西班牙PE電氣SD700變頻器在集中供熱系統(tǒng)中的應用

摘 要：本文主要介紹西班牙PE公司的SD700系列變頻器在鍋爐燃煤集中供熱中的應用，通過變頻器控制鼓風機，引風機，循環(huán)泵，補水泵，爐排和分層給煤設備，實現(xiàn)本柜/現(xiàn)場/DCS三地控制和網絡監(jiān)控，確保了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

關鍵詞：SD700變頻器 諧波抑制 電磁干擾 鼓風機 引風機 循環(huán)泵

一. 引言

　　集中供熱是城市能源建設的一項基礎設施，它是以熱水或蒸汽作為熱媒，通過熱網向城鎮(zhèn)或區(qū)域用戶供應熱能的方式。呼和浩特如意經濟技術開發(fā)區(qū)作為國家級經濟技術開發(fā)區(qū)，總規(guī)劃面積10.97平方公里，隨著本次集中供熱工程的建設，將取締供熱范圍內所有分散的燃煤供熱小鍋爐，避免了因大量新增熱負荷而將要建設的小鍋爐。同時，增加了自動控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，既提高了供熱系統(tǒng)的安全可靠性，又保證了供熱質量，適應了開發(fā)區(qū)內日益增長的熱負荷需要，具有顯著的社會效益、環(huán)境效益和經濟效益。本文主要介紹SD700系列變頻器在集中供熱系統(tǒng)中的應用。

二. 鍋爐燃煤系統(tǒng)的變頻器控制方案

　　該鍋爐燃煤控制系統(tǒng)所涉及的爐排和給煤機，鼓風機，引風機，循環(huán)水泵和補水泵用變頻器全部采用PE公司的SD700，SD450及SD250系列產品，功率范圍從2.2KW到630KW，電壓等級是380V和690V。整個控制系統(tǒng)采用DCS集中控制，能夠實現(xiàn)鍋爐的自動燃燒及供熱運行（如下圖所示）。

　　1. 爐排和分層給煤機

　　爐排和給煤機控制著鍋爐進煤量的變化，為雙爐排雙分層給煤機。驅動部分采用的是SD250系列4KW和2.2kW變頻器恒轉矩控制，正常運行時爐排及分層給煤機同步調速，單體試車時爐排及分層給煤機也可以單臺調速，控制方式采用本柜/現(xiàn)場/DCS三地控制，通過轉換開關分別實現(xiàn)起/停和電機轉速調節(jié)，并且具有起/停狀態(tài)指示，故障報警和急停裝置。同時，電機的轉速值和電流值可以反饋給DCS控制器作為運行狀態(tài)的監(jiān)視。

　　2. 鼓風機和引風機

　　鼓風機和引風機控制著鍋爐爐膛內的壓力，引風量隨著鼓風量的變化作相應的調整，使鍋爐內部始終保持在一定壓力值，確保整個燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其中鼓風機采用PE公司SD700系列380V，250kW變頻器驅動，引風機采用SD700系列690V，630kW變頻器驅動。控制方式也是采用本柜/現(xiàn)場/DCS三地控制，通過轉換開關實現(xiàn)三地起/停和轉速控制，同時具有起/停狀態(tài)指示，故障報警和急停裝置;電機轉速值和電流值分別以4-20mA信號反饋給DCS控制器作為運行狀態(tài)的監(jiān)視。以引風機為例，SD700系列變頻器的控制線路如下圖所示：

　　PE公司SD700系列變頻器的主要參數(shù)設置如下：

　　G3.1 /速度參考值1= AI2，通過模擬輸入2（4-20mA）DCS信號設定，當D6=OFF時。

　　G3.2 /速度參考值2= AI1，通過模擬輸入1（0-10V）現(xiàn)場電位器信號設定，當D6=ON時。

　　G3.3 /本地速度參考值= 20% -100%，速度參考值是以50Hz為基數(shù)的百分比來表示。

　　G4.1.1 /主控制模式= 2 REMOTE，通過端子控制變頻器，當D5=OFF時。

　　G4.1.2 /可選控制模式= 1 LOCAL，通過面板控制變頻器，當D5=ON 時。

　　3. 循環(huán)泵和補水泵

　　循環(huán)水泵采用PE公司SD700系列690V，450KW變頻器對轉速進行調節(jié)，保持供回水壓差處于恒定。在DCS自動控制狀態(tài)下，由壓力傳感器測得進出口壓力值，計算進出口壓差作為反饋值，和進出口壓差設定值比較，使系統(tǒng)在進出口壓差恒定狀態(tài)下穩(wěn)定運行;同時由于變頻器具有電機軟起、軟停的功能，因此也避免了“水錘”對管網及設備產生的沖擊，保障了管網系統(tǒng)安全地運行。

　　另外，通過PE公司SD450系列380V，30KW變頻器對補水系統(tǒng)進行恒壓控制，補水泵為一用一備，正常時由變頻器與壓力傳感器構成閉環(huán)系統(tǒng)可以自動定壓補水，同時將變頻器運行狀態(tài)反饋給DCS系統(tǒng)監(jiān)視。當故障時又可以手動切換到工頻狀態(tài)，進行手動補水，確保供熱系統(tǒng)中水循環(huán)系統(tǒng)的可靠運行。

三.鍋爐燃煤系統(tǒng)對變頻器的技術要求：

　　由于變頻器是實現(xiàn)以上各部分功能最主要的執(zhí)行設備，因此它的產品質量和運行狀況直接影響到整個系統(tǒng)能否正常和穩(wěn)定地運轉。因此，該系統(tǒng)對變頻器特別是大功率變頻器提出以下技術要求：

　　1. 全面的諧波抑制

　　一般來說，鍋爐燃煤供熱系統(tǒng)中采用了較多的傳感器、變送器，以及其他測控儀表，包括DCS控制器;當變頻器的總容量相對電網來說比較大時，如果大功率變頻器選型不當，在運行過程中容易給電網造成大量的諧波干擾和電磁干擾，嚴重時會造成其他設備的誤動作;測量與控制上的誤差;變壓器和其他用電設備的發(fā)熱及絕緣老化;設備運行噪聲明顯等實際問題。因此，所選用的大功率變頻器必須嚴格滿足工業(yè)場合下EMC電磁兼容性的要求，將諧波和電磁干擾控制在一定范圍內，以確保整個系統(tǒng)的安全可靠地運行。

　　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干擾和電磁輻射的影響，完全符合EN61800-3標準中工業(yè)場合（第二類環(huán)境）的EMC要求。變頻器柜體采用帶絕緣的屏蔽層和2mm厚的鍍鋅無鉛鋼板。下圖所示為本系統(tǒng)所選用的PE公司690V，630KW變頻器的內部拓撲結構：

　　2.效率優(yōu)化和節(jié)能運行

　　風機類的電機容量一般是按照最大需求量考慮，設計時留有的余量較大，有時侯實際的負載往往比較輕，而傳統(tǒng)的變頻器在調速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(yōu)化功能。在優(yōu)化模式下，當?shù)拓摵蛇\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會降低，可以實現(xiàn)節(jié)省電能，提高經濟效益的目標。

　　3.高起動轉矩

　　大功率的風機泵類負載具有靜態(tài)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控制方式下可以實現(xiàn)即快又平穩(wěn)的起動過程。

　　4.質保期長，維護快速簡單

　　鍋爐燃煤集中供熱關系到冬季里居民的生活，因此工程驗收后在供暖期里能夠提供及時有效的服務是必需的。PE公司為變頻器產品提供了3年質保，基本上滿足了兩個采暖期的售后服務要求，這樣對今后的運行提供了可靠的質量保障。而且， 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(xiàn)簡單快速的維護與更換。

四.結束語

　　經過一段時間的試運轉，整個鍋爐燃煤系統(tǒng)運轉良好，爐排和給煤機調速起停平穩(wěn);鼓風機，引風機調速響應快，爐膛壓力和溫度控制穩(wěn)定;循環(huán)泵和補水泵的運行保證了進出水口的壓差恒定，其他儀器儀表信號監(jiān)控與顯示正常，同時，由于PE公司變頻器產品具有較長的質保期和及時有效的售后服務，這樣為將來的供暖做好了充分的準備。