高壓變頻器在綏化中盟熱電廠(chǎng)熱網(wǎng)循環(huán)系統中的應用

功率單元是一種H橋式變換器，由輸入切分變壓器的二次繞組供電。經(jīng)整流、濾波后，由來(lái)自主控制器的光信號，經(jīng)光/電轉換，在控制信號處理電路中產(chǎn)生IGBT的驅動(dòng)信號或故障時(shí)的旁通信號，經(jīng)過(guò)相應的驅動(dòng)電路后，以PWM方法控制4 個(gè)IGBT，輸出可變頻、變壓的交流電。多臺功率單元串聯(lián)疊加后可輸出50 Hz、線(xiàn)電壓10 kV 的三相交流電，以驅動(dòng)交流電動(dòng)機。功率單元中的狀態(tài)信息將被收集到應答信號電路中進(jìn)行處理，集中后經(jīng)電/光轉換器變換，以光信號向主控制器發(fā)送。當有故障信息時(shí)，主控制器將發(fā)出控制信號，干預功率單元的運行，如封鎖、旁通等。

2 系統主回路方案

中盟熱電廠(chǎng)熱網(wǎng)循環(huán)泵采用變頻器為一拖一控制方案。變頻器接于電壓為10 kV的主動(dòng)力電源系統，用于電動(dòng)機的變頻調速。為了增加運行安全性，變頻器另加一套旁路系統，設計的主回路結構方案如圖5所示。

此設計是采用手動(dòng)隔離刀閘式旁路系統，原理是采用3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2和QS3。要求QS2和QS3閉合時(shí)QS1不能閉合，在機械上互鎖。變頻運行時(shí)，QS2和QS3閉合，QS1斷開(kāi);工頻運行時(shí)，QS1閉合，QS2和QS3斷開(kāi)。為了實(shí)現變頻器故障保護，變頻器對用戶(hù)現場(chǎng)高壓斷路器QF進(jìn)行連鎖，一旦變頻器出現故障，變頻器發(fā)出跳閘信號，跳開(kāi)斷路器QF。電機工頻運行時(shí)，變頻器允許QF 合閘，撤消對QF 的跳閘信號，使電機能正常通過(guò)QF合閘工頻啟動(dòng)。

3 應用高壓變頻器帶來(lái)的節能效應

根據電機的參數以及現場(chǎng)工況和運行的經(jīng)驗，最終確定熱網(wǎng)循環(huán)水泵的電機配套變頻器選用型號

為Power Smart10000-A/096，變頻器額定電流為96 A，同電機額定容量匹配，完全滿(mǎn)足現場(chǎng)負載運行的要求。

熱網(wǎng)循環(huán)泵工頻運行時(shí)，電機電流約為75 A左右;變頻運行時(shí)，頻率在40 Hz時(shí)的電流約為60 A。

綏化中盟熱電廠(chǎng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵3 號機組，電機參數如表1所列，水泵參數如表2所列。哈爾濱九洲公司高壓變頻調速裝置額定電壓為10 kV，額定功率1 600 kW。在相同的運行時(shí)間內，工頻運行時(shí)，有功電耗72 000 kW·h，無(wú)功電耗21 921 kvar·h，總出水量313 632 m3，功率因數0.875，平均單耗在229.5，運行成本較高。在變頻調速正常運行后，有功電耗33590kW·h，無(wú)功電耗9 321 kvar·h，總出水量235 224 m3，功率因數0.96，平均單耗降至142.8。節電率在35%左右，節能降耗效果非常顯著(zhù)。

熱網(wǎng)循環(huán)水泵節電費用，按全年運行3 600 h(5個(gè)月)的日負荷分布統計，使用變頻調速熱網(wǎng)循環(huán)水泵，與通過(guò)調節出水口閥門(mén)相比較，經(jīng)計算，全年可以節電1 020 500 kW·h。按發(fā)電成本電價(jià)0.20 元/kW·h計算，1 020 500 kW·h 伊0.20元/kW·h=204 100元。

4 高壓變頻器增加GPRS功能

九洲公司的Power SmartTM系列高壓變頻器增加了GPRS 功能。此項功能是九洲公司Power SmartTM系列高壓變頻器所特有的功能。GPRS工作流程如圖6所示。

GPRS 是(Gerneral Packet Radio Service)的英文縮寫(xiě)，中文譯為通用無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)，MA8-9ib是使用在機器對機器(Machine-to-Machine)應用的完整無(wú)線(xiàn)解決方案，它是利用“分封交換”(Packet-Switched)的概念所發(fā)展出的一套無(wú)線(xiàn)傳輸方式。所謂的分封交換就是將Date 分裝成許多獨立的封包，再將這些封包一個(gè)一個(gè)傳送出去，形式上有點(diǎn)像寄包裹，采用分封交換的好處是只有在有資料需要傳送時(shí)才會(huì )占用頻寬，而且可以以傳輸的資料量計價(jià)。在硬件上MA8-9ib 提供了工業(yè)標準的RS-232/RS-485 接口，可以直接與觸摸屏通過(guò)串口連接。并配合即插即用方式，讓變頻器透過(guò)TCP/IP方式經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡(luò )及Internet 與公司的監測系統連結。

由于GPRS 使用了“分組”的技術(shù)，所以免受斷線(xiàn)的影響。此外，相對于GSM的9.6 kb/s的訪(fǎng)問(wèn)速度而言，GPRS擁有171.2 kb/s的訪(fǎng)問(wèn)速度;在連接建立時(shí)間方面，GPRS只需要極短的時(shí)間就可以訪(fǎng)問(wèn)到相關(guān)請求;GPRS對于網(wǎng)絡(luò )資源的利用率相對較高。

GPRS功能強大、用途廣泛，提供安全、透明的傳輸信道。變頻器增加GPRS功能可經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡(luò )與遠程變頻器進(jìn)行數據傳輸，有效地使公司和用戶(hù)方面進(jìn)行雙向溝通，以便使變頻器更加長(cháng)期有效地運行。

5 結語(yǔ)

綏化市中盟熱電廠(chǎng)對熱網(wǎng)循環(huán)的電機進(jìn)行變頻調速改造后，有以下的優(yōu)越性。

1)節能效果非常顯著(zhù)按全年5 個(gè)月供暖時(shí)間算，每年可節約運行成本20萬(wàn)元。

2)減少了對電網(wǎng)的沖擊工頻起動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流達到額定電流的6~7 倍，甚至更高，這對接于該母線(xiàn)上的負荷都會(huì )造成沖擊。采用變頻器調節后，系統實(shí)現軟啟動(dòng)，電機啟動(dòng)電流很小，啟動(dòng)時(shí)間相應延長(cháng)，對電網(wǎng)的沖擊很小，同時(shí)減輕了起動(dòng)機械轉矩對電機的機械損傷，從而有效地延長(cháng)了電機的使用壽命。

3)工作強度降低由于變頻器采用觸摸屏操作，使操作界面變得人性化，變頻器與運轉設備之間實(shí)現聯(lián)鎖控制，以及相應的保護及故障報警，操作工作由手動(dòng)轉變?yōu)楸O控，大大降低了勞動(dòng)強度，提高了生產(chǎn)效率，為優(yōu)化運營(yíng)提供了可靠保證。

4)維護量減少采用變頻調速后，可以避免因通過(guò)調節閥門(mén)控制使泵過(guò)多偏離額定工作區而引起的振動(dòng)。通常情況下，變頻調速系統的應用主要是為了降低泵的轉速，由于啟動(dòng)緩慢及轉速的降低，相應地延長(cháng)了許多零部件，特別是密封件以及軸承的壽命。

5)成本減少使用GPRS進(jìn)行遠程維護及診斷，減少了現場(chǎng)維護成本。