高壓斬波內(nèi)饋調(diào)速技術(shù)在供熱工程中的應(yīng)用

0 引言

能源是人類生存、社會(huì)發(fā)展的物資基礎(chǔ)，是國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈。但是，有限的一次性能源的危機(jī)，以及電力工業(yè)的競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的實(shí)施，使節(jié)約能源勢(shì)在必行。

節(jié)能方法的研究和應(yīng)用受到了國(guó)家的高度重視，曾培炎副總理就“斬波”技術(shù)作了重要批示：“‘內(nèi)饋調(diào)速’較‘變頻調(diào)速’既節(jié)能又價(jià)廉，將會(huì)在很多領(lǐng)域得以應(yīng)用，應(yīng)組織行業(yè)鑒定，及時(shí)申請(qǐng)專利。”就目前熱力公司、熱電企業(yè)而言，內(nèi)部挖潛，節(jié)能降耗，提高企業(yè)效益日顯重要。新建項(xiàng)目首先想到的就是節(jié)能，斬波內(nèi)饋交流調(diào)速是我國(guó)首創(chuàng)，具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高科技技術(shù)，產(chǎn)品經(jīng)理論和實(shí)踐證明，它是優(yōu)于高壓變頻調(diào)速的，其調(diào)速效率，功率因數(shù)，諧波電流等優(yōu)于變頻，更主要的是經(jīng)濟(jì)成本僅為變頻的1/3 左右，通過(guò)在大連東山熱電公司的應(yīng)用，取得了較好的節(jié)能效果，從而給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

大連東山熱電有限公司供熱工程，于2002 年開始施工，在項(xiàng)目選型上，當(dāng)時(shí)考慮為變頻調(diào)速，經(jīng)考察變頻器在高壓10 kV 上應(yīng)用有所限制，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)研，公司最終選用了保定北方調(diào)速有限公司生產(chǎn)的“斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)”。

1 斬波內(nèi)饋交流調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 調(diào)速控制裝置構(gòu)成

調(diào)速控制裝置包括以下幾個(gè)部分：

1)ZNT-2000型調(diào)速控制裝置;

2)起動(dòng)整流柜、斬波逆變柜;

3)它們具有就地控制和遠(yuǎn)程控制(啟動(dòng)、停止、調(diào)速、全速切換)功能，DCS自動(dòng)控制接口，轉(zhuǎn)速指令信號(hào)4~20 mA，轉(zhuǎn)速輸出信號(hào)4~20 mA，自動(dòng)/ 手動(dòng)，調(diào)速控制ID信號(hào)。

1.2 斬波內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)

內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)的安裝尺寸與普通電機(jī)兼容，并與斬波控制裝置成為并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)調(diào)速控制裝置意外故障時(shí)，自動(dòng)保護(hù)裝置可以自動(dòng)將電機(jī)切換成恒速運(yùn)行，不至于造成電機(jī)停運(yùn)，這樣提高了系統(tǒng)的可靠性。

2 斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)的控制及運(yùn)行方式

由于系統(tǒng)調(diào)速范圍及運(yùn)行特性的需要，設(shè)置了頻敏變阻器啟動(dòng)和調(diào)速停止方式。

1)啟動(dòng)時(shí)，直接控制高壓開關(guān)柜，電機(jī)經(jīng)頻敏啟動(dòng)，可以減小啟動(dòng)電流并增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

2)調(diào)速運(yùn)行時(shí)，直流回路存在較大的電磁能量，如果直接停電，將產(chǎn)生過(guò)電壓使晶閘管損壞。所以調(diào)速停車時(shí)，設(shè)置的邏輯控制會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到全速后再停車。事故停電有斷電和過(guò)壓保護(hù)，防止了對(duì)設(shè)備的損壞。

3)該調(diào)速設(shè)備可以在不停機(jī)的情況下自檢。即設(shè)備在全速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以用低電壓小電流模擬調(diào)速運(yùn)行，這樣可在不影響運(yùn)行的情況下檢測(cè)斬波器和逆變器是否正常，給檢修帶來(lái)極大的方便。

4)在集控室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。該方式與本機(jī)操作相同，且更加方便。

5)DCS 控制方式。遠(yuǎn)程操作指令在給定的4~20 mA 控制信號(hào)下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、平滑調(diào)速，并在出現(xiàn)斷線故障時(shí)能夠保持原來(lái)給定轉(zhuǎn)速，同時(shí)發(fā)出斷線報(bào)警信號(hào)。

3 具體應(yīng)用情況

3.1 循環(huán)水泵電機(jī)參數(shù)

型號(hào)YQT2-450-4;

額定電壓10 kV;

額定電流26.3 A;

功率355 kW;

額定轉(zhuǎn)速1 480 r/min。

3.2 斬波內(nèi)饋控制系統(tǒng)

ZNT-2000型控制系統(tǒng)。

3.3 運(yùn)行工況

運(yùn)行工況如表1所列。

試驗(yàn)結(jié)果分析如下。

當(dāng)循環(huán)水泵運(yùn)行轉(zhuǎn)速為1 014 r/min 時(shí)，消耗的功率為157 kW;

當(dāng)循環(huán)水泵運(yùn)行轉(zhuǎn)速為1 480 r/min 時(shí)，消耗的功率為256 kW。

循環(huán)水泵調(diào)速運(yùn)行時(shí)，一小時(shí)少耗電為99 kW，即機(jī)組滿負(fù)荷情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低31%，但耗電量降低了40%。若電機(jī)按每天運(yùn)行24 h，140天運(yùn)行為3 360 h計(jì)算，可節(jié)約用電33.27 萬(wàn)kW·h，按0.68 元/kW·h計(jì)算，140 天可節(jié)約資金22.62萬(wàn)元，該設(shè)備投資共計(jì)49.2萬(wàn)元，兩個(gè)采暖期即可收回投資成本，節(jié)電效果非常明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)在大連東山熱電順利投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)，運(yùn)行一直非常穩(wěn)定可靠，節(jié)能效果非常明顯。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)與高壓變頻調(diào)速相比，不僅價(jià)格低廉，而且調(diào)速效率高，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資回收期短，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，實(shí)為一種較好的調(diào)速方法。斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)將是高壓變頻調(diào)速的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，將為推動(dòng)我國(guó)節(jié)能事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。