高壓變頻器在熱電廠鍋爐恒壓供水上的應用

0 引言

目前, 我國大型異步電動機應用變頻調速剛剛起步，可是，國外已經廣泛使用，而且隨著電力電子器件的發展，高壓變頻裝置的型式也是多種多樣。按拓撲結構分就有IGBT直接串聯型，三電平型和多單元串聯電壓疊加型等。

通過長期的運行實踐可以發現大功率風機、水泵等需調速的設備，運用高壓變頻調速系統進行驅動表現出良好的經濟效益，其可靠性也得到保證。而且，變頻調速以其優異的調速、起動和制動性能、易于自動化控制、高效率、高功率因數、良好的節電效果及廣泛的適用范圍等優點被國內外公認為是最有發展前途的調速方式。

在對低壓變頻器驅動的低壓電動機進行節能改造后，驅動大型水泵和風機的高壓大功率電動機的節能改造正在以驚人的速度推進，高壓變頻器、內饋調速等多種高壓電動機的調速方法發展迅速，特別是高壓變頻器以良好的調速性能和較高的效率得到了廣大客戶的認可。

1 工況

山東玲瓏集團是世界輪胎20強、全國三大輪胎生產廠家和全國1 000戶最大工業企業之一。擁有橡膠、水泥、機電和電廠等分公司，其中電廠有兩個15MW的發電機組和一個30 MW 的發電機組，除了給自主產供電、供氣外，還給市區供曖、供電。15MW的兩個發電機組共由3臺鍋爐組成，3臺鍋爐的給水泵由4臺355 kW/10 kV的高壓電機驅動，正常運行的時候是三用一備。

經過多方的研究和論證，決定將鍋爐給水泵由原來的閥門調節改為變頻調速恒壓給水方式。考慮到要保持壓力差變化不大，只對2#給水泵進行了變頻節能改造。

2 改造方案

近兩年，高壓變頻器發展迅猛，國內涌現出生產高壓變頻器的大小廠數十家。但是，各廠家的主拓撲結構都相差無幾。通過各種途徑的考察與比較，玲瓏集團最終選擇深圳市微能科技有限公司自主研發生產的多單元串聯的高-高形式的WIN-HV系列高壓變頻器，這種結構的高壓變頻器具有良好的輸入、輸出波形，性價比高，可靠性高，即便個別單元有故障，也可將其所在的一組單元旁路，降頻使用。這極大地提高了風機、水泵運行的可靠性。

WIN-HV 系列高壓變頻器主回路原理圖如圖1所示。

WIN-HV系列高壓變頻器輸入、輸出電流波形和輸出電壓波形如圖2所示。

根據現場情況和具備的各種條件，采取的改造方案如下：

1)對2# 給水泵采用一拖一的方式，因系統有備用設備故未使用工頻旁路系統;

2)從母管上取壓力變送器的4~20 mA電流信號作為反饋，給定頻率根據用戶從DCS系統直接給定;

3)運行信號、停止信號從DCS系統給定;

4)高壓變頻器的狀態信號從變頻器的控制柜里送到DCS系統，以便實時觀察;

5)改造后的母管壓力值達到工藝要求的6.8 MPa以上;

6)將每臺水泵的旁通閥關閉，用高壓變頻器調節高壓電機的轉速來調節所需的流量。

高壓變頻器的閉環控制如圖3所示。

將各泵的旁通閥關閉，利用變頻系統自帶的PID功能實現閉環控制。由DCS 給出給定連續可調的4~20 mA對應0~10 MPa的壓力信號，母管上的壓力變送器的0~10 MPa壓力信號對應4~20 mA反饋給變頻器，通過PID功能來控制輸出轉速的高低，從而實現自動調整給水流量的目的。

3 效益分析

根據水泵的運行特性，流量與轉速成正比，電機的功率與轉速的立方成正比，即

因此，當用水量降低的時候可以用降低電機的轉速來滿足生產需要，而無須再用閥門調節，如此就可以省下通過閥門調節損耗的電能了。

2#水泵變頻改造前和改造后的數據對比(采集一個月的數據，得出平均值，每月按30 天計算，每年按330天計算)如表1所列。

從表1的數據可以看出，每年僅電費就可以省下32萬多元。

4 結語

國家對節能環保越來越重視，節能減排優惠政策陸續出臺，促使企業為減少生產過程中的能源浪費現象，紛紛加強合理利用能源的管理，對設備進行技術改造，以達到降低生產成本，提高企業綜合競爭力的目的。這些為變頻器的發展與推廣提供了機會，也為風機與水泵的節能運行和提高其運行效率提供了有效途經。