英威騰高壓變頻器在某熱電熱網循水泵上的應用

★深圳市英威騰電氣股份有限公司

英威騰高壓變頻器在某熱電熱網循水泵上的應用

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1 引言

供熱系統中熱力網的穩定主要取決于鍋爐、熱網循環系統和管線，而熱網循環系統主要作用是保證水循環穩定和壓力恒定，即控制好水位達到安全運行的目的。供熱負荷變化時需要調節水量，如果通過熏黃水泵的出口門的開度來實現，實際上是靠壓損來減少給水流量，而電機的出力卻沒有變化，造成能量大量浪費。所以熱網循環泵最佳方案就是采用變頻器進行調速，這樣就可以將出口門全部打開，通過調節轉速來控制流量，可以方便調整機組的供熱量，這樣具有非常大的節能潛力。

2 項目概述

位于黑龍江省的密山某熱電公司的熱電廠主要用于密山市居民集中供熱，該企業供熱熱源二期擴建項目，擴建部分的主管網道由#3和#4號熱網循環水泵（10kV/710kW）進行供熱，為了響應國家節能減排的號召，提高企業核心競爭力，該公司經多方實地考察調研，最終選擇了英威騰GD5000高壓變頻器進行項目建設。

3 系統方案

3.1 系統主回路

熱網循環泵采用一拖一變頻控制方案。高壓變頻器接于電壓為10kV的主動力電源系統，用于電動機的變頻調速。為了增加運行安全性，變頻器另加一套旁路系統，設計方案如圖1所示。

圖1 設計方案圖

熱網循環水泵變頻系統主要由用戶高壓開關柜，GD5000高壓變頻器，水泵驅動電機，循環水泵，進出水口調節閥門等設備組成，變頻器內置PID控制器，以回水溫度作為PID設定輸入，根據室外溫度以及用戶供熱使用情況實時調整電機轉速，使其工作在最佳工作點上，此時旁路柜刀閘狀態是QS1，QS2閉合，QS3斷開，當變頻器出現故障或者檢修時，斷開QS1，QS2，閉合QS3水泵工頻運行，此時可以通過傳統的方式，即調節進出水口閥門來滿足實際的流量需求，旁路柜完全遵循柜體“五防”設計要求，保證系統安全穩定運行。

3.2 GD5000特點

GD5000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生產的“高-高”型電壓源型高壓變頻器，系統由控制柜、功率單元柜、變壓器柜組成，另外配有手動或自動的旁路切換功能柜，系統典型拓撲如圖2所示。

圖2 系統典型拓撲圖

（1）輸入輸出“完美無諧波”

GD5000系列高壓變頻器設計時遵循了最嚴格的電壓、電流諧波畸變標準IEEE 519 1992，輸入側通過移相變壓器進行多脈沖整流（10kV為48脈沖），網側電流諧波小，其THD≤2%；輸出采用了多重化PWM技術，輸出為近乎完美的正弦波，無需加裝輸出濾波器，電機轉矩脈動小，輸出dV/dt和共模電壓小，對電動機無應力損害，其輸出電流THD≤2%。

（2）高功率因素與高效率

GD5000高壓變頻器在滿載情況下，系統在沒有使用任何外部功率因素補償裝置的情況下，功率因素≥0.97；整機效率≥0.96。

（3）LVRT低電壓穿越技術

GD5000系列高壓變頻調速系統具有AVR（電壓自動調節）功能，在母線電壓頻繁波動的場合，系統輸出穩定。電網電壓在-15%～+20%之間波動，系統仍能滿載輸出；電網電壓在-50%～-15%之間波動，系統不停機，降額運行。

系統運行過程中，在設置的時間內（0～5s可設置）掉電，系統不停機，而且電網恢復正常后能自行啟動，避免了系統電源瞬間掉電時因停機造成的影響。

（4）全頻段轉速追蹤

GD5000系列高壓變頻調速系統在無速度傳感器的情況下能精準追蹤電機當前的轉速與方向，可輕松實現飛車啟動。

（5）強大的過載能力

GD5000系列高壓變頻器在選擇器件時留有充足的裕量，在120%額定電流的情況下可持續運行2min，150%額定電流持續5s，200%額定電流則立即保護。

（6）加減速自適應功能

GD5000系列變頻器具有優異的“防失速”功能，當加減速時間設置不合理時，系統能自動調節，保證系統不會因加減速時間設置過短而使系統產生過壓過流導致停機的現象發生。

（7）支持遠程/就地操作

GD5000系列高壓變頻器支持兩種操作方式：就地和遠程。就地狀態下，可通過控制面板上的觸摸屏對變頻器進行操作；遠程狀態下，可通過用戶多功能端子或者現場總線對變頻器進行設置和監控。

（8）完善的保護功能

GD5000系列高壓變頻器具有完善的保護功能。部分保護功能如下：接地保護、短路保護、過載保護、過流保護、過壓保護、欠壓保護、過熱保護、缺相保護、光纖故障保護等。發生故障時，系統會發出聲光警報，人機界面會顯示故障類型以及確切的位置，同時變頻器會根據用戶的設置進行保護動作，如當發生重故障時，系統停機并聯跳輸入側高壓開關。

（9）友好的人機交互界面

GD5000系列高壓變頻器具有友好、快捷的中文操作界面，軟件完全自主開發，標準化設計；界面顯示內容豐富且直觀形象，可操作性強，能夠實時顯示系統狀態變量，具有故障信息查詢、運行數據記錄、變頻器參數查詢及設置等功能。

4 節電效益

#3號水泵現場數據記錄如表1所示。

表1 #3號水泵現場數據記錄

按每年運行180天計算，可節約電能至少為400187度，當地企業用電電價取0.6元，則年節電費用高達24萬元，一年左右就能收回投資成本。

5 結語

密山某熱電有限公司熱網循環泵變頻改造后，系統實現了遠程DCS集中監控，并且具備自動調節功能，根據實際供熱需要系統自動調節變頻器運行頻率，以達到改變電機轉速，不僅節省了大量的電能量浪費，而且操作方便，容易維護，周期縮短，實現了熱網循環系統的穩定，在系統維護和操作方面極大減少了運行成本，同時大幅降低現場工作人員的勞動強度，改善了系統工藝，再次驗證了英威騰GD5000高壓變頻器在熱網循環水泵節能改造方面有較強的推廣價值。AP

[1] GD5000變頻器產品說明書[Z]. 深圳市英威騰電氣股份有限公司.

[2] 郭震環. 熱網循環水泵選型及運行節能分析[J]. 科技情報開發與經濟, 2010.