摘  要：根據(jù)高壓變頻器在熱電公司熱網(wǎng)循環(huán)泵上的應(yīng)用，分析改造之后的控制策略以及實(shí)際節(jié)能效果

　關(guān)鍵詞：熱網(wǎng)循環(huán)泵 高壓變頻器 節(jié)能改造

一、概述

　　某熱電公司隸屬于中國華能集團(tuán)——北方聯(lián)合電力公司。是該地區(qū)重要的熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，發(fā)電裝機(jī)容量110兆瓦，供熱面積200萬平方米。

　　公司成立以來，通過合理安排機(jī)組運(yùn)行方式，把節(jié)能降耗工作作為降低發(fā)電成本，挖掘內(nèi)部潛力，提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑，制定了節(jié)能管理制度和具體的實(shí)施措施，并與經(jīng)濟(jì)效益掛鉤，取得了非常好的效果。

　　截至目前，該熱電公司中心站設(shè)計(jì)為4臺800KW循環(huán)泵，1臺900 KW循環(huán)泵，揚(yáng)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(bǔ)水定壓為0.25MPa。

二、改造情況

　　2.1 運(yùn)行工況

　　我國北方地區(qū)的冬季漫長而寒冷，暖氣、地?zé)岬裙┡绞揭呀?jīng)成為這里人民冬季室內(nèi)御寒的主要手段。隨著城市供熱管網(wǎng)的改造工程逐步深化，小區(qū)鍋爐供暖的形式已在逐漸退出舞臺，由一個(gè)熱電廠負(fù)責(zé)幾個(gè)片區(qū)的供熱已經(jīng)成為目前城市供熱的發(fā)展趨勢。熱電廠通過輸汽管道將過熱蒸汽輸送到各換熱首站，在換熱首站中蒸汽經(jīng)熱交換器將采暖熱水加熱，循環(huán)泵通過供熱管道將熱水送到二次網(wǎng)及各熱用戶。因此，換熱首站作為熱源輸出的重要關(guān)口，其供熱品質(zhì)的好壞對改善熱網(wǎng)熱力工況，提高供熱質(zhì)量起著重要作用。

　　熱網(wǎng)循環(huán)泵改造前，供熱負(fù)荷變化時(shí)需要通過調(diào)節(jié)泵的出口門的開度來調(diào)節(jié)水量，實(shí)際上是靠壓損來減少給水流量，而電機(jī)的出力卻沒有變化。調(diào)速改造后，就可以將出口門全部打開，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制流量，可以方便的調(diào)整機(jī)組的供熱量，也具有非常大的節(jié)能潛力。

　　2.2 一次動力系統(tǒng)策略

　　變頻控制為一拖一手動工/變頻方案。變頻調(diào)速系統(tǒng)接于6kV電壓等級的主動力電源系統(tǒng)，用于電動機(jī)的變頻調(diào)速。為增加運(yùn)行安全性，變頻系統(tǒng)增加旁路，設(shè)計(jì)方案如下：

　　 一拖一手動旁路圖

三．控制系統(tǒng)方案

　　由于各用戶的建筑面積、暖氣片性能及房屋保溫質(zhì)量各不相同，很難確定一組典型的室內(nèi)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，因此本系統(tǒng)采用根據(jù)室外環(huán)境溫度及不同的供熱時(shí)段來控制供、回水平均溫度的方法來間接控制用戶室溫?？刂瓶驁D如下圖所示：

　　TO表示室外大氣溫度5min內(nèi)的平均值，TS表示供、回水溫度的設(shè)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(jié)約能源，可以根據(jù)具體情況將一天分為幾個(gè)供熱時(shí)段，不同的供熱時(shí)段設(shè)定不同的Ta。例如:７點(diǎn)至２１點(diǎn)為正常供熱時(shí)段，設(shè)定Ta=18℃;23點(diǎn)至早晨５位夜間保溫時(shí)段，設(shè)定Ta=16℃;5點(diǎn)至7點(diǎn)為升溫時(shí)段，設(shè)定Ta=t+11，Ta線性增加; 21點(diǎn)至23點(diǎn)為降溫時(shí)段，設(shè)定Ta=39-t，Ta線性減少。Ta設(shè)定曲線如圖所示。

　　(1)室外溫度曲線

　　將一天分為幾個(gè)供熱時(shí)段，每一時(shí)段設(shè)定一期望室內(nèi)溫度。然后高壓變頻節(jié)能系統(tǒng)根據(jù)室大氣溫度的變化來自動調(diào)節(jié)供、回水溫度的平均值，并根據(jù)典型用戶室內(nèi)溫度的平均值自動修正供熱系數(shù)，從而保證室內(nèi)溫度等于設(shè)定值。操作員也可以任意設(shè)定供水溫度曲線或平移已有曲線。采用此方式可以足夠精確的設(shè)定用戶供水溫度曲線，同時(shí)不需要進(jìn)行曲率、斜率等復(fù)雜計(jì)算，從而降低工程和維護(hù)工作量。

　　(2) 溫度控制回路

　　根據(jù)室外溫度設(shè)定二次供水溫度設(shè)定值，調(diào)節(jié)流量滿足二次側(cè)供水溫度的要求?？梢酝ㄟ^操作面板和監(jiān)控系統(tǒng)修改或上下平移溫度曲線;也可以通過時(shí)間程序移動溫度曲線。提供室外溫度傳感器故障保護(hù)。

　　(3) 二次網(wǎng)循環(huán)泵控制

　　通過采集系統(tǒng)總出、回水溫度的溫差、各區(qū)用戶系統(tǒng)回水溫度溫差與系統(tǒng)設(shè)計(jì)溫差進(jìn)行比較，通過變頻器自動調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)總流量和溫度的調(diào)節(jié)。使循環(huán)水泵按照實(shí)際負(fù)荷輸出功率，減少不必要的電能損失，實(shí)現(xiàn)小流量大溫差的運(yùn)行模式。通過此舉，可以及時(shí)地把流量、揚(yáng)程調(diào)整到需要的數(shù)值上，消除多余的電能消耗，從而達(dá)到良好的節(jié)能效果。

　　系統(tǒng)變頻控制的部分信號如下：

四．應(yīng)用效果

　系統(tǒng)采用變頻改造，顯著改善機(jī)組運(yùn)行情況，降低了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度。其優(yōu)點(diǎn)如下：

　　1.改善了工藝。帶負(fù)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(guān)閉出口閥后再啟動的要求。

　　2.維護(hù)量減少。采用變頻調(diào)速后，可以避免因通過閥門控制使泵過多偏離額定工作區(qū)而引起的振動。通常情況下，變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用主要是為了降低泵的轉(zhuǎn)速，由于啟動緩慢及轉(zhuǎn)速的降低，相應(yīng)地延長了許多零部件，特別是密封、軸承的壽命。

　　3. 工作強(qiáng)度降低。由于調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備與備用設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行和相應(yīng)的保護(hù)及故障報(bào)警，操作工作由手動轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)控，完全實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的無人操作，大大降低了勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，為優(yōu)化運(yùn)營提供了可靠保證。

　　 4.減少對電網(wǎng)的沖擊。泵工頻起動時(shí)，啟動電流達(dá)到額定電流的6—7倍，由于廠用電源串有電抗器供電，造成電抗器壓降過大，使廠用電系統(tǒng)母線電壓降低，對接于該母線上的負(fù)荷都會造成波動。采用變頻調(diào)節(jié)后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟啟動，電機(jī)啟動電流只是額定電流，啟動時(shí)間相應(yīng)延長，對電網(wǎng)無大的沖擊，同時(shí)減輕了起動機(jī)械轉(zhuǎn)矩對電機(jī)機(jī)械損傷。

五．總結(jié)

　　采用高壓變頻節(jié)能系統(tǒng)后，充分發(fā)揮了變頻器的無極變速和節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，充分發(fā)揮了節(jié)能控制系統(tǒng)配置靈活、控制可靠、編程方便和可現(xiàn)場調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)，使整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有了可靠保障。通過對熱網(wǎng)首站自動控制系統(tǒng)的投運(yùn)，熱網(wǎng)首站過去主要依靠人工調(diào)節(jié)的控制手段得到了徹底改善，熱網(wǎng)首站運(yùn)行得到合理控制，失調(diào)現(xiàn)象得到了有效地解決，消除了熱網(wǎng)中各站冷熱不均的現(xiàn)象。按需供熱、節(jié)能降耗，改變了不合理的小溫差大流量運(yùn)行方式，即保證了遠(yuǎn)端客戶的供熱需要又避免了近端用戶的過熱現(xiàn)象這直接給企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)效益的提高。

　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 《CHH100系列高壓變頻器產(chǎn)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(diào)速技術(shù)工程實(shí)踐》中國電力出版社  2012-01出版