、停止、手動 /自動轉(zhuǎn)換等信號。 開關(guān)量輸出：變頻器高壓就緒、變頻器運行、變頻器故障、變頻器停止等信號。 模擬量輸入：頻率調(diào)節(jié)（例如轉(zhuǎn)速給定）等。 模擬量輸出：輸出頻率、輸出電流等。 （ 20）變頻裝置帶故障自診斷功能，對所發(fā)生的故障類型及故障位置提供中文指示，在就地顯示并遠方報警，便于運行人員和檢修人員辨別和解決所出現(xiàn)的問題。變頻器裝置有對環(huán)境溫度的監(jiān)控，當溫度超過變頻器允許的環(huán)境溫度時，變頻器提供報警。 （ 21）系統(tǒng)在電子噪聲、射頻干擾及振動的環(huán)境中可以連續(xù)運行，變頻裝置滿足國家標準對電磁兼容的規(guī)定。 4.系統(tǒng)改造方案 2005年9月15日 ，文登熱電廠與山東新風光電子科技發(fā)展有限公司雙方鑒定了購貨合同。 2005年11月，高壓變頻器調(diào)試一次成功，并通過驗收。 文登熱電廠 #2 熱網(wǎng)泵變頻改造方案主回路如下圖 3 所示： [ALIGN=CENTER] 圖 3 改造方案主回路接線圖[/ALIGN] K0 用戶原高壓開關(guān) K1 、 K2 和 K3 變頻器旁路開關(guān)柜高壓隔離開關(guān) BPQ JD-BP37-400F 高壓變頻器 M 高壓電動機 變頻器控制 熱網(wǎng)泵 為一拖一控制，旁路開關(guān)柜用于工 /變頻切換。K1，K2和K3為三個高壓隔離開關(guān)，要求K2和K3不能同時閉合，在機械上實現(xiàn)互鎖。K3斷開，K1和K2閉合，熱網(wǎng)泵變頻運行；K1和K2斷開，K3閉合，熱網(wǎng)泵工頻運行。 5.變頻器運行情況 從變頻器投入運行的應(yīng)用效果來看，完全達到了用戶進行熱網(wǎng)泵變頻改造的目的，較改造前其優(yōu)越性體現(xiàn)于： （1） 操作簡便,易于觀察。 變頻器運行時的所有數(shù)據(jù)及運行狀態(tài)在人機界面都可顯示 ,如運行頻率,輸入電壓,輸入電流,輸出電壓,輸出電流,開閉環(huán),壓力值等。人機界面操作簡單明了，觀察方便。 （2）變頻器運行穩(wěn)定,性能良好。 風光牌 JD-BP37-400F高壓變頻器投入運行以來,運行穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)平滑可靠,電壓和電流正常,沒有出現(xiàn)異�，F(xiàn)象。 （3）減輕了值班人員的勞動強度。 值班人員在值班時通過微機遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行操作 ,不再需要頻繁地操作閥門,工作量大大減小。 （4）恒壓控制。 采用壓力恒壓控制 ,用戶只需根據(jù)實際管網(wǎng)需要設(shè)定所需壓力，變頻器自動恒壓運行，壓力設(shè)定方便，精確穩(wěn)定，保證管網(wǎng)穩(wěn)定運行，爆管現(xiàn)象再沒有發(fā)生,提高了供汽質(zhì)量。 （5）降低了維護費用。 由于變頻器對電機實現(xiàn)軟啟動，啟動電流小，對熱網(wǎng)泵機組沒有任何機械沖擊，相應(yīng)地延長了水泵、電機及閥門的使用壽命，大大降低了維護工作量和維護成本。 （6）節(jié)電效果明顯。 為了對比熱網(wǎng)泵改造前后的節(jié)能情況 ,現(xiàn)將熱網(wǎng)泵變頻運行一周的數(shù)據(jù)與工頻運行一周的數(shù)據(jù)分別記錄如下表1、表2示: 變頻運行一周的數(shù)據(jù)表 1 工頻運行一周的數(shù)據(jù)表 2 變頻運行一周時 :輸入電壓:6KV,平均輸入電流:20.3A,功率因數(shù):0.98,水泵進口壓力:0.44MPa,水泵出口壓力:0.51MPa，平均運行頻率:40.67Hz。 P 變 =1.732×6KV×20.3A×0.98=206.7KW 工頻運行一周時 :電壓:6KV,電機電流:42.2A,功率因數(shù):0.8。 P 工 =1.732 × 6KV × 42.2A × 0.8=350.8KW 節(jié)電率 =（ P 工 - P 變 ）/ P 工 ×100%=（350.8KW-206.7KW）/ 350.8KW×100%=41.1%。 節(jié)電率高達 41.1%,節(jié)能效果非常顯著。 一天節(jié)省電量 :（350.8KW-206.7KW） ×24h=3458.4KW?h 一年按 200天運行計算,每度電按0.45元/ KW?h計算,一年節(jié)省電費為: 3458.4KW?h×0.45×200天=311256元。 6.結(jié)束語 經(jīng)過變頻器的現(xiàn)場運行，證明山東新風光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 JD-BP37-400F高壓變頻器性能好，可靠性高。熱電廠#2熱網(wǎng)泵采用變頻器改造后，提高了機組的穩(wěn)定性，保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，并且節(jié)能效果顯著。機組可靠穩(wěn)定運行，滿足了文登市城區(qū)的供暖需求，改善了文登市的投資環(huán)境，受到了文登市社會各界的高度贊揚。在電廠大功率風機、水泵等設(shè)備上實現(xiàn)變頻調(diào)速，是理想的節(jié)能項目，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。 參考文獻 [1]山東新風光電子使用手冊[Z]. 山東新風光電子科技發(fā)展有限公司。 [2]山東新風光電子JD-BP37-400F高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)文登熱電廠熱網(wǎng)泵調(diào)試大綱。 [3]山東新風光電子JD-BP37-400F高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)文登熱電廠熱網(wǎng)泵驗收報告。 [4]杜賢國，郭培彬，韓文昭。高壓變頻器在冷卻水循環(huán)泵上的應(yīng)用。變頻器世界，2005（7） [5]劉海鵬, 郭培彬, 孫亞斌。高壓變頻器在大冶特鋼水廠給水泵上的應(yīng)用。變頻器世界，2005（11） 作者簡介 張丙鍵（ 1974-），畢業(yè)于山東科技大學(xué)機電系，工程師，現(xiàn)供職于山東新風光電子科技發(fā)展有限公司。 地址：山東汶上廣場路 2號 郵編： 272500 電話： 0537-7237196