高壓變頻器在大連開發區熱電廠給水泵中的應用

　大連開發區熱電廠是目前大連開發區唯一的以供熱為主，熱電聯產的燃煤電廠。目前總裝機容量為14.4萬kW、兩臺6萬kW和兩臺1.2萬kW機組，兩臺75t/h，一臺130t/h，三臺220t/h鍋爐。2000年，大連開發區熱電廠重組，成為國電電力發展股份有限公司下屬的全資發電、供熱企業。

　　近年來，隨著電、煤價格逐步上漲，我廠發電成本逐年增加，為降低廠用電率，我們通過多方調研，決定對廠內的高壓電機進行調速節能改造，以提高企業的市場競爭能力。

　　我廠二期三臺220t/h鍋爐，配備四臺高壓給水泵。四臺水泵入口側的取水均取自除氧器出口的公用母管，給水泵出口側均匯入同一母管，鍋爐的給水量靠水位調節門進行控制，如果給水量偏差大的時候，就需要開給水再循環門，部分水量再回到除氧器，形成了自循環，浪費了大量的水資源和電力資源，有較大的節能潛力。

　　熱網循環泵改造前，供熱負荷變化時需要通過調節泵的出口門的開度來調節水量，實際上是靠壓損來減少給水流量，而電機的出力卻沒有變化。調速改造后，就可以將出口門全部打開，通過調節轉速來控制流量，可以方便的調整機組的供熱量，也具有非常大的節能潛力。2005年，我們實地考查并比較了多家高壓變頻器生產廠家，最終，選擇了國內高壓變頻器市場占有率最高的北京利德華福電氣技術有限公司生產的高壓變頻器，對一臺鍋爐給水泵電機和一臺熱網循環泵電機進行了變頻調速改造。

1．主回路方案

　　變頻控制為一拖一方案，配備一臺變頻器。變頻調速系統接于6kV電壓等級的主動力電源系統，用于電動機的變頻調速。為增加運行安全性，變頻系統增加旁路，設計方案如下：

　　此方案是手動旁路的典型方案,原理是由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成（見下圖）。要求QS2和QS3不能同時閉合，在機械上實現互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。

　　為了實現變頻器故障保護，變頻器對現場高壓斷路器QF進行連鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF。電機工頻運行時，變頻器允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號，使電機能正常通過QF合閘工頻啟動。

2．鍋爐給水泵和電機的參數

配套電機參數：

電動機型號 YK1600-2/990 額定電壓（U0） 6KV
額定功率（Pdn） 1600kW 轉 速（n0） 2980r/min
額定電流（I0） 186.5A 功率因數 0.86

配套給水泵參數：

給水泵型號 DG230-140 效率 76%
軸功率 1200kW 轉 速（n0） 2960r/min
額定流量 230噸/小時 揚程 1470米

3．熱網循環泵電機參數

電動機型號 Y400-4 額定電壓（U0） 6KV
額定功率（Pdn） 500kW 轉 速（n0） 1480r/min
額定電流（I0） 59A 功率因數 0.87

4．變頻器的選型

　　根據現場運行經驗，鍋爐給水泵電機的最大工作電流不超過150A，據此選用變頻器的型號為HARSVERT-A06/170，變頻器額定輸出電流為170A，完全滿足現場負載運行的要求。

　　熱網循環泵電機配套變頻器選用型號為HARSVERT-A06/050，變頻器額定電流為50A，同電機額定容量匹配，滿足用戶要求。

5．給水泵變頻器的現場控制實現

　　給水泵變頻調速系統采用外接4-20mA電流源來控制變頻器的輸出頻率，該電流源信號來自于一塊Anthone牌LU-900M智能調節儀。該控制儀表接入4-20mA管道壓力信號，儀表帶有PI控制器，可以通過控制儀表盤調節設定值，同時該儀表還可以對閉環控制和開環控制進行無擾切換。系統圖如下：

6．節能效果

　　鍋爐給水泵改造前電機電流約為120－130A，改造后電機電流變為：90—110 A。

　　熱網循環泵改造前后，循環泵流量基本相同，改造前電機電流約為55A左右，改造后電流約為45A。

7．應用高壓變頻調速系統產生的其他效果

　　1）、改善了工藝。在實際生產操作過程中，泵的參數（尤其是流量）需時常調整，不僅需要節參數，而且備用設備需時常切換。根據工藝的變動，工藝參數又主要通過調節出口門來控制，人工關小或開大閥門不僅費事，速度慢，也縮短閥門的壽命（填料及閥桿的磨損）。采用變頻調速就不用調節出口閥，只需在控制室內調節電機的轉速即可。變頻啟動轉速可以從零開始逐漸升高，因此，帶負荷直接啟動不會有較大的啟動電流，避免了通常泵組首先關閉出口閥后再啟動的要求（無載啟動是為了降低啟動電流，保護電機）。

　　2）、維護量減少。采用變頻調速后，可以避免因通過閥門控制使泵過多偏離額定工作區而引起的振動。通常情況下，變頻調速系統的應用主要是為了降低泵的轉速，由于啟動緩慢及轉速的降低，相應地延長了許多零部件，特別是密封、軸承的壽命。

　　3）、工作強度降低。由于調速系統在運轉設備與備用設備之間實現聯鎖控制，機組實現自動運行和相應的保護及故障報警，操作工作由手動轉變為監控，完全實現生產的無人操作，大大降低了勞動強度，提高了生產效率，為優化運營提供了可靠保證。

　　4）、減少了對電網的沖擊。給水泵工頻起動時，啟動電流達到額定電流的6—7倍，由于廠用電源串有電抗器供電，造成電抗器壓降過大，使廠用電系統母線電壓降低，對接于該母線上的負荷都會造成波動。采用變頻調節后，系統實現軟啟動，電機啟動電流只是額定電流，啟動時間相應延長，對電網無大的沖擊，同時減輕了起動機械轉矩對電機機械損傷，有效的延長了電機的使用壽命。

8.小結

　　我公司使用利德華福生產的高壓變頻器以來，設備一直穩定運行，顯著改善了機組的運行情況，降低了運行人員的工作強度，使廠用電率有明顯地降低。2006年，為進一步降低廠用電率，我們又向利德華福續購了4臺高壓變頻器用于鍋爐風機的調速改造。相信今后越來越多的高壓變頻器會應用于熱電企業，為創建節約型社會添力。