高壓斬波內饋調速技術在供熱工程中的應用

0 引言

能源是人類生存、社會發(fā)展的物資基礎，是國家的經(jīng)濟命脈。但是，有限的一次性能源的危機，以及電力工業(yè)的競價上網(wǎng)的實施，使節(jié)約能源勢在必行。

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

大連東山熱電有限公司供熱工程，于2002 年開始施工，在項目選型上，當時考慮為變頻調速，經(jīng)考察變頻器在高壓10 kV 上應用有所限制，經(jīng)過反復調研，公司最終選用了保定北方調速有限公司生產(chǎn)的“斬波內饋調速系統(tǒng)”。

1 斬波內饋交流調速系統(tǒng)構成

1.1 調速控制裝置構成

調速控制裝置包括以下幾個部分：

1)ZNT-2000型調速控制裝置;

2)起動整流柜、斬波逆變柜;

3)它們具有就地控制和遠程控制(啟動、停止、調速、全速切換)功能，DCS自動控制接口，轉速指令信號4~20 mA，轉速輸出信號4~20 mA，自動/ 手動，調速控制ID信號。

1.2 斬波內饋調速電機

內饋調速電機的安裝尺寸與普通電機兼容，并與斬波控制裝置成為并聯(lián)關系，當調速控制裝置意外故障時，自動保護裝置可以自動將電機切換成恒速運行，不至于造成電機停運，這樣提高了系統(tǒng)的可靠性。

2 斬波內饋調速系統(tǒng)的控制及運行方式

由于系統(tǒng)調速范圍及運行特性的需要，設置了頻敏變阻器啟動和調速停止方式。

1)啟動時，直接控制高壓開關柜，電機經(jīng)頻敏啟動，可以減小啟動電流并增大啟動轉矩。

2)調速運行時，直流回路存在較大的電磁能量，如果直接停電，將產(chǎn)生過電壓使晶閘管損壞。所以調速停車時，設置的邏輯控制會自動轉到全速后再停車。事故停電有斷電和過壓保護，防止了對設備的損壞。

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

4)在集控室實現(xiàn)遠程操作。該方式與本機操作相同，且更加方便。

5)DCS 控制方式。遠程操作指令在給定的4~20 mA 控制信號下實現(xiàn)穩(wěn)定、平滑調速，并在出現(xiàn)斷線故障時能夠保持原來給定轉速，同時發(fā)出斷線報警信號。

3 具體應用情況

3.1 循環(huán)水泵電機參數(shù)

型號YQT2-450-4;

額定電壓10 kV;

額定電流26.3 A;

功率355 kW;

額定轉速1 480 r/min。

3.2 斬波內饋控制系統(tǒng)

ZNT-2000型控制系統(tǒng)。

3.3 運行工況

運行工況如表1所列。

試驗結果分析如下。

當循環(huán)水泵運行轉速為1 014 r/min 時，消耗的功率為157 kW;

當循環(huán)水泵運行轉速為1 480 r/min 時，消耗的功率為256 kW。

循環(huán)水泵調速運行時，一小時少耗電為99 kW，即機組滿負荷情況下，電機轉速降低31%，但耗電量降低了40%。若電機按每天運行24 h，140天運行為3 360 h計算，可節(jié)約用電33.27 萬kW·h，按0.68 元/kW·h計算，140 天可節(jié)約資金22.62萬元，該設備投資共計49.2萬元，兩個采暖期即可收回投資成本，節(jié)電效果非常明顯。

4 結語

斬波內饋調速系統(tǒng)在大連東山熱電順利投入運營以來，運行一直非常穩(wěn)定可靠，節(jié)能效果非常明顯。實踐證明，該系統(tǒng)與高壓變頻調速相比，不僅價格低廉，而且調速效率高，設備結構簡單，投資回收期短，具有很強的實用性和經(jīng)濟性，實為一種較好的調速方法。斬波內饋調速系統(tǒng)將是高壓變頻調速的強有力競爭對手，將為推動我國節(jié)能事業(yè)的發(fā)展做出貢獻。