关键词：高压变频器；热网循环泵；节能
Abstract: This paper introduces the application of Fengguang high-voltage frequency converter in a certain thermal power company. The high-voltage frequency converter is used to transform the heat network circulating pump, which has high economic and social benefits.
Key words: High voltage inverter; Heat network circulation pump; Energy-saving
【中图分类号】TE08 【文献标识码】B  【文章编号】1561-0330（2018）08-0000-00
1 引言
山东某热力有限公司装机容量为2×70MW，选用800kW热网循环水泵1台，560kW热网循环水泵1台，管网覆盖面积达到400万m2，供暖面积达到230万m2。
由于供热系统自身的特点，热网循环系统在运行中主要保证水循环稳定和压力恒定，即控制好水位、水压达到安全运行的目的。机组在供热期间，供热负荷变化时需要调节水量，同时需要调节锅炉引风机的风量，而电机的出力并没有变化，其消耗的厂用电率是相当可观的。当前节能环保已成为各发电企业必须完成的硬指标，所以降低厂用电率，合理调配设备运行方式是其急需解决的问题。
因此，该厂对热网循环泵进行节能改造，最佳方案就是采用高压变频器进行调速，这样就可以通过调节压力、改变电机转速来控制流量，可以方便地调整机组的供热量，不但具有非常大的节能潜力，而且达到管道稳压的最佳效果。
该厂目前有2台70MW锅炉，配套800kW热网循环水泵1台，560kW热网循环水泵1台。循环泵的具体参数如表1、表2所示。



2 循环水泵节能原理
根据水泵的压力-流量特性曲线按照工艺要求实现变速变流量控制，是节电的有效方法。
按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式：


根据式（3）可以计算出：当频率从50Hz降至45Hz时，可节约水泵能耗27%左右。
3 变频器技术要求及改造方案
经过了大量的技术论证，并且对目前高压变频器市场充分考查后，该厂决定选用新风光电子司生产的“风光牌”高压变频器对2台热网循环泵进行变频改造，改造取得了成功。
3.1 改造对象
该厂有2台热网循环泵，正常运行时，投运1#（2#）热网循环泵，当管网压力不足或者供热量不足时，投入运行2#（1#）热网循环泵。运行人员可根据供热量的大小投入一台或两台热网循环泵变频运行。当运行的变频器发生故障时，切换到工频运行，确保供热系统运行稳定。
3.2 改造逻辑设计
由于热网热负荷调节以调节汽轮机抽汽量为调节方式，所以热网循环泵主要以稳定供热管网压力为调节方式。热网循环泵变频调节以热网供水压力为被调量，通过DCS系统调节热网循环泵转速来调节供水压力。
3.3 对变频调速系统的主要要求
（1）要求变频器要有高可靠性，长期运行无故障；
（2）要求变频器有旁路功能，一旦出现故障，可使电机切换到工频运行；
（3）调速范围要大，效率要高。
3.4 高压变频器主回路设计
该厂1#、2#循环泵高压变频器采用一拖二手动切换工频的控制方案。两台电机一用一备或一路工频一路变频。系统提供变频器两路电源，1#高压电源拖动1#电机变频器运行，或2#高压电源拖动2#电机变频器运行。1#QS2、2#QS2是双刀双掷隔离开关，工频回路与变频回路机械互锁，避免发生一台电机同时工频、变频运行情况。1#QS1与2#QS1电气互锁，避免两路电源同时供电的情况。1#、2#电机工频运行时，两路电源均需要使用。
现场工况：
两台水泵供电系统不同，高压变频器运行实现一台电机变频运行、一台电机工频同时稳定运行，两台设备启停操作相互不能影响，运行方式：
（1）在供热期间主拖800kW循环水泵变频运行，保证560kW给水泵长期稳定工频运行；
（2）高压变频器主拖560kW给水泵电机变频长期稳定运行，800kW循环水泵电机处于工频或停运状态；
（3）变频器故障两台水泵同时能够工频运行；
（4）一拖二高压变频器设计、制作：变频与工频实现机械互锁，必须确保一台电动机处于变频、另一台电机工频运行状态，一台变频器不会驱动两台电动机运行。
变频器主回路如图1所示：
 


3.5 控制回路设计
 

如图2所示，DCS系统输出 4～20mA电流信号控制JD-BP38高压变频调速系统的运行频率，来控制电机的运行转速。JD-BP38高压变频调速系统反馈4～20mA电流信号指示JD-BP38高压变频调速系统的输出频率、输出电流。JD-BP38高压变频调速系统同时接收DCS控制系统的启动、停止、急停、复位控制信号，调整运行状态。
当JD-BP38高压变频调速系统故障时，系统输出故障停机和报警信息，用于提示用户启动故障处理措施，同时JD-BP38高压变频调速系统将信号发送给DCS，在DCS系统上显示故障，以便于及时的排除故障。如果系统出现紧急情况，DCS监视人员立即点击变频器紧急停止按钮，此时变频器立即封锁输出，并及时跳开现场高压断路器。
4 改造后的节能效果以及效益分析
根据现有供热面积，在3、11、12月份1#热网循环泵运行即可满足热用户要求；进入1、2月份后要增加起动2#循环泵进行补热。现将该热网循环泵改造前后电流的变化进行比较（以2016年11月10日至2017年3月28日工频运行时平均数据与2017年11月10日至2018年3月28日变频运行时平均数据统计值进行比较）。


表3数据为每个月份内统计的平均电流数据，从统计学上进行分析，节能效果还是非常明显的。但是由于2017年敷设的管道比2016敷设的管道有所增加，所以也不能进行完全对比。但是从全厂用电功率上进行了对比，使用高压变频器后节能大约为26.12%，节电效益非常明显。
5 结束语
新风光电子科技股份有限公司生产的JD-BP38系列高压变频器性能稳定、节能效果明显。热电厂由于天气温度变化，所以每个月的供热量是不同的，这样就可以通过调节变频器的频率来调节供热量，大大降低了运行成本，社会效益显著，具有广阔的推广意义。
参考文献
[1]新风光电子使用手册[Z].新风光电子科技股份有限公司.
作者简介
郑培峰 男 工程师 供职于新风光电子科技股份有限公司