摘  要：根據高壓變頻器在熱電公司熱網循環泵上的應用，分析改造之后的控制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

　　某熱電公司隸屬于中國華能集團——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，供熱面積200萬平方米。

　　公司成立以來，通過合理安排機組運行方式，把節能降耗工作作為降低發電成本，挖掘內部潛力，提高經濟效益的有效途徑，制定了節能管理制度和具體的實施措施，并與經濟效益掛鉤，取得了非常好的效果。

　　截至目前，該熱電公司中心站設計為4臺800KW循環泵，1臺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、地熱等供暖方式已經成為這里人民冬季室內御寒的主要手段。隨著城市供熱管網的改造工程逐步深化，小區鍋爐供暖的形式已在逐漸退出舞臺，由一個熱電廠負責幾個片區的供熱已經成為目前城市供熱的發展趨勢。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熱交換器將采暖熱水加熱，循環泵通過供熱管道將熱水送到二次網及各熱用戶。因此，換熱首站作為熱源輸出的重要關口，其供熱品質的好壞對改善熱網熱力工況，提高供熱質量起著重要作用。

　　熱網循環泵改造前，供熱負荷變化時需要通過調節泵的出口門的開度來調節水量，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。調速改造后，就可以將出口門全部打開，通過調節轉速來控制流量，可以方便的調整機組的供熱量，也具有非常大的節能潛力。

　　2.2 一次動力系統策略

　　變頻控制為一拖一手動工/變頻方案。變頻調速系統接于6kV電壓等級的主動力電源系統，用于電動機的變頻調速。為增加運行安全性，變頻系統增加旁路，設計方案如下：

　　 一拖一手動旁路圖

三．控制系統方案

　　由于各用戶的建筑面積、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，因此本系統采用根據室外環境溫度及不同的供熱時段來控制供、回水平均溫度的方法來間接控制用戶室溫。控制框圖如下圖所示：

　　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。然后高壓變頻節能系統根據室大氣溫度的變化來自動調節供、回水溫度的平均值，并根據典型用戶室內溫度的平均值自動修正供熱系數，從而保證室內溫度等于設定值。操作員也可以任意設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定用戶供水溫度曲線，同時不需要進行曲率、斜率等復雜計算，從而降低工程和維護工作量。

　　(2) 溫度控制回路

　　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。可以通過操作面板和監控系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) 二次網循環泵控制

　　通過采集系統總出、回水溫度的溫差、各區用戶系統回水溫度溫差與系統設計溫差進行比較，通過變頻器自動調節循環泵的轉速，實現對系統總流量和溫度的調節。使循環水泵按照實際負荷輸出功率，減少不必要的電能損失，實現小流量大溫差的運行模式。通過此舉，可以及時地把流量、揚程調整到需要的數值上，消除多余的電能消耗，從而達到良好的節能效果。

　　系統變頻控制的部分信號如下：

四．應用效果

　系統采用變頻改造，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后再啟動的要求。

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

　　3. 工作強度降低。由于調速系統在運轉設備與備用設備之間實現聯鎖控制，機組實現自動運行和相應的保護及故障報警，操作工作由手動轉變為監控，完全實現生產的無人操作，大大降低了勞動強度，提高了生產效率，為優化運營提供了可靠保證。

　　 4.減少對電網的沖擊。泵工頻起動時，啟動電流達到額定電流的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，使廠用電系統母線電壓降低，對接于該母線上的負荷都會造成波動。采用變頻調節后，系統實現軟啟動，電機啟動電流只是額定電流，啟動時間相應延長，對電網無大的沖擊，同時減輕了起動機械轉矩對電機機械損傷。

五．總結

　　采用高壓變頻節能系統后，充分發揮了變頻器的無極變速和節能的優點，充分發揮了節能控制系統配置靈活、控制可靠、編程方便和可現場調試的優點，使整個系統的穩定性有了可靠保障。通過對熱網首站自動控制系統的投運，熱網首站過去主要依靠人工調節的控制手段得到了徹底改善，熱網首站運行得到合理控制，失調現象得到了有效地解決，消除了熱網中各站冷熱不均的現象。按需供熱、節能降耗，改變了不合理的小溫差大流量運行方式，即保證了遠端客戶的供熱需要又避免了近端用戶的過熱現象這直接給企業帶來了經濟效益的提高。

　參考文獻：

　　[1] 《CHH100系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