摘  要：根據高壓變頻器在熱電公司熱網循環泵上的應用
，分析改造之後的控製策略以及實際節能效果

　關鍵詞：熱網循環泵 高壓變頻器 節能改造

一
、概述

　　某熱電公司隸屬於中國華能集團——北方聯合電力公司。是該地區重要的熱電聯產企業，發電裝機容量110兆瓦，供熱麵積200萬平方米。

　　公gong司si成cheng立li以yi來lai，通tong過guo合he理li安an排pai機ji組zu運yun行xing方fang式shi，把ba節jie能neng降jiang耗hao工gong作zuo作zuo為wei降jiang低di發fa電dian成cheng本ben
，挖wa掘jue內nei部bu潛qian力li，提ti高gao經jing濟ji效xiao益yi的de有you效xiao途tu徑jing，製zhi定ding了le節jie能neng管guan理li製zhi度du和he具ju體ti的de實shi施shi措cuo施shi，並bing與yu經jing濟ji效xiao益yi掛gua鉤gou
，取qu得de了le非fei常chang好hao的de效xiao果guo。

　　截至目前，該熱電公司中心站設計為4台800KW循環泵，1台900 KW循環泵，揚程為75米，單泵流量為3170m3/h四用一備，供熱能力為200萬平米。補水定壓為0.25MPa。

二、改造情況

　　2.1 運行工況

　　我國北方地區的冬季漫長而寒冷
，暖氣、地(di)熱(re)等(deng)供(gong)暖(nuan)方(fang)式(shi)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)這(zhe)裏(li)人(ren)民(min)冬(dong)季(ji)室(shi)內(nei)禦(yu)寒(han)的(de)主(zhu)要(yao)手(shou)段(duan)。隨(sui)著(zhe)城(cheng)市(shi)供(gong)熱(re)管(guan)網(wang)的(de)改(gai)造(zao)工(gong)程(cheng)逐(zhu)步(bu)深(shen)化(hua)，小(xiao)區(qu)鍋(guo)爐(lu)供(gong)暖(nuan)的(de)形(xing)式(shi)已(yi)在(zai)逐(zhu)漸(jian)退(tui)出(chu)舞(wu)台(tai)
，由(you)一(yi)個(ge)熱(re)電(dian)廠(chang)負(fu)責(ze)幾(ji)個(ge)片(pian)區(qu)的(de)供(gong)熱(re)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)目(mu)前(qian)城(cheng)市(shi)供(gong)熱(re)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)。熱(re)電(dian)廠(chang)通(tong)過(guo)輸(shu)汽(qi)管(guan)道(dao)將(jiang)過(guo)熱(re)蒸(zheng)汽(qi)輸(shu)送(song)到(dao)各(ge)換(huan)熱(re)首(shou)站(zhan)，在(zai)換(huan)熱(re)首(shou)站(zhan)中(zhong)蒸(zheng)汽(qi)經(jing)熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)將(jiang)采(cai)暖(nuan)熱(re)水(shui)加(jia)熱(re)，循(xun)環(huan)泵(beng)通(tong)過(guo)供(gong)熱(re)管(guan)道(dao)將(jiang)熱(re)水(shui)送(song)到(dao)二(er)次(ci)網(wang)及(ji)各(ge)熱(re)用(yong)戶(hu)。因(yin)此(ci)，換(huan)熱(re)首(shou)站(zhan)作(zuo)為(wei)熱(re)源(yuan)輸(shu)出(chu)的(de)重(zhong)要(yao)關(guan)口(kou)，其(qi)供(gong)熱(re)品(pin)質(zhi)的(de)好(hao)壞(huai)對(dui)改(gai)善(shan)熱(re)網(wang)熱(re)力(li)工(gong)況(kuang)


，提(ti)高(gao)供(gong)熱(re)質(zhi)量(liang)起(qi)著(zhe)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。

　　熱(re)網(wang)循(xun)環(huan)泵(beng)改(gai)造(zao)前(qian)，供(gong)熱(re)負(fu)荷(he)變(bian)化(hua)時(shi)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)泵(beng)的(de)出(chu)口(kou)門(men)的(de)開(kai)度(du)來(lai)調(tiao)節(jie)水(shui)量(liang)，實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)靠(kao)壓(ya)損(sun)來(lai)減(jian)少(shao)給(gei)水(shui)流(liu)量(liang)，而(er)電(dian)機(ji)的(de)出(chu)力(li)卻(que)沒(mei)有(you)變(bian)化(hua)。調(tiao)速(su)改(gai)造(zao)後(hou)
，就(jiu)可(ke)以(yi)將(jiang)出(chu)口(kou)門(men)全(quan)部(bu)打(da)開(kai)
，通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)轉(zhuan)速(su)來(lai)控(kong)製(zhi)流(liu)量(liang)
，可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)的(de)調(tiao)整(zheng)機(ji)組(zu)的(de)供(gong)熱(re)量(liang)，也(ye)具(ju)有(you)非(fei)常(chang)大(da)的(de)節(jie)能(neng)潛(qian)力(li)。

　　2.2 一次動力係統策略

　　變頻控製為一拖一手動工/變頻方案。變頻調速係統接於6kV電壓等級的主動力電源係統，用於電動機的變頻調速。為增加運行安全性
，變頻係統增加旁路，設計方案如下：

　　 一拖一手動旁路圖

三．控製係統方案

　　由於各用戶的建築麵積
、暖氣片性能及房屋保溫質量各不相同
，很難確定一組典型的室內溫度作為直接被控量，而供
、回水的平均溫度從整體上反映了各用戶暖氣片的平均溫度，因此本係統采用根據室外環境溫度及不同的供熱時段來控製供、回水平均溫度的方法來間接控製用戶室溫。控製框圖如下圖所示：

　　TO表示室外大氣溫度5min內的平均值
，TS表示供、回水溫度的設定值

，T1表示供水溫度測量值，T2表示回水溫度測量值。

　　為了節約能源，可以根據具體情況將一天分為幾個供熱時段，不同的供熱時段設定不同的Ta。例如:７點至２１點為正常供熱時段，設定Ta=18℃;23點至早晨５位夜間保溫時段
，設定Ta=16℃;5點至7點為升溫時段，設定Ta=t+11
，Ta線性增加; 21點至23點為降溫時段，設定Ta=39-t，Ta線性減少。Ta設定曲線如圖所示。

　　(1)室外溫度曲線

　　將一天分為幾個供熱時段，每一時段設定一期望室內溫度。然後高壓變頻節能係統根據室大氣溫度的變化來自動調節供
、回(hui)水(shui)溫(wen)度(du)的(de)平(ping)均(jun)值(zhi)，並(bing)根(gen)據(ju)典(dian)型(xing)用(yong)戶(hu)室(shi)內(nei)溫(wen)度(du)的(de)平(ping)均(jun)值(zhi)自(zi)動(dong)修(xiu)正(zheng)供(gong)熱(re)係(xi)數(shu)，從(cong)而(er)保(bao)證(zheng)室(shi)內(nei)溫(wen)度(du)等(deng)於(yu)設(she)定(ding)值(zhi)。操(cao)作(zuo)員(yuan)也(ye)可(ke)以(yi)任(ren)意(yi)設(she)定(ding)供(gong)水(shui)溫(wen)度(du)曲(qu)線(xian)或(huo)平(ping)移(yi)已(yi)有(you)曲(qu)線(xian)。采(cai)用(yong)此(ci)方(fang)式(shi)可(ke)以(yi)足(zu)夠(gou)精(jing)確(que)的(de)設(she)定(ding)用(yong)戶(hu)供(gong)水(shui)溫(wen)度(du)曲(qu)線(xian)，同(tong)時(shi)不(bu)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)曲(qu)率(lv)、斜率等複雜計算
，從而降低工程和維護工作量。

　　(2) 溫度控製回路

　　根據室外溫度設定二次供水溫度設定值，調節流量滿足二次側供水溫度的要求。可以通過操作麵板和監控係統修改或上下平移溫度曲線;也可以通過時間程序移動溫度曲線。提供室外溫度傳感器故障保護。

　　(3) 二次網循環泵控製

　　通過采集係統總出、回水溫度的溫差
、各(ge)區(qu)用(yong)戶(hu)係(xi)統(tong)回(hui)水(shui)溫(wen)度(du)溫(wen)差(cha)與(yu)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)溫(wen)差(cha)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)
，通(tong)過(guo)變(bian)頻(pin)器(qi)自(zi)動(dong)調(tiao)節(jie)循(xun)環(huan)泵(beng)的(de)轉(zhuan)速(su)，實(shi)現(xian)對(dui)係(xi)統(tong)總(zong)流(liu)量(liang)和(he)溫(wen)度(du)的(de)調(tiao)節(jie)。使(shi)循(xun)環(huan)水(shui)泵(beng)按(an)照(zhao)實(shi)際(ji)負(fu)荷(he)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)，減(jian)少(shao)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)電(dian)能(neng)損(sun)失(shi)，實(shi)現(xian)小(xiao)流(liu)量(liang)大(da)溫(wen)差(cha)的(de)運(yun)行(xing)模(mo)式(shi)。通(tong)過(guo)此(ci)舉(ju)，可(ke)以(yi)及(ji)時(shi)地(di)把(ba)流(liu)量(liang)、揚程調整到需要的數值上，消除多餘的電能消耗，從而達到良好的節能效果。

　　係統變頻控製的部分信號如下：

四．應用效果

　係統采用變頻改造，顯著改善機組運行情況
，降低了運行人員的工作強度。其優點如下：

　　1.改善了工藝。帶負荷直接啟動不會有較大的啟動電流，避免了通常泵組首先關閉出口閥後再啟動的要求。

　　2.維wei護hu量liang減jian少shao。采cai用yong變bian頻pin調tiao速su後hou，可ke以yi避bi免mian因yin通tong過guo閥fa門men控kong製zhi使shi泵beng過guo多duo偏pian離li額e定ding工gong作zuo區qu而er引yin起qi的de振zhen動dong。通tong常chang情qing況kuang下xia，變bian頻pin調tiao速su係xi統tong的de應ying用yong主zhu要yao是shi為wei了le降jiang低di泵beng的de轉zhuan速su，由you於yu啟qi動dong緩huan慢man及ji轉zhuan速su的de降jiang低di，相xiang應ying地di延yan長chang了le許xu多duo零ling部bu件jian，特te別bie是shi密mi封feng、軸承的壽命。

　　3. 工(gong)作(zuo)強(qiang)度(du)降(jiang)低(di)。由(you)於(yu)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)在(zai)運(yun)轉(zhuan)設(she)備(bei)與(yu)備(bei)用(yong)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)實(shi)現(xian)聯(lian)鎖(suo)控(kong)製(zhi)，機(ji)組(zu)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)運(yun)行(xing)和(he)相(xiang)應(ying)的(de)保(bao)護(hu)及(ji)故(gu)障(zhang)報(bao)警(jing)
，操(cao)作(zuo)工(gong)作(zuo)由(you)手(shou)動(dong)轉(zhuan)變(bian)為(wei)監(jian)控(kong)，完(wan)全(quan)實(shi)現(xian)生(sheng)產(chan)的(de)無(wu)人(ren)操(cao)作(zuo)，大(da)大(da)降(jiang)低(di)了(le)勞(lao)動(dong)強(qiang)度(du)，提(ti)高(gao)了(le)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)，為(wei)優(you)化(hua)運(yun)營(ying)提(ti)供(gong)了(le)可(ke)靠(kao)保(bao)證(zheng)。

　　 4.減少對電網的衝擊。泵工頻起動時

，啟動電流達到額定電流的6—7倍(bei)，由(you)於(yu)廠(chang)用(yong)電(dian)源(yuan)串(chuan)有(you)電(dian)抗(kang)器(qi)供(gong)電(dian)，造(zao)成(cheng)電(dian)抗(kang)器(qi)壓(ya)降(jiang)過(guo)大(da)，使(shi)廠(chang)用(yong)電(dian)係(xi)統(tong)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)降(jiang)低(di)，對(dui)接(jie)於(yu)該(gai)母(mu)線(xian)上(shang)的(de)負(fu)荷(he)都(dou)會(hui)造(zao)成(cheng)波(bo)動(dong)。采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)節(jie)後(hou)
，係(xi)統(tong)實(shi)現(xian)軟(ruan)啟(qi)動(dong)

，電(dian)機(ji)啟(qi)動(dong)電(dian)流(liu)隻(zhi)是(shi)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)，啟(qi)動(dong)時(shi)間(jian)相(xiang)應(ying)延(yan)長(chang)
，對(dui)電(dian)網(wang)無(wu)大(da)的(de)衝(chong)擊(ji)，同(tong)時(shi)減(jian)輕(qing)了(le)起(qi)動(dong)機(ji)械(xie)轉(zhuan)矩(ju)對(dui)電(dian)機(ji)機(ji)械(xie)損(sun)傷(shang)。

五．總結

　　采用高壓變頻節能係統後，充分發揮了變頻器的無極變速和節能的優點
，充分發揮了節能控製係統配置靈活、控製可靠


、編(bian)程(cheng)方(fang)便(bian)和(he)可(ke)現(xian)場(chang)調(tiao)試(shi)的(de)優(you)點(dian)，使(shi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)有(you)了(le)可(ke)靠(kao)保(bao)障(zhang)。通(tong)過(guo)對(dui)熱(re)網(wang)首(shou)站(zhan)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)投(tou)運(yun)，熱(re)網(wang)首(shou)站(zhan)過(guo)去(qu)主(zhu)要(yao)依(yi)靠(kao)人(ren)工(gong)調(tiao)節(jie)的(de)控(kong)製(zhi)手(shou)段(duan)得(de)到(dao)了(le)徹(che)底(di)改(gai)善(shan)
，熱(re)網(wang)首(shou)站(zhan)運(yun)行(xing)得(de)到(dao)合(he)理(li)控(kong)製(zhi)
，失(shi)調(tiao)現(xian)象(xiang)得(de)到(dao)了(le)有(you)效(xiao)地(di)解(jie)決(jue)，消(xiao)除(chu)了(le)熱(re)網(wang)中(zhong)各(ge)站(zhan)冷(leng)熱(re)不(bu)均(jun)的(de)現(xian)象(xiang)。按(an)需(xu)供(gong)熱(re)
、節jie能neng降jiang耗hao，改gai變bian了le不bu合he理li的de小xiao溫wen差cha大da流liu量liang運yun行xing方fang式shi

，即ji保bao證zheng了le遠yuan端duan客ke戶hu的de供gong熱re需xu要yao又you避bi免mian了le近jin端duan用yong戶hu的de過guo熱re現xian象xiang這zhe直zhi接jie給gei企qi業ye帶dai來lai了le經jing濟ji效xiao益yi的de提ti高gao。

　參考文獻：

　　[1] 《CHH100係列高壓變頻器產品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司

　　[2]  徐甫榮  《高壓變頻調速技術工程實踐》中國電力出版社  2012-01出版