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    西班牙PE電氣SD700系列變頻器在換熱站中的
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    一.引言
          
      我國北方大部分地區冬季時間長,為滿足城鎮居民的取暖需求,供暖期一般都比較長,因此供暖行業是一個能源消耗和污染影響較大的行業。近些年,國家大力倡導節能環保,集中供熱在許多城市得到了普及和發展,它一方面給城鎮居民提供了可靠的熱源保障,同時在節約能源、減少大氣污染等方面也都具有顯著的經濟效益和社會效益。
            
      山西省沁源縣常住人口約4萬人,居民冬季取暖以燃煤為主,不僅浪費了大量資源,還會造成了空氣污染。沁源縣政府從治理環境污染、改善居民生活出發,以沁新集團下屬煤矸石電廠、余熱電廠為熱源廠,從汽輪機抽汽作為熱源,將發電后的蒸汽換成高溫水為縣城集中供熱。沁新集團對新上的換熱站采用了變頻技術和自控技術,不僅提高了整個系統的自動控制水平,而且節能效益明顯。本文著重介紹SD700系列變頻器在換熱站中的應用。

            
      二.換熱站供暖系統的構成
            
      通常換熱站有幾套供暖換熱機組成。每套機組由換熱器、循環水泵、各種閥門及一、二次管網和一些測控儀表等組成。換熱站的作用是從汽輪機抽蒸汽作為熱源,將一次管網中的熱源通過換熱器使二次管網中的循環水制熱,再通過循環泵將二次管網中的高溫水送到十幾公里外的城鎮,供應居民和單位取暖使用之后,低溫回水又被送回到換熱器再次進行熱交換。如果循環水在循環過程中發生不足,補水泵將自動啟動,調節二次管網回水狀態,維持水循環系統的平衡。
            
      本換熱站采用了3臺400KW的循環泵組成循環水系統,2臺5.5KW的補水泵組成補水系統以及3臺37KW的凝結泵來輸送冷凝器產生的凝結水,所有這些水泵的控制,采用的都是西班牙PE電氣公司的低壓交流變頻器,每臺循環泵采用一臺SD700系列450KW,690V低壓變頻器控制,每臺補水泵采用一臺SD250系列5.5KW,380V變頻器控制,每臺凝結泵采用一臺SD450系列37KW,380V變頻器控制。在自動狀態時,通過DCS控制系統采集管網壓力和溫度等信號,按照供熱需求給變頻器發出4-20mA的控制指令,控制電機轉速和循環泵輸出流量,從而達到調節溫度的目的;在手動狀態時,操作員可以通過現場控制箱上的按鈕進行起/停、加/減速控制,人為調整循環泵的輸出流量,調節供暖溫度。

      三.以循環泵為例,介紹SD700系列變頻器的性能與應用
        
      1)控制線路簡單靈活
            
      有6路多功能數字信號輸入和1路電機PTC輸入。這些數字輸入可以依照預設的配置,進行組合編程或者獨立編程,通過其中一路數字輸入可以切換DCS控制和手動控制功能。另外還有兩路的模擬量輸入,可以接收來自控制系統的控制信號和反饋信號,它們與數字輸入端子都帶有光電隔離功能。內置的比較器功能可以對外部變量進行比較,比較的結果能夠激活數字輸出或者直接控制變頻器的輸出,無須增加輸入輸出信號和增加外部配線。SD700變頻器的控制線路如下圖所示:
            
      2)全面的諧波抑制
            
      由于換熱站自控系統采用了大量的傳感器、變送器,及其他測控儀器儀表,而變頻器的總容量又相對較大,一般的大功率變頻器如果處理不當,在運行過程中將會產生大量的電磁干擾和對電網的諧波污染,嚴重時造成其他設備的誤動作,以及控制和測量上的誤差,因此,所使用的大功率變頻器必須滿足工業場合下EMC電磁兼容性的要求,將電磁干擾和諧波控制在一定范圍內,確保整個系統的安全可靠的運行。
            
      PE公司的SD700系列變頻器采用了內置的交流進線電抗器,內置的EMC濾波器,內置的dv/dt輸出濾波器,全面有效地抑制了諧波和電磁干擾的影響,變頻器柜體采用帶絕緣的全金屬屏蔽層,完全符合EMC工業場合應用的標準。下圖所示為本換熱站所選用的PE公司690V,450KW變頻器的內部拓撲結構:
            
      3)泵類負載的效率優化
            
      換熱站循環水泵的電機容量一般是按照最大需求量考慮,設計時留有的余量很大,有時實際的負載往往比較輕,而傳統的變頻器在調速的過程中總是保持磁通量恒定,這樣在負荷比較低的時候,變頻器和電機的效率會很低。PE公司的SD700系列變頻器對這類應用場合設有一個非常有效的功能,即磁通量優化功能。在優化模式下,當低負荷運行期間,磁通量等級將自適應調整,這時電機噪聲和功率損耗都將會降低。
           
      4)高起動轉矩
            
      眾所周知,大功率的風機泵類負載具有靜態慣量大、起動轉矩要求高的特點,PE公司的SD700系列變頻器的最大起動轉矩為額定轉矩的200%,有效地解決了大起動轉矩的問題,在V/F控制方式下實現即快又平穩的起動過程。
           
      5)維護快速簡單
           
      換熱站的供暖關系到城鎮居民的生活,如何實現快速有效的維護工作是必須要考慮的問題。PE公司SD700系列變頻器全功率段采用的都是同一種控制板,電源板和IGBT驅動板;獨特的“同平面存取”的結構設計,能夠實現快速簡單的維護與更換工作,加上PE公司SD700系列變頻器的三年質保,完全可以實現維護簡單,穩定可靠的運行要求。
            
      四.結束語
            
      該換熱站投入運行以來,從整個系統的運行狀況看,循環泵、補水泵,凝結泵按要求起停平穩,運轉可靠,實現了出水溫度的自動控制;各個測控儀表信號的準確性和穩定性好;運行噪音低,基本實現了換熱站的無人值守,確保了沁源縣城鎮居民全年的供暖需求,取得了可觀的社會效益和經濟效益。
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    本文標簽:西班牙PE電氣SD700系列變頻器在換熱站中的應用
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