高压变频器在热网循环泵上的应用

1、高压变频器在内蒙古丰泰发电有限公司热网循环泵上的应用 关键词:动力源变频调速热网循环泵节能北京动力源科技股份有限公司鲁鹏1.引言位于内蒙古呼和浩特市西郊的内蒙古丰泰发电有限公司是由内蒙古蒙电华能热电股份有限公司、北方联合电力有限责任公司和香港超宝控股有限公司共同出资组建的中外合资企业。它是内蒙古电力行业中第一家按照中外合资企业法组建的具有独立法人资格的中外合资发电供热企业,装机容量 2 × 200 兆瓦。供热面积660 万平米。2004 年10 月,呼和浩特科林热电有限责任公司(原呼和浩特发电厂和内蒙古丰泰发电有限公司实行“一个电厂、两个公司、统一管理,分帐核算”的管理模式,统称为“

2、北方联合电力有限责任公司呼和浩特热电厂”。2.简介热力网的稳定主要取决于锅炉、热网循环系统和管线。锅炉安全、稳定的经济运行一般遵循“一守,三动”的控制原则,即主要是以风、灰、煤相互配比来完成锅炉的经济性燃烧。而热网循环系统主要保证水循环稳定和压力恒定,即控制好水位达到安全运行的目的。供热负荷变化时需要调节水量,如果通过调节泵的出口门的开度来实现,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。所以热网循环泵最佳方案就是采用变频器进行调速,这样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,这样具有非常大的节能潜力。2007年1月内蒙古丰泰发电有限公司经过多方考

3、察,决定对#1热网循环泵电动机实施变频改造,采用北京动力源科技股份有限公司生产的HINV系列高压变频器。3.热网泵电机参数 适配变频器 4.系统改造方案4.1 系统主回路变频器控制为一拖一方案。变频器接于电压为6 KV的主动力电源系统,用于电动机的变频调速。为了增加运行安全性,变频器另加一套旁路系统,设计方案如下: 电源母线:为高压变频器提供主电源的供电母线。QF:变频器上端的高压断路器。QS1、QS2、QS3为柜内高压隔离开关示意图。M1:需要进行变频改造的三相高压异步电动机,即高压电机。控制方式:采用现地控制和远程DCS集中控制;4.2典型拓扑结构HINV系列高压变频器是北京动力源科技股份

4、有限公司自主研发生产的属于“高-高”电压源型高压变频器,由控制柜、功率单元柜、变压器柜组成,另外配有手动或自动的工频/变频旁路切换功能柜,以该系统为例,典型结构如图所示: HINV系列6kV高压变频器典型结构图4.3HINV系列技术特点4.3.1、变频器采用36脉冲的输入整流,确保不对电网产生污染。输入功率因数高,无须配置功率因素补偿器。变频器的总谐波满足IEEE-519标准和GB/T14549/93电能质量、公用电网谐波有的关规定;4.3.2、变频器的效率:在额定的负载情况下变频器输入侧基波功率因数不低于0.96,变频器整体效率在95%以上;在负荷86-100%范围内,变频器整体效率在97%

5、以上。4.3.3、变频器采用内嵌式PLC,易于使用,便于控制功能扩展;4.3.4、变频器控制电源使用交流380V电源,并且变频器由自身的变压器二次侧提供备份控制电源,另外还配备有UPS电源,充分保证了在控制电源发生故障时,变频器仍可以继续运行,同时提供报警信号;4.3.5、变频器具有输出频率的模拟信号掉线或短路时,保持原有输出频率不变(保位运行,同时提供报警信号;4.3.6、变频装置有完善的保护功能,用以保护变频器和防止关键元件及电机的损坏。具有输出过电流,门极驱动故障,变频器过载,单元直流过电压,变压器过热,主电源失电,通风故障,控制电源失电,单元过热,单元直流欠压故障等保护功能。4.3.7

6、、变频装置还功率单元旁通功能,可使功率单元自动旁路退出系统,实现不停变频器连续运行;4.3.8、旁路柜系统还可进行工频旁路。旁路柜系统隔离开关之间和变频装置电源开关之间装设机械闭锁装置。变频装置两侧的隔离开关在拉开的时候自动接地。4.3.9、变频器对故障按轻重缓急分级处理,智能选择报警、降额运行、紧急停机等;4.3.10、变频器对输出电缆的长度没有限制,电机不受变频器共模电压及dv/dt 应力的影响;4.3.11、HINV系列变频器采用中文操作界面,任何运行数据都可以通过人机对话界面监视到。可以显示变频器输出频率、电流、电压、功率、运行状态、报警及故障信息。可进行就地人工启动、停止变频器,可以

7、调整转速、频率;4.3.12、变频装置在快切装置动作后可以连续运行,不需重新启动;4.3.13、变频器安装后不影响原有综合保护、连锁保护的功能;5.热网泵运行工艺与改造分析 该热网循环系统总共有四台泵,系统改造前根据供热要求调节水泵出口阀门开度来调整供热,四台热网泵的起停一般根据供热要求手动操作,既不能及时调整目管压力满足系统稳定的要求,又操作麻烦增加维护费用。改造后系统实现了远程DCS集中监控,并且具备自动调节功能,根据实际供热需要系统自动调节变频器运行频率,以达到改变电机转速,进而实现满足工艺的要求。不仅节省了大量的电能量浪费,而且实现了热网循环系统的稳定,在系统维护和操作方面极大的减少了运行成本。6.总结在内蒙古丰泰发电有限公司#1热网循环泵变频改造后,