★深圳市英威騰電氣股份有限公司

英威騰高壓變頻器在某熱電熱網(wǎng)循水泵上的應(yīng)用

★深圳市英威騰電氣股份有限公司

1 引言

供熱系統(tǒng)中熱力網(wǎng)的穩(wěn)定主要取決于鍋爐、熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)和管線，而熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)主要作用是保證水循環(huán)穩(wěn)定和壓力恒定，即控制好水位達(dá)到安全運(yùn)行的目的。供熱負(fù)荷變化時需要調(diào)節(jié)水量，如果通過熏黃水泵的出口門的開度來實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上是靠壓損來減少給水流量，而電機(jī)的出力卻沒有變化，造成能量大量浪費(fèi)。所以熱網(wǎng)循環(huán)泵最佳方案就是采用變頻器進(jìn)行調(diào)速，這樣就可以將出口門全部打開，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制流量，可以方便調(diào)整機(jī)組的供熱量，這樣具有非常大的節(jié)能潛力。

2 項目概述

位于黑龍江省的密山某熱電公司的熱電廠主要用于密山市居民集中供熱，該企業(yè)供熱熱源二期擴(kuò)建項目，擴(kuò)建部分的主管網(wǎng)道由#3和#4號熱網(wǎng)循環(huán)水泵（10kV/710kW）進(jìn)行供熱，為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，提高企業(yè)核心競爭力，該公司經(jīng)多方實(shí)地考察調(diào)研，最終選擇了英威騰GD5000高壓變頻器進(jìn)行項目建設(shè)。

3 系統(tǒng)方案

3.1 系統(tǒng)主回路

熱網(wǎng)循環(huán)泵采用一拖一變頻控制方案。高壓變頻器接于電壓為10kV的主動力電源系統(tǒng)，用于電動機(jī)的變頻調(diào)速。為了增加運(yùn)行安全性，變頻器另加一套旁路系統(tǒng)，設(shè)計方案如圖1所示。

圖1 設(shè)計方案圖

熱網(wǎng)循環(huán)水泵變頻系統(tǒng)主要由用戶高壓開關(guān)柜，GD5000高壓變頻器，水泵驅(qū)動電機(jī)，循環(huán)水泵，進(jìn)出水口調(diào)節(jié)閥門等設(shè)備組成，變頻器內(nèi)置PID控制器，以回水溫度作為PID設(shè)定輸入，根據(jù)室外溫度以及用戶供熱使用情況實(shí)時調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，使其工作在最佳工作點(diǎn)上，此時旁路柜刀閘狀態(tài)是QS1，QS2閉合，QS3斷開，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障或者檢修時，斷開QS1，QS2，閉合QS3水泵工頻運(yùn)行，此時可以通過傳統(tǒng)的方式，即調(diào)節(jié)進(jìn)出水口閥門來滿足實(shí)際的流量需求，旁路柜完全遵循柜體“五防”設(shè)計要求，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 GD5000特點(diǎn)

GD5000系列高壓變頻器是深證市英威騰電氣股份有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的“高-高”型電壓源型高壓變頻器，系統(tǒng)由控制柜、功率單元柜、變壓器柜組成，另外配有手動或自動的旁路切換功能柜，系統(tǒng)典型拓?fù)淙鐖D2所示。

圖2 系統(tǒng)典型拓?fù)鋱D

（1）輸入輸出“完美無諧波”

GD5000系列高壓變頻器設(shè)計時遵循了最嚴(yán)格的電壓、電流諧波畸變標(biāo)準(zhǔn)IEEE 519 1992，輸入側(cè)通過移相變壓器進(jìn)行多脈沖整流（10kV為48脈沖），網(wǎng)側(cè)電流諧波小，其THD≤2%；輸出采用了多重化PWM技術(shù)，輸出為近乎完美的正弦波，無需加裝輸出濾波器，電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動小，輸出dV/dt和共模電壓小，對電動機(jī)無應(yīng)力損害，其輸出電流THD≤2%。

（2）高功率因素與高效率

GD5000高壓變頻器在滿載情況下，系統(tǒng)在沒有使用任何外部功率因素補(bǔ)償裝置的情況下，功率因素≥0.97；整機(jī)效率≥0.96。

（3）LVRT低電壓穿越技術(shù)

GD5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)具有AVR（電壓自動調(diào)節(jié)）功能，在母線電壓頻繁波動的場合，系統(tǒng)輸出穩(wěn)定。電網(wǎng)電壓在-15%～+20%之間波動，系統(tǒng)仍能滿載輸出；電網(wǎng)電壓在-50%～-15%之間波動，系統(tǒng)不停機(jī)，降額運(yùn)行。

系統(tǒng)運(yùn)行過程中，在設(shè)置的時間內(nèi)（0～5s可設(shè)置）掉電，系統(tǒng)不停機(jī)，而且電網(wǎng)恢復(fù)正常后能自行啟動，避免了系統(tǒng)電源瞬間掉電時因停機(jī)造成的影響。

（4）全頻段轉(zhuǎn)速追蹤

GD5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在無速度傳感器的情況下能精準(zhǔn)追蹤電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速與方向，可輕松實(shí)現(xiàn)飛車啟動。

（5）強(qiáng)大的過載能力

GD5000系列高壓變頻器在選擇器件時留有充足的裕量，在120%額定電流的情況下可持續(xù)運(yùn)行2min，150%額定電流持續(xù)5s，200%額定電流則立即保護(hù)。

（6）加減速自適應(yīng)功能

GD5000系列變頻器具有優(yōu)異的“防失速”功能，當(dāng)加減速時間設(shè)置不合理時，系統(tǒng)能自動調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)不會因加減速時間設(shè)置過短而使系統(tǒng)產(chǎn)生過壓過流導(dǎo)致停機(jī)的現(xiàn)象發(fā)生。

（7）支持遠(yuǎn)程/就地操作

GD5000系列高壓變頻器支持兩種操作方式：就地和遠(yuǎn)程。就地狀態(tài)下，可通過控制面板上的觸摸屏對變頻器進(jìn)行操作；遠(yuǎn)程狀態(tài)下，可通過用戶多功能端子或者現(xiàn)場總線對變頻器進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)控。

（8）完善的保護(hù)功能

GD5000系列高壓變頻器具有完善的保護(hù)功能。部分保護(hù)功能如下：接地保護(hù)、短路保護(hù)、過載保護(hù)、過流保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過熱保護(hù)、缺相保護(hù)、光纖故障保護(hù)等。發(fā)生故障時，系統(tǒng)會發(fā)出聲光警報，人機(jī)界面會顯示故障類型以及確切的位置，同時變頻器會根據(jù)用戶的設(shè)置進(jìn)行保護(hù)動作，如當(dāng)發(fā)生重故障時，系統(tǒng)停機(jī)并聯(lián)跳輸入側(cè)高壓開關(guān)。

（9）友好的人機(jī)交互界面

GD5000系列高壓變頻器具有友好、快捷的中文操作界面，軟件完全自主開發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計；界面顯示內(nèi)容豐富且直觀形象，可操作性強(qiáng)，能夠?qū)崟r顯示系統(tǒng)狀態(tài)變量，具有故障信息查詢、運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄、變頻器參數(shù)查詢及設(shè)置等功能。

4 節(jié)電效益

#3號水泵現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄如表1所示。

表1 #3號水泵現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄

按每年運(yùn)行180天計算，可節(jié)約電能至少為400187度，當(dāng)?shù)仄髽I(yè)用電電價取0.6元，則年節(jié)電費(fèi)用高達(dá)24萬元，一年左右就能收回投資成本。

5 結(jié)語

密山某熱電有限公司熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻改造后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程DCS集中監(jiān)控，并且具備自動調(diào)節(jié)功能，根據(jù)實(shí)際供熱需要系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)變頻器運(yùn)行頻率，以達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，不僅節(jié)省了大量的電能量浪費(fèi)，而且操作方便，容易維護(hù)，周期縮短，實(shí)現(xiàn)了熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定，在系統(tǒng)維護(hù)和操作方面極大減少了運(yùn)行成本，同時大幅降低現(xiàn)場工作人員的勞動強(qiáng)度，改善了系統(tǒng)工藝，再次驗證了英威騰GD5000高壓變頻器在熱網(wǎng)循環(huán)水泵節(jié)能改造方面有較強(qiáng)的推廣價值。AP

[1] GD5000變頻器產(chǎn)品說明書[Z]. 深圳市英威騰電氣股份有限公司.

[2] 郭震環(huán). 熱網(wǎng)循環(huán)水泵選型及運(yùn)行節(jié)能分析[J]. 科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì), 2010.