高压变频器在热电厂锅炉恒压供水上的应用

0 引言

目前, 我国大型异步电动机应用变频调速刚刚起步，可是，国外已经广泛使用，而且随着电力电子器件的发展，高压变频装置的型式也是多种多样。按拓扑结构分就有IGBT直接串联型，三电平型和多单元串联电压叠加型等。

通过长期的运行实践可以发现大功率风机、水泵等需调速的设备，运用高压变频调速系统进行驱动表现出良好的经济效益，其可靠性也得到保证。而且，变频调速以其优异的调速、起动和制动性能、易于自动化控制、高效率、高功率因数、良好的节电效果及广泛的适用范围等优点被国内外公认为是最有发展前途的调速方式。

在对低压变频器驱动的低压电动机进行节能改造后，驱动大型水泵和风机的高压大功率电动机的节能改造正在以惊人的速度推进，高压变频器、内馈调速等多种高压电动机的调速方法发展迅速，特别是高压变频器以良好的调速性能和较高的效率得到了广大客户的认可。

1 工况

山东玲珑集团是世界轮胎20强、全国三大轮胎生产厂家和全国1 000户最大工业企业之一。拥有橡胶、水泥、机电和电厂等分公司，其中电厂有两个15MW的发电机组和一个30 MW 的发电机组，除了给自主产供电、供气外，还给市区供暧、供电。15MW的两个发电机组共由3台锅炉组成，3台锅炉的给水泵由4台355 kW/10 kV的高压电机驱动，正常运行的时候是三用一备。

经过多方的研究和论证，决定将锅炉给水泵由原来的阀门调节改为变频调速恒压给水方式。考虑到要保持压力差变化不大，只对2#给水泵进行了变频节能改造。

2 改造方案

近两年，高压变频器发展迅猛，国内涌现出生产高压变频器的大小厂数十家。但是，各厂家的主拓扑结构都相差无几。通过各种途径的考察与比较，玲珑集团最终选择深圳市微能科技有限公司自主研发生产的多单元串联的高-高形式的WIN-HV系列高压变频器，这种结构的高压变频器具有良好的输入、输出波形，性价比高，可靠性高，即便个别单元有故障，也可将其所在的一组单元旁路，降频使用。这极大地提高了风机、水泵运行的可靠性。

WIN-HV 系列高压变频器主回路原理图如图1所示。

WIN-HV系列高压变频器输入、输出电流波形和输出电压波形如图2所示。

根据现场情况和具备的各种条件，采取的改造方案如下：

1)对2# 给水泵采用一拖一的方式，因系统有备用设备故未使用工频旁路系统;

2)从母管上取压力变送器的4~20 mA电流信号作为反馈，给定频率根据用户从DCS系统直接给定;

3)运行信号、停止信号从DCS系统给定;

4)高压变频器的状态信号从变频器的控制柜里送到DCS系统，以便实时观察;

5)改造后的母管压力值达到工艺要求的6.8 MPa以上;

6)将每台水泵的旁通阀关闭，用高压变频器调节高压电机的转速来调节所需的流量。

高压变频器的闭环控制如图3所示。

将各泵的旁通阀关闭，利用变频系统自带的PID功能实现闭环控制。由DCS 给出给定连续可调的4~20 mA对应0~10 MPa的压力信号，母管上的压力变送器的0~10 MPa压力信号对应4~20 mA反馈给变频器，通过PID功能来控制输出转速的高低，从而实现自动调整给水流量的目的。

3 效益分析

根据水泵的运行特性，流量与转速成正比，电机的功率与转速的立方成正比，即

因此，当用水量降低的时候可以用降低电机的转速来满足生产需要，而无须再用阀门调节，如此就可以省下通过阀门调节损耗的电能了。

2#水泵变频改造前和改造后的数据对比(采集一个月的数据，得出平均值，每月按30 天计算，每年按330天计算)如表1所列。

从表1的数据可以看出，每年仅电费就可以省下32万多元。

4 结语

国家对节能环保越来越重视，节能减排优惠政策陆续出台，促使企业为减少生产过程中的能源浪费现象，纷纷加强合理利用能源的管理，对设备进行技术改造，以达到降低生产成本，提高企业综合竞争力的目的。这些为变频器的发展与推广提供了机会，也为风机与水泵的节能运行和提高其运行效率提供了有效途经。