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運動控制

英威騰Goodrive5000高壓變頻器在黑龍江某熱電公司熱網(wǎng)循環(huán)水泵上的應(yīng)用

ainet.cn   2016年10月27日

  1.引言

  供熱系統(tǒng)中熱力網(wǎng)的穩(wěn)定主要取決于鍋爐、熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)和管線,而熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)主要作用是保證水循環(huán)穩(wěn)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(diào)節(jié)水量,如果通過熏黃水泵的出口門的開度來實現(xiàn),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(wǎng)循環(huán)泵最佳方案就是采用變頻器進行調(diào)速,這樣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)整機組的供熱量,這樣具有非常大的節(jié)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(yè)供熱熱源二期擴建項目,擴建部分的主管網(wǎng)道由#3和#4號熱網(wǎng)循環(huán)水泵(10kV/710kW)進行供熱,為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召,提高企業(yè)核心競爭力,該公司經(jīng)多方實地考察調(diào)研,最終選擇了我司GD5000高壓變頻器進行項目建設(shè)。

 

  3.系統(tǒng)方案

  3.1系統(tǒng)主回路

  熱網(wǎng)循環(huán)泵采用一拖一變頻控制方案。高壓變頻器接于電壓為10 KV的主動力電源系統(tǒng),用于電動機的變頻調(diào)速。為了增加運行安全性,變頻器另加一套旁路系統(tǒng),設(shè)計方案如下:

 

  熱網(wǎng)循環(huán)水泵變頻系統(tǒng)主要由用戶高壓開關(guān)柜,GD5000高壓變頻器,水泵驅(qū)動電機,循環(huán)水泵,進出水口調(diào)節(jié)閥門等設(shè)備組成,變頻器內(nèi)置PID控制器,以回水溫度作為PID設(shè)定輸入,根據(jù)室外溫度以及用戶供熱使用情況實時調(diào)整電機轉(zhuǎn)速,使其工作在最佳工作點上,此時旁路柜刀閘狀態(tài)是QS1,QS2閉合,QS3斷開,當變頻器出現(xiàn)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(tǒng)的方式,即調(diào)節(jié)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(shè)計要求,保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

  3.2GD5000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(fā)生產(chǎn)的“高-高”型電壓源型高壓變頻器,系統(tǒng)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(tǒng)典型拓撲如下所示:

 

  ● 輸入輸出“完美無諧波”

  GD5000系列高壓變頻器設(shè)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(cè)通過移相變壓器進行多脈沖整流(10kV為48脈沖),網(wǎng)側(cè)電流諧波小,其THD≤2%;輸出采用了多重化PWM技術(shù),輸出為近乎完美的正弦波,無需加裝輸出濾波器,電機轉(zhuǎn)矩脈動小,輸出dV/dt和共模電壓小,對電動機無應(yīng)力損害,其輸出電流THD≤2%。

  ● 高功率因素與高效率

  GD5000高壓變頻器在滿載情況下,系統(tǒng)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。

  ● LVRT低電壓穿越技術(shù)

  GD5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)具有AVR(電壓自動調(diào)節(jié))功能,在母線電壓頻繁波動的場合,系統(tǒng)輸出穩(wěn)定。電網(wǎng)電壓在-15% ~ +20%之間波動,系統(tǒng)仍能滿載輸出;電網(wǎng)電壓在-50% ~-15%之間波動,系統(tǒng)不停機,降額運行。

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

  ● 全頻段轉(zhuǎn)速追蹤

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

  ● 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(xù)運行2分鐘,150%額定電流持續(xù)5s,200%額定電流則立即保護。

  ●加減速自適應(yīng)功能

  GD5000系列變頻器具有優(yōu)異的“防失速”功能,當加減速時間設(shè)置不合理時,系統(tǒng)能自動調(diào)節(jié),保證系統(tǒng)不會因加減速時間設(shè)置過短而使系統(tǒng)產(chǎn)生過壓過流導致停機的現(xiàn)象發(fā)生。

  ● 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(tài)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(tài)下,可通過用戶多功能端子或者現(xiàn)場總線對變頻器進行設(shè)置和監(jiān)控。

  ● 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(fā)生故障時,系統(tǒng)會發(fā)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(jù)用戶的設(shè)置進行保護動作,如當發(fā)生重故障時,系統(tǒng)停機并聯(lián)跳輸入側(cè)高壓開關(guān)。

  ● 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(fā),標準化設(shè)計;界面顯示內(nèi)容豐富且直觀形象,可操作性強,能夠?qū)崟r顯示系統(tǒng)狀態(tài)變量,具有故障信息查詢、運行數(shù)據(jù)記錄、變頻器參數(shù)查詢及設(shè)置等功能。

  4.節(jié)電效益

  #3號水泵現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄如下:

 

  按每年運行180天計算,可節(jié)約電能至少為400187度,當?shù)仄髽I(yè)用電電價取0.6元,則年節(jié)電費用高達24萬元,一年左右就能收回投資成本。

  5.結(jié)束語

  密山某熱電有限公司熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻改造后,系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程DCS集中監(jiān)控,并且具備自動調(diào)節(jié)功能,根據(jù)實際供熱需要系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)變頻器運行頻率,以達到改變電機轉(zhuǎn)速,不僅節(jié)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(xiàn)了熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定,在系統(tǒng)維護和操作方面極大的減少了運行成本,同時大幅降低現(xiàn)場工作人員的勞動強度,改善了系統(tǒng)工藝,再次驗證了我司GD5000高壓變頻器在熱網(wǎng)循環(huán)水泵節(jié)能改造方面有較強的推廣價值。

  6.參考文獻

  [1] 《GD5000變頻器產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司

  [2] 《熱網(wǎng)循環(huán)水泵選型及運行節(jié)能分析》 郭震環(huán)

(轉(zhuǎn)載)

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