大連開發(fā)區(qū)熱電廠是目前大連開發(fā)區(qū)唯一的以供熱為主，熱電聯(lián)產(chǎn)的燃煤電廠。目前總裝機容量為14.4萬kW、兩臺6萬kW和兩臺1.2萬kW機組，兩臺 75t/h，一臺130t/h，三臺220t/h鍋爐。2000年，大連開發(fā)區(qū)熱電廠重組，成為國電電力發(fā)展股份有限公司下屬的全資發(fā)電、供熱企業(yè)。
近年來，隨著電、煤價格逐步上漲，我廠發(fā)電成本逐年增加，為降低廠用電率，我們通過多方調(diào)研，決定對廠內(nèi)的高壓電機進行調(diào)速節(jié)能改造，以提高企業(yè)的市場競爭能力。
我廠二期三臺220t/h鍋爐，配備四臺高壓給水泵。四臺水泵入口側(cè)的取水均取自除氧器出口的公用母管，給水泵出口側(cè)均匯入同一母管，鍋爐的給水量靠水位調(diào)節(jié)門進行控制，如果給水量偏差大的時候，就需要開給水再循環(huán)門，部分水量再回到除氧器，形成了自循環(huán)，浪費了大量的水資源和電力資源，有較大的節(jié)能潛力。
熱網(wǎng)" title="熱網(wǎng)">熱網(wǎng)循環(huán)泵改造前，供熱負荷變化時需要通過調(diào)節(jié)泵的出口門的開度來調(diào)節(jié)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(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)整機組的供熱量，也具有非常大的節(jié)能潛力。2005年，我們實地考查并比較了多家變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器生產(chǎn)廠家，最終，選擇了國內(nèi)高壓變頻器市場占有率最高的北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器，對一臺鍋爐給水泵電機和一臺熱網(wǎng)循環(huán)泵電機進行了變頻調(diào)速" title="變頻調(diào)速">變頻調(diào)速改造。
1．主回路方案
變頻控制為一拖一方案，配備一臺變頻器。變頻調(diào)速系統(tǒng)" title="調(diào)速系統(tǒng)">調(diào)速系統(tǒng)接于6kV電壓等級的主動力電源系統(tǒng)，用于電動機的變頻調(diào)速。為增加運行安全性，變頻系統(tǒng)增加旁路，設(shè)計方案如下：
此方案是手動旁路的典型方案,原理是由3個高壓隔離開關(guān)QS1、QS2和QS3組成（見左圖）。要求QS2和QS3不能同時閉合，在機械上實現(xiàn)互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。
為了實現(xiàn)變頻器故障保護，變頻器對現(xiàn)場高壓斷路器QF進行連鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF。電機工頻運行時，變頻器允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號，使電機能正常通過QF合閘工頻啟動。
2．鍋爐給水泵和電機的參數(shù)
3．熱網(wǎng)循環(huán)泵電機參數(shù)
4．變頻器的選型
根據(jù)現(xiàn)場運行經(jīng)驗，鍋爐給水泵電機的最大工作電流不超過150A，據(jù)此選用變頻器的型號為HARSVERT-A06/170，變頻器額定輸出電流為170A，完全滿足現(xiàn)場負載運行的要求。
熱網(wǎng)循環(huán)泵電機配套變頻器選用型號為HARSVERT-A06/050，變頻器額定電流為50A，同電機額定容量匹配，滿足用戶要求。
5．給水泵變頻器的現(xiàn)場控制實現(xiàn)
給水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)采用外接4-20mA電流源來控制變頻器的輸出頻率，該電流源信號來自于一塊Anthone牌LU-900M智能調(diào)節(jié)儀。該控制儀表接入4-20mA管道壓力信號，儀表帶有PI控制器，可以通過控制儀表盤調(diào)節(jié)設(shè)定值，同時該儀表還可以對閉環(huán)控制和開環(huán)控制進行無擾切換。系統(tǒng)圖如下：
6．節(jié)能效果
鍋爐給水泵改造前電機電流約為120－130A，改造后電機電流變?yōu)椋?0—110 A。
熱網(wǎng)循環(huán)泵改造前后，循環(huán)泵流量基本相同，改造前電機電流約為55A左右，改造后電流約為45A。
7．應(yīng)用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生的其他效果
1）、改善了工藝。在實際生產(chǎn)操作過程中，泵的參數(shù)（尤其是流量）需時常調(diào)整，不僅需要節(jié)參數(shù)，而且備用設(shè)備需時常切換。根據(jù)工藝的變動，工藝參數(shù)又主要通過調(diào)節(jié)出口門來控制，人工關(guān)小或開大閥門不僅費事，速度慢，也縮短閥門的壽命（填料及閥桿的磨損）。采用變頻調(diào)速就不用調(diào)節(jié)出口閥，只需在控制室內(nèi)調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速即可。變頻啟動轉(zhuǎn)速可以從零開始逐漸升高，因此，帶負荷直接啟動不會有較大的啟動電流" title="啟動電流">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（無載啟動是為了降低啟動電流，保護電機）。
2）、維護量減少。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）、工作強度降低。由于調(diào)速系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)設(shè)備與備用設(shè)備之間實現(xiàn)聯(lián)鎖控制，機組實現(xiàn)自動運行和相應(yīng)的保護及故障報警，操作工作由手動轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)控，完全實現(xiàn)生產(chǎn)的無人操作，大大降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，為優(yōu)化運營提供了可靠保證。
4）、減少了對電網(wǎng)的沖擊。給水泵工頻起動時，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(tǒng)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(diào)節(jié)后，系統(tǒng)實現(xiàn)軟啟動，電機啟動電流只是額定電流，啟動時間相應(yīng)延長，對電網(wǎng)無大的沖擊，同時減輕了起動機械轉(zhuǎn)矩對電機機械損傷，有效的延長了電機的使用壽命。
8.小結(jié)
我公司使用利德華福生產(chǎn)的高壓變頻器以來，設(shè)備一直穩(wěn)定運行，顯著改善了機組的運行情況，降低了運行人員的工作強度，使廠用電率有明顯地降低。 2006年，為進一步降低廠用電率，我們又向利德華福續(xù)購了4臺高壓變頻器用于鍋爐風(fēng)機的調(diào)速改造。相信今后越來越多的高壓變頻器會應(yīng)用于熱電企業(yè)，為創(chuàng)建節(jié)約型社會添力。