国产三级

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      變頻器在供熱系統中的應用

      欄目: 暖通制冷

      發表時間: 2017年11月6日

      摘要:本文主要介紹了變頻器在鏈條式燃煤熱水鍋爐集中供熱中的應用,在河北L市熱力站新建項目中,著重解決了630kW的引風機選用低壓大功率變頻器問題,有效降低了投入成本(語句不通順)。同時采用先進的DCS和變頻控制系統,確保了整個系統的穩定運行。
      關鍵詞:集中供暖、熱水鍋爐、低壓大功率、變頻器
      引言:
      我國北方冬季供暖中,用于集中供熱的鏈條式燃煤熱水鍋爐是比較常見的設備。其電氣系統主要由引風機、鼓風機、上煤爐排、分層給煤機、拔渣機及循環水泵組成。根據風機和水泵的變轉矩特性,電機輸出功率正比于轉速的三次方,采用變頻器控制系統中的風機、水泵,具有顯著的節能效果。而大功率引風機若采用高壓變頻器,由于國內外高壓變頻器價格奇高,且國內技術不夠成熟,高壓變頻器投資成本大。低壓變頻器(功率范圍:0.75kW~900kW),可滿足鍋爐大功率風機水泵的需求,成熟的技術和穩定的生產工藝,確保了產品的可靠性和穩定性。價格是高壓變頻器的一半,有很高的性價比。從而燃煤鍋爐采用低壓變頻器有很好的推廣和使用價值。

      一、工程概況

      河北L市某熱力公司新建供暖工程采用5臺70WM(100噸)鏈條式燃煤熱水鍋爐,1臺鍋爐配置1臺引風機630kW,1臺鼓風機185kW,1臺鋪排5.5 kW,1臺分層給煤機4kW和2臺除渣機22 kW、11 kW。5臺70WM熱水鍋爐共用一套循環水系統和一套補水系統,即2臺循環水泵315 kW,2臺補水泵30 kW。該項目所有變頻器全部配套使用深圳四方電氣生產的V560系列產品,整個控制系統采用DCS集中控制,能夠實現鍋爐的自動燃燒及供熱運行(如下圖1所示)。

      二、供熱系統變頻方案介紹

      1、引風機和鼓風機
      引風機和鼓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一定負壓值,確保整個燃燒系統的穩定性。引風機采用1臺V560-4T6300G變頻器驅動,鼓風機采用1臺V560-4T1850G變頻器驅動??刂品绞讲捎帽竟瘢ㄊ謩涌刂疲?DCS(自動控制)控制,變頻器通過DI端子選擇頻率源,手動調節頻率采用本柜電位器給定0~10V信號(模擬輸入AI1-GND)控制電機轉速,自動控制頻率采用DCS給定4~20mA信號(模擬輸入AI2-GND)控制電機轉速,起/停由本柜端子控制,同時具有起/停、故障報警狀態指示,急停裝置;電機轉速值和電流值分別以4~20mA信號(模擬輸AO1-GND、AO2-GND)輸出反饋給DCS控制器作為運行狀態監控。以引風機為例,V560系列變頻器的控制線路如下圖2所示:


      引風機變頻器參數設置如下表1

      注:大功率風機或水泵啟動慣量大,啟動時間適當的設置長些,確保啟動平穩。
      2、循環水泵和補水泵
      循環水泵配有2臺315kW離心水泵,分別采用2臺V560-4T3150G變頻器驅動,保持供回水壓差處的恒定??刂品绞脚c引風機相同,本柜控制變頻器起/停,手動/自動控制運行頻率,在DCS自動控制狀態下,可使系統供回水壓差在恒定狀態下運行。補水泵配有2臺30kW離心水泵,一備一用,其中1 臺采用V560-4T0300G變頻器驅動,正常時由變頻器與壓力傳感器構成閉環系統可以自動定壓補水,同時將變頻器運行狀態反饋給DCS系統監視。當故障時又可以手動切換到工頻狀態,進行手動補水,確保供熱系統中水循環系統的可靠運行。
      3、爐排和分層給煤機
      爐排和分層給煤機控制著鍋爐進煤的變化,驅動部分采用V560系列5.5kW和4.0kW變頻器驅動,采用聯動控制,分層給煤機運行頻率通過比例系數可微調??刂品绞脚c引風機相同,在DCS自動控制狀態下,可以根據燃燒情況自動調節進煤的速度。

      三、供熱系統方案優勢

      1、節能降耗,綜合節能達40%以上
      隨著科技與經濟的發展,北方冬季集中供暖需達到恒溫供暖、節能減排的要求,從而熱源廠供熱量就得隨著需熱量的波動而隨時調整,同時保證燃燒的經濟性和鍋爐運行的安全性。同時供熱循環水泵也得睡著供熱需求變流量、壓力運行。對此,根據流體力學理論可知,離心式流體傳輸設備(如離心式水泵、風機等)采用變頻器調試控制其轉速方式調節流量,當流量下降時,電能消耗將以三次方的比較下降。根據熱力站引風機、鼓風機、循環水泵控制特點,綜合節能達40%以上。
      2、豐富I/O端口,支持多種通訊協助,便于工業自動化控制
      變頻標配6路數字輸入(DI),2路數字輸出(DO),2路模擬量輸入(AI),
      2路模擬量輸出(AO);支持MODBUS/PROFIBUS/CANopen通訊協議,便于連接PC、
      PLC、HMI等,組成工業以太網,實現智能化集中控制。
      3、變頻器保護功能完善,對電機的保護監控、機械部件壽命、電網的電流和電壓波動都能做到有效控制。
      變頻啟動較工頻直接啟動相比,啟動電流僅工頻啟動的1/8,減小啟動電流對電網系
      統的沖擊。同時,電流引起的電機繞組電應力和熱量大大降低,延緩電機壽命和損壞。電機工頻啟動時,電流劇增的同時,電壓也會大幅度波動,電壓下降的幅度將取決于啟動電機的功率大小和配電網的容量,電壓下降將會導致同一供電網絡中的電壓敏感設備故障跳閘或工作異常。而變頻調速由于能在零頻零壓時逐步啟動,則能最大程度上消除電壓下降。
      變頻器保護功能完善,可實施的保護包括:a、主電路的欠壓、過電壓保護;b、輸出電流的欠電流、過電流保護;c、電動機或變頻器的過載、過熱保護;d、電機或變頻器異常保護等。
      在機械部件的損耗上,變頻調試對電機停止方式的選擇(減速停止、自由停止、減速停止配合直流制動等)能夠減少電機和其聯動機械部件的沖擊;有效減少水泵的水錘效應。
      4、V系列是一款功率范圍為0.75kW~900kW的全系列變頻器,滿足鍋爐引風機、鼓風機低壓大功率需求。
      為了滿足北方城市集中供暖的需求,燃煤熱水鍋爐選型上多選擇大噸位鍋爐。例如,廊坊熱力站新建項目,選用100噸燃煤熱水鍋爐,配備1臺630kW引風機。而國內大功率低壓變頻器成熟的生產商為數不多,四方電氣專注于低壓變頻器十幾年,配套向麥克維爾、特靈、美的中央空調供大功率低壓變頻器,技術成熟、產品可靠。

      四、結束語

      經過了一個采暖季的運行,整個鍋爐燃煤系統運行良好,鼓風機、引風機調速響應快,爐膛壓力和溫度控制穩定,循環水系統供出水壓差恒定,使用效果受到客戶的一致好評。對此,該熱力公司把該項目作為樣本工程,為今后的北京第二機場等大型集中供暖項目提供參考。變頻器在集中供暖中有很好的推廣和使用價值。


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