變頻器將助力熱電企業(yè)節(jié)能減排

隨著變頻技術的不斷發(fā)展和完善，其優(yōu)良的節(jié)電性能、良好的啟動特性和多樣的保護功能，在企業(yè)中得到了較好的體現(xiàn)， 使企業(yè)生產(chǎn)節(jié)約了能源，降低了成本，增加了安全保證。

1、變頻器的特點

變頻調(diào)速是性能最好且最具發(fā)展前途的調(diào)速技術。 變頻器是工業(yè)發(fā)達國家中用于三相異步電動機調(diào)速的主要產(chǎn)品。 其主要優(yōu)點是：節(jié)能效果好，可達 55%以上；調(diào)速范圍寬，調(diào)速比可達 20：1；啟動及制動性能好，可實現(xiàn)軟啟動、自動平滑加減速及快速制動；保護功能完善，可實現(xiàn)過壓、欠壓、過載、過流、瞬間停電、短路、失速等多種保護方式，且能實現(xiàn)故障判斷顯示；易于在電子計算機系統(tǒng)中使用，可實現(xiàn)遠距離控制。

2、變頻調(diào)速技術在熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)控制中的應用

2.1中心換熱站及外網(wǎng)控制

鍋爐系統(tǒng)中主要包括系統(tǒng)恒壓補水、系統(tǒng)熱水(載體)循環(huán)、系統(tǒng)燃燒控制與爐膛壓力控制，在熱電聯(lián)產(chǎn)中，它所產(chǎn)生過熱蒸汽可以直接輸出，也可經(jīng)過汽水交換后輸出熱水，蒸汽或熱水的熱能經(jīng)過管網(wǎng)中的各個換熱站提供給各個熱用戶。

2.2 外網(wǎng)循環(huán)泵的控制

保證供熱系統(tǒng)內(nèi)的壓力恒定是供熱系統(tǒng)正常運行的基本前提條件。 供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)通常是封閉的管道系統(tǒng)，從理論上講，水的消耗量很少。 然而在實際中難以避免的跑、冒、滴、漏和人為的失水，必然影響系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。 另外系統(tǒng)內(nèi)水流的溫度高低也影響著壓力的變化。 而要系統(tǒng)供熱穩(wěn)定，則必須保證系統(tǒng)的最高點處于滿水狀態(tài)，同時壓力也不能超過系統(tǒng)的承受能力。 要做到這一點，需要在系統(tǒng)的回水管道上確定一個恒壓點，在系統(tǒng)循環(huán)的過程中，保持一個穩(wěn)定的壓力數(shù)值，使循環(huán)泵的流量、揚程限定在一定的范圍內(nèi)，實現(xiàn)流量、揚程自動調(diào)節(jié)，對于鍋爐系統(tǒng)在一定的程度上也可以避免超溫和超壓。

采用變頻調(diào)速的補水泵對系統(tǒng)定壓，可以平滑地調(diào)節(jié)補水泵的轉(zhuǎn)速，及時地調(diào)補水量，保證系統(tǒng)內(nèi)水體積的穩(wěn)定。 其方法是用壓力傳感器將取自系統(tǒng)恒壓點的壓力信號轉(zhuǎn)變成(4~20)mA 電流信號，輸送到壓力調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將其與預先設定的壓力值進行比較后， 發(fā)出頻率指令給變頻器，變頻器則自動調(diào)整水泵電機的轉(zhuǎn)速，進而調(diào)節(jié)補水量，由于液體不可壓縮的特性，對液體的壓力控制響應速度快， 很容易使恒壓點的壓力維持在設定值。

供熱系統(tǒng)中，水是熱能的載體，熱能的輸送是依靠水的流動完成的。 水的溫度越高，單位水的熱含量也越高，水的流量越大，輸送的熱能越大。 為了整體熱網(wǎng)的熱量平衡采用變頻調(diào)速技術調(diào)節(jié)循環(huán)泵的流量，則可以在系統(tǒng)壓力穩(wěn)定的條件下，對流量進行調(diào)節(jié)保證供熱系統(tǒng)的安全運行。

首先依照目前推薦使用低出水溫度，小出回溫差原則與運行調(diào)節(jié)公式，根據(jù)環(huán)境氣溫溫度的變化來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的出水溫度。 同時根據(jù)出回水溫差來調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，從而通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量達到間接調(diào)節(jié)溫度的目的。 具體做法是利用溫度傳感器將取樣點溫度的變化量，轉(zhuǎn)換成相應的電壓值或電流值后輸送到調(diào)節(jié)器， 調(diào)節(jié)器將其與預先設定的溫度值進行比較后，發(fā)出頻率指令給變頻器，變頻器則自動調(diào)整水泵電機的轉(zhuǎn)速。

2.3控制引風機的高壓變頻

高壓變頻器是一種串聯(lián)疊加性高壓變頻器，即采用多臺單相三電平逆變器串聯(lián)連接，輸出可變頻變壓的高壓交流電。 按照電機學的基本原理，電機的轉(zhuǎn)速滿足如下的關系式：

其中：P 為電機極對數(shù)；f 為電機運行頻率；s 為滑差)。 從式中看出，電機的同步轉(zhuǎn)速 n0正比于電機的運行頻率(n0=60f/p)，由于滑差 s 一般情況下比較小(0~0.05)， 電機的實際轉(zhuǎn)速 n 約等于電機的同步轉(zhuǎn)速 n0，所以調(diào)節(jié)了電機的供電頻率 f，就能改變電機的實際轉(zhuǎn)速。電機的滑差 s 和負載有關，負載越大則滑差增加，所以電機的實際轉(zhuǎn)速還會隨負載的增加而略有下降。

變頻器本身由變壓器柜、功率柜、控制柜三部分組成。 三相高壓電經(jīng)高壓開關柜進入，經(jīng)輸入降壓、移相給功率單元柜內(nèi)的功率單元供電，功率單元分為三組，一組為一相，每相的功率單元的輸出首尾相串。 主控制柜中的控制單元通過光纖時對功率柜中的每一功率單元進行整流、逆變控制與檢測，這樣根據(jù)實際需要通過操作界面進行頻率的給定，控制單元把控制信息發(fā)送到功率單元進行相應的整流、逆變調(diào)整，輸出滿足負荷需求的電壓等級。

輸入側(cè)由移相變壓器給每個單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組；這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使其負載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近 1. 另外，由于變壓器副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，類似常規(guī)低壓變頻器。

輸出側(cè)由每個單元的 U、V 輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的 PWM波形進行重組，可得到階梯 PWM 波形。 這種波形正弦度好，dv/dt 小，可減少對電纜和電機的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長，電機不需要降額使用，可直接用于舊設備的改造；同時，電機的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉片的機械應力。

2.3.1 變頻器的操作與啟動