0,、序言
變頻調(diào)速在節(jié)能,、調(diào)速精度、調(diào)速范圍等方面具有同其它調(diào)速裝置無法比擬的優(yōu)越性,，以及可以方便實(shí)現(xiàn)同自動化控制系統(tǒng)（如DCS系統(tǒng)等）的通訊,，使其在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本文以我公司最近幾年應(yīng)用變頻調(diào)速進(jìn)行技術(shù)改造的幾個成功事例進(jìn)行介紹和總結(jié),，由此說明變頻器裝置在各行業(yè)技術(shù)改造中的廣闊應(yīng)用前景,。

1、鍋爐風(fēng)機(jī)電機(jī)應(yīng)用變頻器調(diào)速控制
1.1　鍋爐二次風(fēng)機(jī)電機(jī)應(yīng)用變頻器調(diào)速控制
公司鍋爐為75（T/H）循環(huán)流化床鍋爐,，每臺鍋爐配置引風(fēng)機(jī),、一次風(fēng)機(jī)（送風(fēng)機(jī)）、二次風(fēng)機(jī)各一臺,，各電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：

由于鍋爐在正常運(yùn)行中的燃料構(gòu)成,、熱負(fù)荷、電負(fù)荷以及季節(jié)等變化因數(shù)較大,，因此,，鍋爐燃燒所需要的空氣量在各個不同的情況下，也相應(yīng)有較大的變化,，然而,，鍋爐配置的風(fēng)機(jī)是按鍋爐最大出力情況下的所需最大風(fēng)量來設(shè)計，并必須考慮鍋爐在事故情況下一定的風(fēng)量裕度,，所以,，風(fēng)機(jī)電機(jī)功率的配置一般都較大,，從表中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可看出，鍋爐風(fēng)機(jī)檔板的平均開度,，在正常情況下引風(fēng)機(jī)為48%左右,，二次風(fēng)機(jī)僅為45%左右。用檔板調(diào)節(jié)控制,，大量電能浪費(fèi)克服擋板的阻力上,，造成廠用電率高，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,。

2000年底,，我們首先選擇在1#爐的二次風(fēng)機(jī)上進(jìn)行改造嘗試，并考慮到二次風(fēng)機(jī)電機(jī)功率設(shè)計時配置裕量較大,，我們有意選擇132KW功率的變頻器來控制160KW功率的電機(jī)，變頻器的型號為三菱FR—F540L—132K,，電壓等級為380V,，變頻器于2001年元月安裝調(diào)試完畢并投入運(yùn)行，通過一段時間的運(yùn)行測試,，二次風(fēng)機(jī)工頻電流由原來的平均135（A）下降到現(xiàn)在的平均70—75（A）,，節(jié)能效果相當(dāng)顯著，并且變頻器技術(shù)性能完全滿足鍋爐運(yùn)行工藝的要求（主要是風(fēng)壓,、風(fēng)量,、加減風(fēng)的速率等），根據(jù)電度表測定,，節(jié)能效率在45%左右,基本上一年可以收回投資,。并且電機(jī)在啟動、運(yùn)行調(diào)節(jié),、控制操作等方面都得到極大的改善,。由于效益顯著，在2001年2月,，我公司又對2#,、3#爐二次風(fēng)機(jī)也進(jìn)行了變頻器改造，運(yùn)行至今情況良好,。在對鍋爐二次風(fēng)機(jī)電機(jī)旁路設(shè)計上,，我們采用的是雙投閘刀，用手動切換方式,，在實(shí)際使用中效果也很好,，不僅投資節(jié)約，而且接線簡單,、可靠,，安裝也相當(dāng)方便,，二次風(fēng)機(jī)變頻器接線如圖（1）。

1.2　鍋爐引風(fēng)機(jī)電機(jī)應(yīng)用變頻器調(diào)速控制
在鍋爐二次風(fēng)機(jī)上變頻器調(diào)節(jié)裝置改造成功后,，使我們看到變頻器技術(shù)改造的巨大節(jié)能潛能和良好的效益,，2002年12月，我們在3#鍋爐引風(fēng)機(jī)上進(jìn)行高壓變頻器調(diào)速系統(tǒng)改造,，經(jīng)過多方面技術(shù)考察,、比較，我們認(rèn)為北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A06/050變頻器在性能價格比上有較好優(yōu)勢,，并且產(chǎn)品在國內(nèi)市場應(yīng)用也比較廣泛,，售后服務(wù)全面周到，HARSVERT-A06/050變頻調(diào)速系統(tǒng)采用多級模塊串聯(lián),，交直交,、高-高型電路，電源變換器采用30脈沖,，二極管三相全橋型圖2—引風(fēng)機(jī)變頻器接線式,，輸出采用IGBT 逆變橋串連型式，原電動機(jī)電源直接作為變頻器輸入電源,，再通過變頻器輸出連接到電機(jī),，為充分保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器同時加裝了工頻旁路裝置,，變頻器異常時退出運(yùn)行,，電機(jī)可以直接手動切換到工頻運(yùn)行下運(yùn)行。旁路由3個高壓隔離開關(guān)QS1,、QS2和QS3組成（見圖2,，其中QF為原高壓開關(guān)柜內(nèi)的斷路器）。在變頻工況運(yùn)行時,，QS1 和QS2閉合,，QS3 斷開；工頻工況運(yùn)行時,，QS3閉合,，QS1和QS2斷開。

變頻調(diào)速由安裝在鍋爐操作臺上的啟動,、停機(jī),、轉(zhuǎn)速調(diào)整開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并可同DCS系統(tǒng)接口,，通過DCS實(shí)現(xiàn)變頻器的調(diào)速控制,，變頻調(diào)速裝置還提供報警指示、故障指示,、待機(jī)狀態(tài),、運(yùn)行狀態(tài),、旁路狀態(tài)、高壓合閘允許,、高壓緊急分?jǐn)嗟缺Ｗo(hù)信息以及轉(zhuǎn)速給定值和風(fēng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速值等必要指示,，以便操作人員進(jìn)行操作控制。

設(shè)備從2003年4月24日到貨至4月28日安裝調(diào)試結(jié)束,，總共4天時間,，還進(jìn)行了一系列的動態(tài)試驗(yàn)，如：變頻器50Hz滿載運(yùn)行試驗(yàn),、電機(jī)—風(fēng)機(jī)系統(tǒng)臨界振動實(shí)驗(yàn),、母線電壓波動試驗(yàn)、變頻器與高壓開關(guān)的聯(lián)鎖試驗(yàn),、連續(xù)快速增減符合試驗(yàn)等,，一切正常后，再進(jìn)行連續(xù)的72小時試運(yùn)行,，至5月1日投入正常工作運(yùn)行,，設(shè)備運(yùn)行至今一切正常，沒有發(fā)生過任何異常情況,。

在變頻器改造以前,，根據(jù)統(tǒng)計情況,，鍋爐引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工頻電流在25A左右,，通過變頻器調(diào)節(jié)裝置改造后，目前在鍋爐相同運(yùn)行情況下,，鍋爐的工頻電流在9—10A左右,，平均降低電流達(dá)到15—16A，根據(jù)計算,，平均節(jié)電125—130Kwh/h ,，考慮裝置自耗電及將來空調(diào)用電16Kwh/h，總體節(jié)電效率為109—114 Kwh/h,，節(jié)電率達(dá)到55%—53%,，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)顯著。因此,，鍋爐引風(fēng)機(jī)高壓變頻器節(jié)能技術(shù)改造項目是相當(dāng)成功的,，并進(jìn)一步計劃對其它鍋爐引風(fēng)機(jī)也進(jìn)行變頻器調(diào)節(jié)裝置改造，以取得更大經(jīng)濟(jì)效益,。

3,、補(bǔ)水泵電機(jī)應(yīng)用變頻器進(jìn)行補(bǔ)水調(diào)節(jié)控制
公司熱電廠日消耗水量約6000—7000噸，主要用于化水處理,、工業(yè)用水和生活用水,，泵房共有補(bǔ)水泵三臺,，其電動機(jī)的技術(shù)參數(shù)分別為：
　　型號 　　　　 功率 　　 額定電流 　　流量
1#泵 Y225S—4 　　37 KW 　　70.4 A 　　　400噸
2#泵 Y225S—4 　　37 KW 　　70.4 A 　　　400噸
3#泵 Y180M—4 　　18.5 KW 　36.5 A 　　　200噸

一方面，3#泵出力太小,，不能滿足日耗水需要,，而1#、2#泵的出力又太大,，水泵不好控制和調(diào)節(jié),，使得電機(jī)啟停過于頻繁。另一方面,，從凈水器的凈水效果來看,，最理想的凈化方法應(yīng)該是保持一定水量進(jìn)行連續(xù)供水，這樣凈水效率高,，效果也好,。不要經(jīng)常啟動、停止,，造成斷水,。凈水器停運(yùn)期間，凈水器內(nèi)的塑料斜管暴露在陽光下的時間過長容易老化,，影響塑料斜管的使用壽命,，如果凈水器停運(yùn)時間過長，再使用時則需要重新經(jīng)過反洗,，這樣對用水的浪費(fèi)相當(dāng)大,，再者，補(bǔ)水泵房至凈水器大約有600米距離,，并且管道敷設(shè)較淺,，在冬季發(fā)生過管道破裂現(xiàn)象，都是由于停水時間過長,，管道內(nèi)的積水不流動,，在低溫下造成結(jié)凍引起。為此,，我們對1#,、2#補(bǔ)水泵電機(jī)進(jìn)行變頻器調(diào)節(jié)改造，以達(dá)到控制水泵供水連續(xù)性的目的,。變頻器選用三菱FR—F540L—37,，電壓等級為380V。

補(bǔ)水泵改用變頻器調(diào)節(jié)補(bǔ)水,，不僅僅在于考慮它對電機(jī)的節(jié)能效益,，更重要的是從生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行安全角度考慮，改造后的運(yùn)行情況良好,，提高了凈水器的凈水效果,。并實(shí)現(xiàn)連續(xù)供水的目的,，我們對補(bǔ)水泵變頻器控制的工藝要求，按照以下方案進(jìn)行設(shè)計,。

3.1　為充分利用變頻器,，我們采用一臺變頻器來實(shí)現(xiàn)兩臺電機(jī)的調(diào)速控制；
3.2　兩臺補(bǔ)水泵均可實(shí)現(xiàn)變速,、定速兩種方式運(yùn)行,，變頻器在同一時間只能作一臺電機(jī)的變頻電源，所以每臺電機(jī)啟動,、停止必須相互閉鎖,，用邏輯電路控制，保證可靠切換,，出口采用雙投閘刀切換,；
3.2　二臺補(bǔ)水泵工作時，其中一臺由工頻供電作定速運(yùn)行,，另一臺由變頻器供電作變速運(yùn)行,，同一臺電機(jī)的變速、定速運(yùn)行由交流接觸器相互閉鎖,，即在變速運(yùn)行時,，定速合不上，如下圖中,，1C1與1C2及2C1與2C2不允許同時合上,；
3.4　為確保工藝控制安全、可靠,，變頻器及兩臺電機(jī)的控制,、保護(hù),、測量單元全部集中在就地控制柜內(nèi),，控制調(diào)節(jié)通過屏蔽信號電纜引接到控制室；

4,、變頻器調(diào)速改造中應(yīng)注意的一些技術(shù)問題
熱電廠充分利用變頻器進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造,，不僅能提高經(jīng)濟(jì)效益，而且能產(chǎn)生巨大的社會效益,，促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,。但在技術(shù)上，要根據(jù)不同的生產(chǎn)設(shè)備,，選擇相應(yīng)特性的變頻器,，如在對鍋爐風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻器改造中，注意除必須考慮變頻器的提速,、降速特性是否滿足燃燒工藝的要求以外,，還同時在技術(shù)上必須要考慮下列問題,，以免帶來投資的損失。

4.1　鍋爐的安全運(yùn)行是全廠動力的根本保證,，雖然變頻調(diào)速裝置是可靠的,，但一旦出現(xiàn)問題，必須確保鍋爐安全供汽,，所以,，必須實(shí)現(xiàn)工頻——變頻運(yùn)行的切換系統(tǒng)（旁路系統(tǒng)），在生產(chǎn)過程中,，采用手工切換如能滿足設(shè)備運(yùn)行工藝要求,，建議盡量不要選用自動旁路，對一般的小功率電機(jī),，采用雙投閘刀方式作為手動,、自動切換手段也是比較理想的方法。

4.2　對于大慣量負(fù)荷的電機(jī)（如鍋爐引風(fēng)機(jī)）,，在變頻改造后,，要注意風(fēng)機(jī)可能存在扭曲共振現(xiàn)象，運(yùn)行中,，一旦發(fā)生共振,，將嚴(yán)重?fù)p壞風(fēng)機(jī)和拖動電機(jī)。所以,，必須計算或測量風(fēng)機(jī)——電機(jī)連接軸系扭振臨界轉(zhuǎn)速以及采取相應(yīng)的技術(shù)措施（如設(shè)置頻率跳躍功能避開共振點(diǎn),、軟連接及機(jī)座加震動吸收橡膠等）。

4.3　采用變頻調(diào)速控制后,，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降,，如果變頻器長時間運(yùn)行在1/2工頻以下，則電機(jī)發(fā)熱有可能成了突出問題,，一方面是由于電機(jī)自冷卻風(fēng)扇因轉(zhuǎn)速低而效率降低,，其另一方面是諧波引起的損耗發(fā)熱。如果出現(xiàn)這種情況,，還必須對電機(jī)進(jìn)行冷卻系統(tǒng)改造或采取另外的強(qiáng)迫風(fēng)冷等措施,。

4.4　變頻器不能由輸出口反向送電，在電氣回路設(shè)計中必須注意,，如引風(fēng)機(jī)高壓變頻器接線圖中,，要求QS2和QS3不能同時閉合，在補(bǔ)水泵變頻器改造接線圖中,，要求1C1與1C2及2C1與2C2不允許同時合上,，不僅要求在電氣二次回路中實(shí)現(xiàn)電氣的連鎖，同時要求在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)互鎖，以確保變頻器的運(yùn)行安全,。

4.5　低壓變頻器,，由于體積較小，在改造中的安裝地點(diǎn)選擇比較容易些,。但對于高壓變頻器系統(tǒng),，體積相對較大，一般由4—5面柜體組成,，對改造項目來講,，一般都需要重新建造變頻器室，因此,，選擇變頻器室位置,，既要考慮離電機(jī)設(shè)備不能太遠(yuǎn)，又要考慮周圍環(huán)境對變頻器運(yùn)行可能造成的影響,。變頻器的安裝和運(yùn)行環(huán)境要求較高,，為了使變頻器能長期穩(wěn)定和可靠運(yùn)行，對安裝變頻器室的室內(nèi)環(huán)境溫度要求最好控制在0——40℃之間,，如果溫度超過允許值,，應(yīng)考慮配備相應(yīng)的空調(diào)設(shè)備。同時,，室內(nèi)不應(yīng)有較大灰塵,、腐蝕或爆炸性氣體、導(dǎo)電粉塵等,。

4.6　要保證變頻器柜體和廠房大地的可靠連接,，保證人員和設(shè)備安全。為防止信號干擾,，控制系統(tǒng)最好埋設(shè)獨(dú)立的接地系統(tǒng),，對接地電阻的要求不大于1Ω。到變頻器的信號線,，必須采用屏蔽電纜,，屏蔽線的一端要求可靠接地。

4.7　在選擇變頻器時,，根據(jù)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況,，可以考慮采用降低一檔功率的做法,，如我公司在二次風(fēng)機(jī)中就采用132KW變頻器控制160KW功率的電動機(jī),，運(yùn)行中情況也一直良好。

5,、結(jié)束語
　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,，變頻器的各項技術(shù)性能也得到拓寬和提高，在熱電行業(yè)中，風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)荷較多,，充分應(yīng)用變頻器進(jìn)行節(jié)能改造已經(jīng)逐漸被大家所接受,。對于目前低壓變頻器，投資較低,、效益高,，一年左右就可以收回投資而被廣泛應(yīng)用。但相對高壓變頻器,，價格還較高,，測試投資回收期限，一般需要三年左右時間,。但隨著目前國產(chǎn)高壓變頻器的迅速發(fā)展,，使得變頻器的性能價格比大大提高，為利用變頻器進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造提供了更加廣闊的前景,。