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(biāo)機組。由于熱電廠嚴(yán)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(xí)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(rèn)為：該管網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)完全達(dá)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(jìn)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(rèn)為采用變頻器對該熱網(wǎng)泵進(jìn)行控制，可以達(dá)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(jìn)行變頻改造。改造結(jié)果證明達(dá)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(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的風(fēng)光牌 JD-BP37型高壓變頻器對#2熱網(wǎng)泵機組進(jìn)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。現(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(fēng)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(fēng)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(fēng)光牌 JD-BP37-400F 高壓變頻器的一些介紹。 3.1JD-BP37-400F高壓 變頻器的主要性能指標(biāo) : 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(fù)載時） 輸出電壓范圍 0～6KV 變頻器效率 ≥96%（額定負(fù)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(hù) 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(fēng)冷 防護(hù)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(fēng)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(jìn)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?fù)浣Y(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(jìn)行增減負(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(yán)格的要求，高于國標(biāo)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(yán)格的要求，高于國標(biāo)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(yuǎn)距離操作，并可以對其進(jìn)行遠(yuǎn)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(hù)：過電流、過電流、欠電壓、缺相保護(hù)、短路保護(hù)、超頻保護(hù)、失速保護(hù)、變頻器過載、電動機過載、半導(dǎo)體器件的過熱保護(hù)、瞬間停電保護(hù)等，并能聯(lián)跳輸入側(cè)6KV開關(guān)。保護(hù)的性能符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(fēng)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(dá)到了用戶進(jìn)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(fēng)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)異常現(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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)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(hù)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(hù)工作量和維護(hù)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: 變頻運行一周時 :輸入電壓:6KV,平均輸入電流:20.3A,功率因數(shù):0.98,水泵進(jìn)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(dá) 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(fēng)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(fēng)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(jì)效益和社會效益。