如何采用变频器控制恒压供水的高压电动机

高压变频器在热电厂锅炉恒压供水上的应用

High voltage inverter power plant boiler in the application of Water Supply

山东玲珑集团李建勋

深圳市微能科技有限公司欧荣华摘要：本文阐述了高压变频器在热电厂锅炉给水中的应用。利用变频系统自带的PID功能结合压力变送器实现闭环控制，为恒压供水提供一种可行的方案。文中所示的数据表明锅炉给水泵的高压电机的变频节能改造是可行的。

Abstract：In this paper explained the high voltage inverter in the power plant boiler water supply applications. Used` inverter system comes with the features of the PID closed-loop control to achieve pressure transmitter for Water Supply to provided with a viable option. The data in the text showed that the high-voltage boiler water supply pump motor’s frequency energy sawing modify is feasible.

一、引言

目前,我国大型异步电动机应用变频调速刚刚起步，可是，国外已经广泛使用，而且随着电力电子器件的发展，高压变频装置的型式也是多种多样。按拓扑结构分就有IGBT直接串联型，三电平型和多单元串联电压叠加型等。

通过长期的运行实践可以发现：大功率风机、水泵等需调速的设备运用高压变频调速系统驱动表现出良好的经济效益、其可靠性也得到保证。而且,变频调速以其优异的调速、起动和制动性能、易于自动化控制、高效率、高功率因数、良好的节电效果及广泛的适用范围等优点被国内外公认为是最有发展前途的调速方式

在低压变频器驱动的低压电动机进行节能改造后，驱动大型水泵和风机的高压大功率电动机的节能改造正在以惊人的速度推进，高压变频器、内馈调速等多种高压电动机的调速方法发展迅速，特别是高压频器以良好的调速性能和较高的效率得到了广大客户的认可。

二、工况

山东玲珑集团是世界轮胎20强、全国三大轮胎生产厂家和全国1000户最大工业企业之一。拥有橡胶、

水泥、机电和电厂等分公司，其中电厂有两个15MW的发电机组和一个30MW的发电机组，除了给自主产供电、供气外，还给市区供暧、供电。15MW的两个发电机组共有三台锅炉组成，三台锅炉的给水泵由四台355KW/10KV的高压电机驱动，正常运行的时候是三用一备。

经过多方的研究和论证，将锅炉给水泵由原来的阀门调节改为变频调速恒压给水。考虑到压力变化差不大，只将2＃给水泵进行变频节能改造。

三、改造方案

近两年，高压变频器发展迅猛，涌现出生产高压变频器的大小厂数十家。但是，各厂家的主拓扑结构都相差无几。通过各种途径的考察与比较，玲珑集团最终选择深圳市微能科技有限公司的自主研发、生产的多单元串联的高─高形式的WIN—HV系列高压变频器，这种结构的高压变频器具有良好的输入、输出波形，非常高的性价比，可靠性高，即便个别单元有故障，也可将其所在的一组单元旁路，降频使用。这对于风机、水泵的运行特性具有相当的可靠性。

下面是WIN-HV系列高压变频器主回路原理图：

以下是输入、输出电流波形图和输出电压波形图。

(一)根据现场情况和可具备的各种条件，决定采取以下改造方案：

1.2＃给水泵采用一拖一的方式，因有备用设备未使用工频旁路系统；

2.从母管上取压力变送器的4~20mA电流信号作为反馈，给定频率根据用户从DCS系统直接给定；

3.运行信号、停止信号从DCS系统给定；

4.高压变频器的状态信号从变频器的控制柜里送到DCS系统，以便实时观察；

5.改造后的母管压力值达到工艺要求

6.8MPa以上；

6.将每台水泵的旁通阀关闭，用高压变频器调节高压电机的转速来调节所需的流量。

(二)闭环控制：

将各泵的旁通阀关闭，利用变频系统自带的PID功能实现的闭环控制，由DCS给出给定连续可调的4~20mA对应0~10MP压力，由母管上的压力变压器0~10MP压力信号对应4~20mA反馈给变频器，通过PID功能来控制输出转速的高低，实现自动调整给水流量的目的。

四、效益分析

根据水泵的运行特性，流量与转速成正比，电机的功率与转速的立方成正比，即，因此，当然用水量降低的时候可以用降低电机的转速来满足生产需，而无需再用阀门调节，如此就可以省下用阀门调节损耗的电能了。以下是2＃水泵变频改造前和改造后的数据对比（采集一个月的数据，得出平均值，每月按30天计算，每年按330天计算）：

从上述表格的数据可以看出，每年的电费就可以省下32万多元。

五、结束语

随着国家对节能环保越来越重视和大量的节能减排优惠政策陆续出台，企业对生产过程当中能源的浪费现象日益重视，纷纷加强合理利用能源的管理，降低生产成本，提高企业的竞争力，为变频器的发展与推广起到了关键作用，也为风机与水泵的节能运行和提高其运行效率提供了有效途经。

作者简介：

李建勋现任职于山东玲珑集团热电厂，担任电气工程师。

欧荣华现任职于深圳市微能科技有限公司高压事业部，从事技术支持工作。

参考文献：

变频器应用手册吴忠智等

高压变频调速技术应用实践徐甫荣