大连开发区热电厂高压变频器应用情况介绍

大连开发区热电厂 电气专工 郑洪志
大连开发区热电厂是目前大连开发区唯一的以供热为主，热电联产的燃煤电厂。目前总装机容量为14.4万kW、两台6万kW和两台1.2万kW机组，两台75t/h，一台130t/h，三台220t/h锅炉。2000年，大连开发区热电厂重组，成为国电电力发展股份有限公司下属的全资发电、供热企业。
近年来，随着电、煤价格逐步上涨，我厂发电成本逐年增加，为降低厂用电率，我们通过多方调研，决定对厂内的高压电机进行调速节能改造，以提高企业的市场竞争能力。
我厂二期三台220t/h锅炉，配备四台高压给水泵。四台水泵入口侧的取水均取自除氧器出口的公用母管，给水泵出口侧均汇入同一母管，锅炉的给水量靠水位调节门进行控制，如果给水量偏差大的时候，就需要开给水再循环门，部分水量再回到除氧器，形成了自循环，浪费了大量的水资源和电力资源，有较大的节能潜力。
热网循环泵改造前，供热负荷变化时需要通过调节泵的出口门的开度来调节水量，实际上是靠压损来减少给水流量，而电机的出力却没有变化。调速改造后，就可以将出口门全部打开，通过调节转速来控制流量，可以方便的调整机组的供热量，也具有非常大的节能潜力。2005年，我们实地考查并比较了多家高压变频器生产厂家，最终，选择了国内高压变频器市场占有率最高的北京利德华福电气技术有限公司生产的高压变频器，对一台锅炉给水泵电机和一台热网循环泵电机进行了变频调速改造。
1．主回路方案
变频控制为一拖一方案，配备一台变频器。变频调速系统接于6kV电压等级的主动力电源系统，用于电动机的变频调速。为增加运行安全性，变频系统增加旁路，设计方案如下：
此方案是手动旁路的典型方案,原理是由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成（见下图）。要求QS2和QS3不能同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。


为了实现变频器故障保护，变频器对现场高压断路器QF进行连锁，一旦变频器故障，变频器跳开QF。电机工频运行时，变频器允许QF合闸，撤消对QF的跳闸信号，使电机能正常通过QF合闸工频启动。
2．锅炉给水泵和电机的参数
配套电机参数：


配套给水泵参数：


3．热网循环泵电机参数


4．变频器的选型
根据现场运行经验，锅炉给水泵电机的最大工作电流不超过150A，据此选用变频器的型号为HARSVERT-A06/170，变频器额定输出电流为170A，完全满足现场负载运行的要求。
热网循环泵电机配套变频器选用型号为HARSVERT-A06/050，变频器额定电流为50A，同电机额定容量匹配，满足用户要求。
5．给水泵变频器的现场控制实现
给水泵变频调速系统采用外接4-20mA电流源来控制变频器的输出频率，该电流源信号来自于一块Anthone牌LU-900M智能调节仪。该控制仪表接入4-20mA管道压力信号，仪表带有PI控制器，可以通过控制仪表盘调节设定值，同时该仪表还可以对闭环控制和开环控制进行无扰切换。系统图如下：


6．节能效果
锅炉给水泵改造前电机电流约为120－130A，改造后电机电流变为：90—110 A。
热网循环泵改造前后，循环泵流量基本相同，改造前电机电流约为55A左右，改造后电流约为45A。
7．应用高压变频调速系统产生的其他效果
（1）改善了工艺。在实际生产操作过程中，泵的参数(尤其是流量)需时常调整，不仅需要节参数，而且备用设备需时常切换。根据工艺的变动，工艺参数又主要通过调节出口门来控制，人工关小或开大阀门不仅费事，速度慢，也缩短阀门的寿命(填料及阀杆的磨损)。采用变频调速就不用调节出口阀，只需在控制室内调节电机的转速即可。变频启动转速可以从零开始逐渐升高，因此，带负荷直接启动不会有较大的启动电流，避免了通常泵组首先关闭出口阀后再启动的要求(无载启动是为了降低启动电流，保护电机)。
（2）维护量减少。采用变频调速后，可以避免因通过阀门控制使泵过多偏离额定工作区而引起的振动。通常情况下，变频调速系统的应用主要是为了降低泵的转速，由于启动缓慢及转速的降低，相应地延长了许多零部件，特别是密封、轴承的寿命。
（3）工作强度降低。由于调速系统在运转设备与备用设备之间实现联锁控制，机组实现自动运行和相应的保护及故障报警，操作工作由手动转变为监控，完全实现生产的无人操作，大大降低了劳动强度，提高了生产效率，为优化运营提供了可靠保证。
（4）减少了对电网的冲击。给水泵工频起动时，启动电流达到额定电流的6—7倍，由于厂用电源串有电抗器供电，造成电抗器压降过大，使厂用电系统母线电压降低，对接于该母线上的负荷都会造成波动。采用变频调节后，系统实现软启动，电机启动电流只是额定电流，启动时间相应延长，对电网无大的冲击，同时减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命。
8.小结
我公司使用利德华福生产的高压变频器以来，设备一直稳定运行，显著改善了机组的运行情况，降低了运行人员的工作强度，使厂用电率有明显地降低。2006年，为进一步降低厂用电率，我们又向利德华福续购了4台高压变频器用于锅炉风机的调速改造。相信今后越来越多的高压变频器会应用于热电企业，为创建节约型社会添力。