國產高壓變頻器在文登熱電廠熱網泵上的應用
國產高壓變頻器在文登熱電廠熱網泵中的應用
山東新電子科技發展有限公司張裴斌
張裴斌
摘要:本文主要介紹國產高壓變頻器在文登熱電廠#2熱網水泵上的應用。應用結果表明，采用國產高壓變頻器對電廠水泵設備進行調速節能具有較高的經濟效益和社會效益。
關鍵詞:高壓變頻水泵
摘要:本文著重介紹了國產高壓變頻器在文登熱電廠# 2熱網泵上的應用。應用結果表明，采用國產高壓變頻器對電廠水泵設備進行調速節能改造，具有較高的經濟和社會效益。
關鍵詞:高壓變頻泵
1簡介
文登熱電廠始建於1996，裝機容量為3×170t/h高溫高壓煤粉鍋爐配2×35MW凝汽式汽輪發電機組，是國內首臺投入運行的同類型非標機組。由於火電廠管理嚴格，機組至今運行穩定，文登火電廠也成為國內參觀學習火電廠的基地。
為充分利用文登熱電廠汽輪發電機循環水蓄能，提高能源利用率，改善文登市東部投資環境，文登市於2003年設計了第壹條循環水供熱管網。循環水供熱管網由文登電力公司建設，全長6公裏。壹期工程總投資2300萬元，可解決文登新城約654.38+0萬平方米的供熱面積。工程建成投產後，根據有關專家的鑒定，認為本次管網運行的安全經濟指標完全達到了國內同類管網的領先水平。熱電廠運行過程中，發現#2熱網水泵運行頻繁，蒸汽經過冷凝塔後進入供熱管道，管道壓力變化較大。管道很不安全，經常發生爆管現象，所以閥門開度調整是必要的。大量電能浪費在閥門上。
熱電廠領導經過多次調研認為，利用變頻器控制熱網的水泵可以達到以下目的:通過變頻器閉環控制管道壓力，可以保持管網壓力恒定，可以有效防止爆管的發生。同時可以通過改變閥門的開度來節省浪費在閥門上的能量。然後對熱網泵進行變頻改造。改造結果證明達到了預期目的。現在，介紹壹下改造情況。
2現場設備情況
文登熱電廠領導經過多次考察和性價比比較，最終決定選用山東新風光電子科技發展有限公司生產的風光牌JD-BP37高壓變頻器對#2熱網水泵機組進行調速。針對文登熱電廠#2熱網泵355KW/6KV高壓變頻器項目，雙方通過對生產工藝和現場使用條件的充分了解和分析，並對可實現方案進行論證，制定了#2熱網泵高壓變頻器改造方案。現場設備圖如下所示。#2熱網水泵機組電機和水泵的主要參數如下:
1)水泵離心清水泵
型號14SH-9
額定流量為1260 m3/h·h
額定電梯75m
額定軸功率322KW
額定效率80%
額定轉速1470轉/分
2)電動機三相異步電動機
YKK400-4型
額定功率355KW
額定電壓6KV
額定電流為42 .5安。
額定功率因數0.8
額定轉速1480轉/分
圖1現場設備圖
3馮光牌JD-BP37-400F高壓變頻器
文登熱電廠決定采用我公司生產的風光牌JD-BP37-400F高壓變頻器控制系統對#2熱網水泵進行調速。以下是對馮光牌JD-BP37-400F高壓變頻器的壹些介紹。
3.1JD-BP37-400F高壓變頻器主要性能指標:
變頻器的額定功率為400KW。
額定輸出電流48A
輸入頻率為45Hz至55Hz。
額定輸入電壓6KV
允許電壓波動20%
輸入功率因數≥0.96(額定負載時)
輸出電壓範圍為0 ~ 6kV
變頻器效率≥96%(額定負載時)
輸出頻率範圍為0 ~ 50hz。
整流模式下36脈波二極管的全波整流
輸出方式:每相6單位正弦波脈寬調制輸出，直接6KV輸出。
頻率分辨率為0.01Hz。
過載能力120%連續1分鐘150%5S 200%立即保護。
控制電源220VAC 10KVA
中文彩色液晶觸摸屏操作鍵盤
界面語言簡體中文
冷卻模式強制空氣冷卻
防護等級IP20
四路模擬輸入，0 ~ 10V/4 ~ 20MA，可任意設置。
兩路模擬輸出，0 ~ 10V/4 ~ 20mA可選。
開關量輸入輸出4路輸入/16路輸出(可根據用戶要求擴展)
通信接口RS232和RS485接口。
運行參數自動記錄輸出、故障自動記錄、限流功能、輸出電壓自動調節、機組旁路功能等。
可根據用戶要求進行特殊設計。
3.2變頻器設計要求
風光牌JD-BP37-400F是我公司生產的全數字交流高壓變頻控制裝置。采用先進的功率單元串聯載波移相技術和正弦波PWM調制方式，中文界面友好。它具有可靠性高、性能優越、操作簡單的特點。具體設計要求如下:
(1)高壓變頻調速系統采用直接“高-高”轉換方式，具有單元串聯的多電平拓撲結構。主結構由多組串聯和並聯的功率模塊組成。
(2)變頻器控制系統采用LED鍵盤控制和人機界面控制，兩種模式互為備用。這兩種方法可以增加或減少負荷，從本地界面啟動和停止。裝置的故障記錄應至少保存壹年。提供免費軟件升級。人機界面如下圖2所示:
圖2人機界面圖
(3)就地逆變櫃上有明顯的充電、運行和停止指示。
(4)變頻器提供兩種通信功能:標準RS485和觸摸屏處理器擴展的通信接口。
(5)變頻裝置采用電壓源型。
(6)變頻裝置應能在下列環境溫度下正常工作:最大濕度不超過95%(20℃，相對濕度變化率不超過每小時5%，不發生結露，工作環境溫度為0℃ ~ 40℃，海拔高度在1000米以下)。
(7)在20 ~ 40%的速度範圍內，變頻系統的輸入功率因數達到0.95，無需任何功率因數補償。
(8)變頻裝置的I/O可根據用戶要求進行參數化。
(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* * *模式電壓和dv/dt應力的影響。
(10)變頻裝置的電源單元采用模塊化設計，便於從機架上抽取、移動和轉換，所有單元可以互換。逆變器具有內部單元旁路和外部工頻旁路功能，保證逆變器故障時整個系統的正常運行，並提供模塊單元旁路後系統降額的實際值。
(11)變頻器輸出電流的諧波不大於2%，滿足IEEE519 1992和國家供電部門對電壓畸變最嚴格的要求，高於諧波畸變國家標準GB14549-93。
(12)變頻器反饋到電網的電流諧波不大於4%，滿足IEEE519 1992和國家供電部門對電壓畸變最嚴格的要求，高於GB14549-93對諧波畸變的要求。
(13)變頻器輸出波形不會引起電機諧振，轉矩脈動小於0.1%。
(14)變頻器對電網電壓波動有很強的適應能力，在電網電壓從-10%波動到10%時能充分輸出，能承受電網電壓下降30%繼續降率運行。
(15)變頻裝置可遠程操作，可在遠程控制和本地控制之間切換。
(16)受控電機能在整個頻率調節範圍內正常運行。在最低輸出頻率下，可以連續輸出額定電流。在最高輸出頻率下，可以輸出額定電流或額定功率。
(17)變頻裝置有以下保護:過流、過流、欠壓、缺相保護、短路保護、超頻保護、失速保護、變頻器過載、電機過載、半導體器件過熱保護、瞬時斷電保護等。，並能跳閘輸入側的6KV開關。保護性能符合相關國家標準的規定。
(18)變頻器具有交流輸出電壓、輸出電流、輸出頻率等參數的數據顯示。
(19)變頻器包括以下開關信號和模擬信號:
開關輸入:啟動、停止、手動/自動轉換等信號。
開關輸出:逆變器高壓就緒、逆變器運行、逆變器故障、逆變器停止等信號。
模擬輸入:頻率調節(例如給定速度)等。
模擬輸出:輸出頻率、輸出電流等。
(20)變頻裝置具有故障自診斷功能，對故障的類型和位置提供中文指示，就地顯示，遠方報警，便於運行人員和維護人員識別和解決問題。變頻器設備監控環境溫度。當溫度超過變頻器允許的環境溫度時，變頻器會發出警報。
(21)系統能在電子噪聲、射頻幹擾和振動的環境下連續運行，變頻裝置符合電磁兼容國家標準的要求。
4系統改造方案
2005年9月15日，文登熱電廠與山東新風光電子科技發展有限公司對采購合同進行了評估。2005年6月165438+10月高壓變頻器調試成功並通過驗收。文登熱電廠#2熱網水泵變頻改造方案主回路如下圖3所示:
圖3改造方案主回路接線圖
K0用戶原裝高壓開關
K1、K2和K3逆變器旁路開關櫃的高壓隔離開關。
BPQ JD-BP37-400F高壓變頻器
m高壓電機
變頻器控制熱網泵為壹對壹控制，旁路開關櫃用於電源/變頻切換。K1、K2、K3為三個高壓隔離開關，要求K2、K3不能同時合上，實現機械聯鎖。K3斷開，K1、K2關閉，熱網泵變頻運行；K1與K2斷開，K3關閉，熱網泵運行在工作頻率。
5變頻器操作
從變頻器在運行中的應用效果來看，完全達到了用戶對熱網泵進行變頻改造的目的，其優點如下:
(1)易於操作和觀察。
變頻器運行過程中的所有數據和運行狀態都可以顯示在人機界面上，如運行頻率、輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電流、開閉環、壓力值等。人機界面操作簡單，易於觀察。
(2)變頻器運行穩定，性能良好。
馮光牌JD-BP37-400F高壓變頻器自投運以來，運行穩定，調速平穩可靠，電壓、電流正常，無異常現象。
(3)降低值班人員的勞動強度。
值班人員通過微機遠程監控系統進行操作，不再需要頻繁操作閥門，工作量大大減少。
(4)恒壓控制。
采用恒壓控制，用戶只需根據實際管網需要設定所需壓力，變頻器自動恒壓運行，壓力設定方便、準確、穩定，保證了管網穩定運行，不再發生爆管，提高了供汽質量。
(5)維護成本降低。
由於變頻器實現了電機的軟啟動，啟動電流小，對熱網泵機組沒有機械沖擊，相應延長了水泵、電機、閥門的使用壽命，大大減少了維護工作量和成本。
(6)節電效果明顯。
為了比較改造前後熱網泵的節能情況，熱網泵壹周變頻運行和壹周工頻運行的數據分別記錄在下表1和表2中:
壹周變頻運行數據表1
日期
電機電流
(壹)
逆變器輸入電流(a)
變頻器的工作頻率(Hz)
供水主管壓力(MPa)
回水母管壓力(MPa)
水母回水管流量(m 3 /h)
12.3
39.1
20.1
40.22
0.51
0.44
1002
12.4
39.2
20.2
40.43
0.51
0.44
1004
12.5
39.4
20.3
40.62
0.51
0.44
1005
12.6
39.0
20.0
40.12
0.51
0.44
1001
12.7
39.5
20.5
40.78
0.51
0.44
1007
12.8
39.4
20.4
40.62
0.51
0.44
1005
12.9
39.8
21.0
41.89
0.51
0.44
1009
工頻運行壹周的數據表2
日期
電機電流
(壹)
供水主管壓力(MPa)
回水母管壓力(MPa)
水母回水管流量(m 3 /h)
12.10
42.1
0.68
0.58
1120
12.11
42.1
0.68
0.57
1230
12.12
42.2
0.68
0.58
1100
12.13
42.0
0.68
0.56
1115
12.14
42.5
0.68
0.58
1250
12.15
42.4
0.68
0.58
1210
12.16
42.2
0.68
0.58
1160
變頻運行壹個周期:輸入電壓6KV，平均輸入電流20.3A，功率因數0.98，泵入口壓力0.44MPa，泵出口壓力0.51MPa，平均運行頻率40.67Hz。
p = 1.732×6kv×20.3 a×0.98 = 206.7 kw。
工頻運行壹周:電壓:6KV，電機電流:42.2A，功率因數:0.8。
p功= 1.732×6kv×42.2 a×0.8 = 350.8 kw。
節電率=( P-P變壓器)/P×100% =(350.8 kw-206.7 kw)/350.8 kw×100% = 41.1%。
節能率高達41.1%，節能效果非常顯著。
壹天省電:(350.8KW-206.7KW) ×24h=3458.4KW？h
按壹年運行200天計算，每度電0.45元/千瓦？h計算，每年節約的電量為:
3458.4KW？H×0.45×200天=311256元。
6結束語
變頻器的現場運行證明，山東新風光電子科技發展有限公司生產的JD-BP37-400F高壓變頻器性能良好，可靠性高。熱電廠#2熱網泵采用變頻器改造後，提高了機組的穩定性，管網壓力保持穩定，節能效果顯著。機組的可靠穩定運行滿足了文登市的供熱需求，改善了文登市的投資環境，得到了文登市各界的高度評價。對電廠大功率風機、水泵等設備實現變頻調速是壹項理想的節能工程，具有較高的經濟效益和社會效益。
參考
[1]山東新風光電子用戶手冊[Z]。山東新風光電子科技發展有限公司。
[2]山東新風光電子JD-BP37-400F高壓變頻調速系統文登熱電廠熱網水泵調試大綱。
[3]山東新風光電子JD-BP37-400F高壓變頻調速系統文登熱電廠熱網水泵驗收報告。
[4]杜，，郭培斌，韓.高壓變頻器在冷卻水循環泵中的應用。逆變器世界，2005(7)
[5]劉海鵬，郭培斌，孫亞斌。高壓變頻器在大冶特鋼水廠給水泵上的應用。2005年逆變器世界(11)