合康高压变频器在循环水供热工程中的应用过滤系统

合康高压变频器在循环水供热工程中的应用

合康高压变频器在循环水供热工程中的应用 2011： 胶南市易通热电博源热电厂低真空循环水供热改造工程在09年冬季供暖过程中充分显示出其改造后的优越性，节能效果非常明显，取得了显著的经济效益和社会效益。所谓低真空循环水供热就是人为的将汽轮机凝汽器的真空降低，提高汽轮机的排汽温度，利用汽轮机的排汽来加热循环水，提高循环水的出口温度，并利用其对外进行供热的运行方式。凝汽式汽轮机低真空供热，对于提高博源热电厂的运行经济性，降低电厂的蒸汽消耗量，减少环境污染，具有重要意义。如果将机组的排汽温度提高到70℃，机组的发电效率下降8%，就可以将循­环水温加热到60℃以上，尽管供水温度不高，但采用低温度大流量的方法，可满足城区东部区域大部分用户冬季采暖的需求。一台C12MW的汽轮机组循­环水放出热量约为30882kW，按采暖热指标50W/㎡计算，可供采暖面积为61.6万㎡，年可节约标煤 1.2万吨。因博源热电厂离市区较远，最末端用户距离为15km，为保证该工程的可靠、经济运行，需在循­环水供热管线的中途设供、回水增压泵，即设置中继泵站。经计算中继泵站供水泵的功率为280kW/380V，回水泵的功率为630kW/10kV。在其工程改造过程中设备选型严格按照“先进实用，经济可靠”的原则，在中继泵站回水泵匹配的高压电动机选用合康高压变频器控制，这在我们胶南热电行业还是首台。运行实践证明合康高压变频器在安全调控、节能环保等方面确实发挥了它独特的优势。 调速原理交流异步电动机的输出转速由下式确定：N=60f（1-s）/P;式中N为电动机的输出转速、f为输入的频率、s为电动机的转差率、P为电动机的极对数。由公式可知，变频器调速就是通过改变输入到交流电动机的频率，从而达到调节交流电动机的输出转速的目的。采用交-直-交直接高压方式，将输入的工频10kV交流电变换成频率和幅值都可调节的10kV交流电输送到电动机，实现交流电动机的变速运行。主电路开关元件为IGBT，由于IGBT耐压所限，无法直接逆变输出10kV，又因开关频率高、均压难度大等技术难题无法完成直接串联。合康高压变频器采用功率单元串联，叠波升压，充分利用常压的成熟技术，因而具有很高的可靠性。变频器输出是将多个三相输入、单相输出的低压功率单元的输出串联叠波得到。如额定输出640VAC功率单元9个串联时产生5760V相电压。三相输出Y接，中性点悬浮，得到驱动电动机所需的可变频三相高压电源。下图为10kV变频器系列的电压叠加示意图。

10kV电压叠加图

由于为功率单元提供电源的变压器副边绕组间有一定的相位差，从而消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流，所以合康高压变频器输入电流的总谐波含量（THD）远小于国家标准5%的要求，并且能保持接近1的输入功率因数，因此可以说是很环保的电气设备。 节能原理由流体力学可知，P(功率)=Q(流量)×H（压力）。流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，所以说功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速可成比例的下降，而此时轴输出功率成立方关系下降。即水泵电动机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。当所要求的流量减少时，可调节变频器输出频率使电动机转速按比例降低，这时，电动机的功率将按立方关系大幅度地降低，比阀门调节节能40%～50%，从而达到节电的目的，同时又提高了系统的可靠性及稳定性。运行效果分析回水泵高压电动机额定功率630kW，额定电压10kV，额定电流45.5A，功率因数0.80，额定转速1460n/min。如果工频运行按40A计算（配有手动旁路，电动机w工频运行电流为40A左右），实际消耗功率为10×401.732×0.80=554kW，当高压变频器运行时，实际消耗功率为300kW左右（变频器可自身计算功率，实时显示）。按一个供暖周期140天计算，可节约电能（554-300）×24×140=853440kW/h。一个供暖周期就可节约电费：850440度×0.80元/度=680352元，只用3/4供暖周期就可全部收回高压变频器投资成本。 使用合康高压变频器的优势采用变频器调速后，无论哪种工艺方式都可以随时通过调整转速使供水系统在最佳状态下工作。由于启动缓慢及转速的降低，相应地延长了许多零部件的寿命（如电动机、水泵轴承、联轴器及螺栓）；同时极大的减轻了对管道的冲击，有效延长了管道的检修周期，减少了检修维护开支；采用变频调节后，系统实现变频启动，电动机启动电流远远小于额定电流，对电网无大的冲击，减少了启动机械转矩对电动机的机械损失，有效的延长了电动机的使用寿命；同时采用变频器调速后，电动机运行功率因数非常高（因为变频器装置的内滤波电容产生的改善功率因数的结果），接近于1，节约电网容量投资约20%。综上所述，合康高压变频器以其安全、良好的运行性能正快速的替代其它调速产品，全面的进入到各个行业的节能项目中。既满足了生产要求，又达到了节约电能的目的，同时使设备维护量大大降低，为企业带来显著的效益。作者简介：孙增旭，男，1976年2月出生，山东胶南市人，工程师，现任胶南市易通热电有限公司电气专工，兼筹建处电气主管。