一、引言 

目前,我國大型異步電動機應(yīng)用變頻調(diào)速剛剛起步，可是，國外已經(jīng)廣泛使用，而且隨著電力電子器件的發(fā)展，高壓變頻裝置的型式也是多種多樣。按拓撲結(jié)構(gòu)分就有IGBT直接串聯(lián)型，三電平型和多單元串聯(lián)電壓疊加型等。

通過長期的運行實踐可以發(fā)現(xiàn)：大功率風(fēng)機、水泵等需調(diào)速的設(shè)備運用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動表現(xiàn)出良好的經(jīng)濟效益、其可靠性也得到保證。而且,變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速、起動和制動性能、易于自動化控制、高效率、高功率因數(shù)、良好的節(jié)電效果及廣泛的適用范圍等優(yōu)點被國內(nèi)外公認為是最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。

在低壓變頻器驅(qū)動的低壓電動機進行節(jié)能改造后，驅(qū)動大型水泵和風(fēng)機的高壓大功率電動機的節(jié)能改造正在以驚人的速度推進，高壓變頻器、內(nèi)饋調(diào)速等多種高壓電動機的調(diào)速方法發(fā)展迅速，特別是高壓頻器以良好的調(diào)速性能和較高的效率得到了廣大客戶的認可。

二、工況

山東玲瓏橡膠有限公司是世界輪胎20強、全國三大輪胎生產(chǎn)廠家和全國1000戶最大工業(yè)企業(yè)之一。擁有橡膠、水泥、機電和電廠等分屬公司，其中電廠有兩個15MW的發(fā)電機組和一個30MW的發(fā)電機組，除了給自主產(chǎn)供電、供氣外，還給市區(qū)供曖。15MW的兩個發(fā)電機組共有三臺鍋爐組成，三臺鍋爐的給水泵由四臺355kW/10kV的高壓電機驅(qū)動，正常運行的時候是三用一備。

經(jīng)過多方的研究和論證，將鍋爐給水由原來是的閥門調(diào)節(jié)改為變頻調(diào)速恒壓給水。而且在壓力變化差不大的情況下，只將2＃給水泵變頻改造。

三、改造方案

近兩年，高壓變頻器發(fā)展迅猛，涌現(xiàn)出生產(chǎn)高壓變頻器的大小廠數(shù)十家。但是，各廠家的主拓撲結(jié)構(gòu)都相差無幾。通過各種途徑的考察與比較，玲瓏集團最終選擇深圳市微能科技有限公司的自主研發(fā)、生產(chǎn)的多單元串聯(lián)的高─高形式的WIN—HV系列高壓變頻器，這種結(jié)構(gòu)的高壓變頻器具有良好的輸入、輸出波形，非常高的性價比，可靠性高，即便個別單元有故障，也可將其所在的一組單元旁路，降頻使用。這對于風(fēng)機、水泵的運行特性具有相當?shù)目煽啃浴?/span>

下面是WIN-HV系列高壓變頻器主回路原理圖：

以下是輸入、輸出電流波形圖和輸出電壓波形圖：

（一）、根據(jù)現(xiàn)場情況和可具備的各種條件，決定采取以下改造方案：

1、2＃給水泵采用一拖一的方式，因有備用設(shè)備未使用旁路系統(tǒng)；

2、從母管上取壓力變送器的4～20mA電流信號作為反饋，給定頻率根據(jù)用戶從DCS系統(tǒng)直接給定；

3、運行信號、停止信號從DCS系統(tǒng)給定；

4、高壓變頻器的狀態(tài)信號從變頻器的控制柜里送到DCS系統(tǒng)，以便實時觀察；

5、改造后的母管壓力值達到工藝要求6.8MPa以上；

6、將每臺水泵的旁通閥關(guān)閉，用高壓變頻器調(diào)節(jié)高壓電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)所需的流量。

（二）、閉環(huán)控制：

將各泵的旁通閥關(guān)閉，利用變頻系統(tǒng)自帶的PID功能實現(xiàn)的閉環(huán)控制，由DCS給出給定連續(xù)可調(diào)的4～20mA對應(yīng)0～10MP壓力，由母管上的壓力變壓器0～10MP壓力信號對應(yīng)4～20mA反饋給變頻器，通過PID功能來控制輸出轉(zhuǎn)速的高低，實現(xiàn)自動調(diào)整給水流量的目的。

四、效益分析

根據(jù)水泵的運行特性，流量與轉(zhuǎn)速成正比，電機的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，即，因此，當然用水量降低的時候可以用降低電機的轉(zhuǎn)速來滿足生產(chǎn)需，而無需再用閥門調(diào)節(jié)，如此就可以省下用閥門調(diào)節(jié)損耗的電能了。以下是2＃水泵變頻改造前和改造后的數(shù)據(jù)對比（采集一個月的數(shù)據(jù)，得出平均值，每月按30天計算，每年按330天計算）：

從上述表格的數(shù)據(jù)可以看出，每年的電費就可以省下32萬多元。

五、結(jié)束語

隨著國家對節(jié)能環(huán)保越來越重視和大量的節(jié)能減排優(yōu)惠政策陸續(xù)出臺，企業(yè)對生產(chǎn)過程當中能源的浪費現(xiàn)象日益重視，紛紛加強合理利用能源的管理，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的競爭力，為變頻器的發(fā)展與推廣起到了關(guān)鍵作用，也為風(fēng)機與水泵的節(jié)能運行和提高其運行效率提供了有效途經(jīng)。

作者簡介：

李建勛 現(xiàn)任職于山東玲瓏集團熱電廠，擔任電氣工程師。 歐榮華 現(xiàn)任職于深圳市微能科技有限公司高壓事業(yè)部，從事技術(shù)支持工作。

參考文獻： 變頻器應(yīng)用手冊 吳忠智等

高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用實踐  徐甫榮