1. 引言
供熱系統(tǒng)中熱力網(wǎng)的穩(wěn)定主要取決于鍋爐、熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)和管線，而熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)主要作用是保證水循環(huán)穩(wěn)定和壓力恒定，即控制好水位達(dá)到安全運(yùn)行的目的。供熱負(fù)荷變化時(shí)需要調(diào)節(jié)水量，如果通過(guò)熏黃水泵的出口門(mén)的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上是靠壓損來(lái)減少給水流量，而電機(jī)的出力卻沒(méi)有變化，造成能量大量浪費(fèi)。所以熱網(wǎng)循環(huán)泵最佳方案就是采用變頻器進(jìn)行調(diào)速，這樣就可以將出口門(mén)全部打開(kāi)，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來(lái)控制流量，可以方便的調(diào)整機(jī)組的供熱量，這樣具有非常大的節(jié)能潛力。
2. 項(xiàng)目概述
位于黑龍江省的某熱電公司的熱電廠主要用于密山市居民集中供熱，該企業(yè)供熱熱源二期擴(kuò)建項(xiàng)目，擴(kuò)建部分的主管網(wǎng)道由#3和#4號(hào)熱網(wǎng)循環(huán)水泵(10kV/710kW)進(jìn)行供熱，為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，該公司經(jīng)多方實(shí)地考察調(diào)研，最終選擇了我司Goodrive5000高壓變頻器進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)。
3. 系統(tǒng)方案
3.1 系統(tǒng)主回路
熱網(wǎng)循環(huán)泵采用一拖一變頻控制方案。高壓變頻器接于電壓為10 KV的主動(dòng)力電源系統(tǒng)，用于電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。為了增加運(yùn)行安全性，變頻器另加一套旁路系統(tǒng)，設(shè)計(jì)方案如下：
熱網(wǎng)循環(huán)水泵變頻系統(tǒng)主要由用戶高壓開(kāi)關(guān)柜，Goodrive5000高壓變頻器，水泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)，循環(huán)水泵，進(jìn)出水口調(diào)節(jié)閥門(mén)等設(shè)備組成，變頻器內(nèi)置PID控制器，以回水溫度作為PID設(shè)定輸入，根據(jù)室外溫度以及用戶供熱使用情況實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，使其工作在最佳工作點(diǎn)上，此時(shí)旁路柜刀閘狀態(tài)是QS1，QS2閉合，QS3斷開(kāi)，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障或者檢修時(shí)，斷開(kāi)QS1，QS2，閉合QS3水泵工頻運(yùn)行，此時(shí)可以通過(guò)傳統(tǒng)的方式，即調(diào)節(jié)進(jìn)出水口閥門(mén)來(lái)滿足實(shí)際的流量需求，旁路柜完全遵循柜體“五防”設(shè)計(jì)要求，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3.2 Goodrive5000特點(diǎn)
Goodrive5000系列高壓變頻器是深證市英威騰電氣股份有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的“高-高”型電壓源型高壓變頻器，系統(tǒng)由控制柜、功率單元柜、變壓器柜組成，另外配有手動(dòng)或自動(dòng)的旁路切換功能柜，系統(tǒng)典型拓?fù)淙缦滤荆?/span>
● 輸入輸出“完美無(wú)諧波”
Goodrive5000系列高壓變頻器設(shè)計(jì)時(shí)遵循了最嚴(yán)格的電壓、電流諧波畸變標(biāo)準(zhǔn)IEEE 519 1992，輸入側(cè)通過(guò)移相變壓器進(jìn)行多脈沖整流(10kV為48脈沖)，網(wǎng)側(cè)電流諧波小，其THD≤2%；輸出采用了多重化PWM技術(shù)，輸出為近乎完美的正弦波，無(wú)需加裝輸出濾波器，電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，輸出dV/dt和共模電壓小，對(duì)電動(dòng)機(jī)無(wú)應(yīng)力損害，其輸出電流THD≤2%；
● 高功率因素與高效率
Goodrive5000高壓變頻器在滿載情況下，系統(tǒng)在沒(méi)有使用任何外部功率因素補(bǔ)償裝置的情況下，功率因素≥0.97；整機(jī)效率≥0.96；
● LVRT低電壓穿越技術(shù)
Goodrive5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)具有AVR(電壓自動(dòng)調(diào)節(jié))功能，在母線電壓頻繁波動(dòng)的場(chǎng)合，系統(tǒng)輸出穩(wěn)定。電網(wǎng)電壓在-15% ~ +20%之間波動(dòng)，系統(tǒng)仍能滿載輸出；電網(wǎng)電壓在-50% ~-15%之間波動(dòng)，系統(tǒng)不停機(jī)，降額運(yùn)行；
系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，在設(shè)置的時(shí)間內(nèi)(0~5s可設(shè)置)掉電，系統(tǒng)不停機(jī)，而且電網(wǎng)恢復(fù)正常后能自行啟動(dòng)，避免了系統(tǒng)電源瞬間掉電時(shí)因停機(jī)造成的影響；
● 全頻段轉(zhuǎn)速追蹤
Goodrive5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在無(wú)速度傳感器的情況下能精準(zhǔn)追蹤電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速與方向，可輕松實(shí)現(xiàn)飛車(chē)啟動(dòng)；
● 強(qiáng)大的過(guò)載能力
Goodrive5000系列高壓變頻器在選擇器件時(shí)留有充足的裕量，在120%額定電流的情況下可持續(xù)運(yùn)行2分鐘，150%額定電流持續(xù)5s，200%額定電流則立即保護(hù)；
● 加減速自適應(yīng)功能
Goodrive5000系列變頻器具有優(yōu)異的“防失速”功能，當(dāng)加減速時(shí)間設(shè)置不合理時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)不會(huì)因加減速時(shí)間設(shè)置過(guò)短而使系統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)壓過(guò)流導(dǎo)致停機(jī)的現(xiàn)象發(fā)生；
● 支持遠(yuǎn)程/就地操作
Goodrive5000系列高壓變頻器支持兩種操作方式：就地和遠(yuǎn)程。就地狀態(tài)下，可通過(guò)控制面板上的觸摸屏對(duì)變頻器進(jìn)行操作；遠(yuǎn)程狀態(tài)下，可通過(guò)用戶多功能端子或者現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)變頻器進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)控；
● 完善的保護(hù)功能
Goodrive5000系列高壓變頻器具有完善的保護(hù)功能。部分保護(hù)功能如下：接地保護(hù)，短路保護(hù)，過(guò)載保護(hù)，過(guò)流保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)，欠壓保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)，缺相保護(hù)，光纖故障保護(hù)等。發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲光警報(bào)，人機(jī)界面會(huì)顯示故障類(lèi)型以及確切的位置，同時(shí)變頻器會(huì)根據(jù)用戶的設(shè)置進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，如當(dāng)發(fā)生重故障時(shí)，系統(tǒng)停機(jī)并聯(lián)跳輸入側(cè)高壓開(kāi)關(guān)；
● 友好的人機(jī)交互界面
Goodrive5000系列高壓變頻器具有友好、快捷的中文操作界面，軟件完全自主開(kāi)發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；界面顯示內(nèi)容豐富且直觀形象，可操作性強(qiáng)，能夠?qū)崟r(shí)顯示系統(tǒng)狀態(tài)變量，具有故障信息查詢、運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄、變頻器參數(shù)查詢及設(shè)置等功能。
4. 節(jié)電效益
#3號(hào)水泵現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄如下：
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參數(shù)名稱(chēng) |
測(cè)量與計(jì)算結(jié)果 |
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循環(huán)水泵#3 |
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工頻運(yùn)行狀態(tài) |
平均電流（A） |
43.8 |
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功率因素 |
0.82 |
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變頻運(yùn)行狀態(tài) |
平均電流（A） |
30.1 |
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功率因素 |
0.96 |
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節(jié)電率（%） |
17.9% |
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按每年運(yùn)行180天計(jì)算，可節(jié)約電能至少為400187度，當(dāng)?shù)仄髽I(yè)用電電價(jià)取0.6元，則年節(jié)電費(fèi)用高達(dá)24萬(wàn)元，一年左右就能收回投資成本。
5. 結(jié)束語(yǔ)
密山某熱電有限公司熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻改造后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程DCS集中監(jiān)控，并且具備自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，根據(jù)實(shí)際供熱需要系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器運(yùn)行頻率，以達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，不僅節(jié)省了大量的電能量浪費(fèi)，而且操作方便，容易維護(hù)，周期縮短，實(shí)現(xiàn)了熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定，在系統(tǒng)維護(hù)和操作方面極大的減少了運(yùn)行成本，同時(shí)大幅降低現(xiàn)場(chǎng)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了系統(tǒng)工藝，再次驗(yàn)證了我司Goodrive5000高壓變頻器在熱網(wǎng)循環(huán)水泵節(jié)能改造方面有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]《GD5000變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》深圳市英威騰電氣股份有限公司
[2]《熱網(wǎng)循環(huán)水泵選型及運(yùn)行節(jié)能分析》 郭震環(huán)
