摘 要：本文著重介紹了國產高壓變頻器在文登熱電廠#2熱網泵上的應用情況，應用結果表明，采用國產高壓變頻器對電廠的水泵設備進行調速節能改造，具有較高的經濟效益和社會效益。 關鍵詞：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，其裝機容量規模為3×170t/h高溫高壓煤粉爐配2×35MW抽凝式汽輪發電機組,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，機組至今運行穩定，同時文登熱電廠也成為全國熱電廠參觀和學習的基地。 為了充分利用文登熱電廠汽輪發電機循環水的蓄能，提高能源的利用率，改善文登市城區東部的投資環境，文登市于 2003年設計了第一條循環水供熱管網。該條循環水供熱管網由文登市電業總公司承建，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約100萬平方米的供熱面積。該工程竣工投入運行后，據有關專家鑒定后認為：該管網運行的安全性和經濟性指標完全達到了國內同類管網的領先水平。熱電廠在運行中發現，#2熱網泵工頻運行，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，時常出現爆管現象，不得已采用閥門開度調節。造成大量電能白白浪費在閥門上。 熱電廠領導經多方考察，認為采用變頻器對該熱網泵進行控制，可以達到以下目的：通過變頻器實現管道壓力閉環控制，保持管網壓力的恒定，可以有效防止爆管現象發生。同時可節約原來通過改變閥門開度調節時浪費在閥門上的能源。隨即對該熱網泵進行變頻改造。改造結果證明達到了預期目的。現對該改造情況作一下介紹。 2.現場設備情況 文登熱電廠領導經多方調研考察，比較性價比，最終決定選用我山東新風光電子科技發展有限公司生產的風光牌 JD-BP37型高壓變頻器對#2熱網泵機組進行調速改造。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流程、現場使用條件的充分了解、分析和對可實現方案的論證，共同制定了#2熱網泵高壓變頻器改造方案。現場設備圖如下所示。#2熱網泵機組電機和水泵的主要參數如下： 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 0.8 額定轉速 1480rpm [ALIGN=CENTER] 圖 1現場設備圖[/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的風光牌 JD-BP37-400F高 壓變頻器控制系統對 #2 熱網泵作調速改造。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 ≥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制輸出，直接輸出6KV。 頻率分辨率 0.01Hz 過載能力 120%連續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,任意設定 模擬量輸出 兩路，0～10V/4～20mA可選 開關量輸入輸出 4入/16出（可按用戶要求擴展） 通訊接口 RS232、RS485接口。 運行參數自動記錄和輸出、自動故障記錄、限流功能、輸出電壓自動調整功能、單元旁路功能等。 可根據用戶要求作特殊設計。 3.2 變頻器設計要求 風光牌 JD-BP37-400F 為我公司生產的全數字交流高壓變頻器控制裝置，采用先進的功率單元串聯載波移相技術、正弦波 PWM 調制方法，全中文操作友好界面，具有可靠性高，性能優越，操作簡便等特點，具體設計要求如下所述： （ 1）高壓變頻調速系統采用直接“高-高”變換方式，為單元串聯多電平拓撲結構，主體結構由多組功率模塊串并聯而成。 （ 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℃，相對濕度變化率每小時不超過5%，且不結露，運行環境溫度0℃～40℃，海拔1000米以下）。 （ 7）在20～40%的調速范圍內，變頻系統在不加任何功率因數補償的情況下,輸入端功率因數達到0.95。 （ 8）變頻裝置I/O根據用戶的要求可參數化。 （ 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共模電壓及dv/dt應力的影響。 （ 10）變頻裝置的功率單元為模塊化設計，方便從機架上抽出、移動和變換，所有單元可以互換。變頻器具備內部單元旁路和外部工頻旁路功能，保證整個系統在變頻器故障中仍正常運行，提供模塊單元旁路后系統降額的實際值。 （ 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，轉矩脈動小于0.1%。 （ 14）變頻裝置對電網電壓的波動有較強的適應能力，在-10%～+10%電網電壓波動時滿載輸出，可以承受30%的電網電壓下降而降額繼續運行。 （ 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）在整個頻率調節范圍內，被控電機均可以正常運行。在最低輸出頻率時，可以持續地輸出額定電流。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、半導體器件的過熱保護、瞬間停電保護等，并能聯跳輸入側6KV開關。保護的性能符合國家有關標準的規定。 （ 18）變頻裝置有交流輸出電壓、輸出電流、輸出頻率等參數的數據顯示。 （ 19）變頻器包含以下幾種開關量信號和模擬量信號： 開關量輸入：起動、停止、手動 /自動轉換等信號。 開關量輸出：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：頻率調節（例如轉速給定）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的問題。變頻器裝置有對環境溫度的監控，當溫度超過變頻器允許的環境溫度時，變頻器提供報警。 （ 21）系統在電子噪聲、射頻干擾及振動的環境中可以連續運行，變頻裝置滿足國家標準對電磁兼容的規定。 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雙方鑒定了購貨合同。 2005年11月，高壓變頻器調試一次成功，并通過驗收。 文登熱電廠 #2 熱網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 K1 、 K2 和 K3 變頻器旁路開關柜高壓隔離開關 BPQ JD-BP37-400F 高壓變頻器 M 高壓電動機 變頻器控制 熱網泵 為一拖一控制，旁路開關柜用于工 /變頻切換。K1，K2和K3為三個高壓隔離開關，要求K2和K3不能同時閉合，在機械上實現互鎖。K3斷開，K1和K2閉合，熱網泵變頻運行；K1和K2斷開，K3閉合，熱網泵工頻運行。 5.變頻器運行情況 從變頻器投入運行的應用效果來看，完全達到了用戶進行熱網泵變頻改造的目的，較改造前其優越性體現于： （1） 操作簡便,易于觀察。 變頻器運行時的所有數據及運行狀態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,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,運行穩定,轉速調節平滑可靠,電壓和電流正常,沒有出現異常現象。 （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控系統進行操作 ,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，精確穩定，保證管網穩定運行，爆管現象再沒有發生,提高了供汽質量。 （5）降低了維護費用。 由于變頻器對電機實現軟啟動，啟動電流小，對熱網泵機組沒有任何機械沖擊，相應地延長了水泵、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）節電效果明顯。 為了對比熱網泵改造前后的節能情況 ,現將熱網泵變頻運行一周的數據與工頻運行一周的數據分別記錄如下表1、表2示: 變頻運行一周的數據表 1 工頻運行一周的數據表 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: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:0.8。 P 工 =1.732 × 6KV × 42.2A × 0.8=350.8KW 節電率 =（ P 工 - P 變 ）/ P 工 ×100%=（350.8KW-206.7KW）/ 350.8KW×100%=41.1%。 節電率高達 41.1%,節能效果非常顯著。 一天節省電量 :（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,一年節省電費為: 3458.4KW?h×0.45×200天=311256元。 6.結束語 經過變頻器的現場運行，證明山東新風光電子科技發展有限公司生產的 JD-BP37-400F高壓變頻器性能好，可靠性高。熱電廠#2熱網泵采用變頻器改造后，提高了機組的穩定性，保持管網壓力穩定，并且節能效果顯著。機組可靠穩定運行，滿足了文登市城區的供暖需求，改善了文登市的投資環境，受到了文登市社會各界的高度贊揚。在電廠大功率風機、水泵等設備上實現變頻調速，是理想的節能項目，具有較高的經濟效益和社會效益。 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泵上的應用。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用。變頻器世界，2005（11） 作者簡介 張丙鍵（ 1974-），畢業于山東科技大學機電系，工程師，現供職于山東新風光電子科技發展有限公司。 地址：山東汶上廣場路 2號 郵編： 272500 電話： 0537-7237196