变频技术在热网循环泵控制改造中的应用

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1、变频技术在热网循环泵控制改造中的应用　　(1.北方联合电力公司金桥热电厂；2.内蒙古电力公司培训中心，内蒙古呼和浩特010000)　　摘要：文章着重介绍了变频调速技术在金桥热电厂热网循环泵控制改造中的应用情况，分析了其节能原理，提出了改造方案，总结了改造后的效果。　　关键词：变频调速；节能改造；循环水泵　　中图分类号：TU833∶TM921.5文献标识码：B文章编号：1007—6921(XX)01—0099—02　　金桥热电厂是内蒙古自治区首府呼和浩特市第一座单机容量为30万千瓦的现代化大型热力发电厂，位于城市南端，现装机容量为2×300MW。整个热网系统由2×300MW供热机组的

2、采暖抽气作为热网首站加热器的加热汽源，采暖介质为热水，由电机驱动5台1000kW的循环水泵将加热的水经一级管网送至城发热力公司各热源点，向热力用户提供半年的供热量。　　1现状分析　　由于供热系统自身的特点，热网循环系统在运行中主要保证水循环稳定和压力恒定，即控制好水位、水压达到安全运行的目的，同时还需考虑不同负荷时循环水流量的调节。目前，金桥热电厂热网循环泵为工频运行方式，即不论机组负荷高低，始终以额定转速运行，电机的出力却并没有变化，因此只能靠水泵的阀门开度来调节流量，这样除产生大量的节流损耗外，调节反应速度也慢。若对电机采用变速调节，可根据机组不同负荷，调节泵的运行转速，以适应机组

3、对循环水压力和流量的需求，克服了循环水泵采用阀门节流调节水量造成的极大浪费，可以方便地调整机组的供热量，节能效果明显，特别是在低负荷工况运行时，节能效果更显著，而且对水循环稳定和压力恒定也起到了良好的效果。　　2变频调速技术　　根据以上分析，电机的变速调节也就成为电厂辅机节能改造的主要技术思路。而交流变频调速技术以其高效率、宽范围和高精度的优异调速性能，可以满足各种不同需求，被认为是目前诸多调速方法中最有前途的一种。交流变频调速是集电力电子、自动控制、微电子、电机学等学科领域的技术于一身的一项高新技术。交流变频调速技术是用变频电源改变电动机定子绕组的频率，从而改变同步转速来实现调速。在

4、变频调速系统中调速时，须同时调节定子电源的电压和频率，在这种情况下机械特性基本平行移动，转差率不变。这种方法在节能改造方面得到广泛应用，成为电厂辅机节能改造中首选方案。　　3变频调速节能原理　　下面，笔者就传统的变阀调节和交流变频调节的经济性作一分析：　　水泵运行时，经常需要调节流量。传统的做法是变阀调节。变阀调节就是利用改变管道阀门的开度，来调节泵与风机的流量。变阀调节时，泵或风机的功率基本不变，泵或风机的性能曲线不变，而管道阻力特性曲线发生变化，泵或风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点就是新的工作点。　　740)this.width=740"border=undefin

5、ed>　　变频调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点，变频调节中没有附加阻力，是比较理想的一种调节方法。通过变频器改变电源的工作频率，从而实现对交流电机的无级调速。泵和风机采用变速调节时，其效率几乎不变，流量随转速按一次方规律变化，而轴功率按三次方规律变化。同时采用变频调节，可以降低泵和风机的噪声，减轻磨损，延长使用寿命。　　如图1，S1是额定运行水泵的扬程—流量特性，R1是阀门最大开度时的阻力特性，M1是额定运行点，对应的扬程为H1，流量为Q1，电动机的消耗功率正比于HQ的乘积：P1=KH1Q1，若关小阀门以减小流量到Q2，此时，管网阻力特性是R2，水泵的运行点为M3，此时扬程反而增

6、加了，电动机消耗功率略有减少：P2=KH3Q2，K—比例系数；若用降低转速，扬程—流量特性变为S2，而管网阻力特性仍为R1，水泵运行点变为M2，此时扬程降低很多，电动机消耗功率大为减少，P3=KH2Q2，K—比例系数，从图中可以清楚看出，在同样的流量Q2时，降低转速时的扬程H2比关小阀门时的扬程H3小很多，因而电动机消耗功率大为减少。这就是水泵变频调速节能的简单原理。　　4改造方案　　鉴于以上分析，为节能降耗考虑，将对金桥热电厂热网循环泵控制方式进行如下改造：金桥热电厂有五台热网循环水泵，为节约设备投资，我们选用两套“一拖二”高压变频装置，分别带#1、#2与#3、#4热网循环泵电机，#

7、5热网循环水泵暂不改造。变频器6kV电源取自6kV母线段。高压变频系统电气连接系统如图2所示(此图为1#、2#循环水泵，3#、4#循环水泵同理)。　　740)this.width=740"border=undefined>　　此方案是一拖二手动旁路的典型方案：由6个手动高压隔离开关QS1—QS6、TF高压变频器、高压开关QF1、QF2、电动机M组成，高压开关QF1、QF2、电动机M1、M2为现场原有设