科陸CL2700高壓變頻器在龍口叢林熱電廠的應用
摘要： 山東叢林集團有限公司是山東省百強企業集團之一。下轄有年產10萬噸的叢林鋁材、15萬噸的叢林球管、1.5萬噸的叢林管件、3.9萬千瓦裝機容量的叢林熱電、900萬平方米的叢林膠帶、230萬長米的叢林膠管、3萬套車體零部件、5000輛的叢林汽車、2萬臺工業縫紉機、600萬噸的叢林水泥、叢林機械、叢林縫制、叢林汽車零部件等18處企業，
Abstract：
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一、用戶簡介
山東叢林集團有限公司是山東省百強企業集團之一。下轄有年產10萬噸的叢林鋁材、15萬噸的叢林球管、1.5萬噸的叢林管件、3.9萬千瓦裝機容量的叢林熱電、900萬平方米的叢林膠帶、230萬長米的叢林膠管、3萬套車體零部件、5000輛的叢林汽車、2萬臺工業縫紉機、600萬噸的叢林水泥、叢林機械、叢林縫制、叢林汽車零部件等18處企業，并擁有企業技術中心和山東省唯一一家工業鋁型材工程技術研究開發中心。企業全部通過ISO9001-2000質量體系認證及英國皇冠國際質量體系認證，其中叢林鋁材、叢林球管、叢林膠帶、叢林機械、叢林中德車體為省級高新技術企業。
二、高壓變頻器" title="變頻器" target="_blank">變頻器調速節能原理
高壓變頻調速是通過改變輸入到交流電機的電源頻率，從而達到調節交流電動機轉速的目的。根據電機學原理，交流異步電動機轉速由下式確定:
n=60f（1-S）/p （1）
式中:n—電動機轉速；
f—輸入電源頻率；
S—電動機轉差率；
p—電機極對數。
由公式（1）可知，電動機的輸出轉速與輸入的電源頻率、轉差率、電機的極對數有關。交流電動機的直接調速方式主要有：
1） 變極調速（調整p）；
2） 轉子串電阻調速；（僅限于繞線式轉子的電動機）
n=60f（1-S）/p （1）
式中:n—電動機轉速；
f—輸入電源頻率；
S—電動機轉差率；
p—電機極對數。
由公式（1）可知，電動機的輸出轉速與輸入的電源頻率、轉差率、電機的極對數有關。交流電動機的直接調速方式主要有：
1） 變極調速（調整p）；
2） 轉子串電阻調速；（僅限于繞線式轉子的電動機）
3） 串級調速或內反饋電機（調整S）；（僅限于繞線式轉子的電動機）
4） 液力耦合器調速；
5） 變頻調速（調整f）；
其中以高壓變頻調速的優點最多，得到了廣泛的應用。
5） 變頻調速（調整f）；
其中以高壓變頻調速的優點最多，得到了廣泛的應用。
葉片式風機（或水泵）類設備均屬平方轉矩型負載，在滿足流體力學的三個相似定律（即幾何相似、運動相似、動力相似）的條件下，其轉速n與流量Q、壓力（揚程）H以及軸功率P具有如下關系:
Q1/ Q2＝n1/n2 ?。?）
H1/ H2＝（n1/n2）2?。?）
P1/ P2＝（n1/n2）3?。?）
式中：Q1、H1、P1—風機（或水泵）在n1轉速時的流量、壓力（或揚程）、軸功率；
Q2、H2、P2—風機（或水泵）在n2轉速時的相似工況條件下的流量、壓力（或揚程）、軸功率。
由公式（1）、（2）、（3）可知，風機（或水泵）的流量與其轉速成正比，壓力（或揚程）與其轉速的平方成正比，軸功率與其轉速的立方成正比。當風機轉速降低后，其軸功率隨轉速的三次方降低，驅動風機的電機所需的電功率亦可相應降低。
Q1/ Q2＝n1/n2 ?。?）
H1/ H2＝（n1/n2）2?。?）
P1/ P2＝（n1/n2）3?。?）
式中：Q1、H1、P1—風機（或水泵）在n1轉速時的流量、壓力（或揚程）、軸功率；
Q2、H2、P2—風機（或水泵）在n2轉速時的相似工況條件下的流量、壓力（或揚程）、軸功率。
由公式（1）、（2）、（3）可知，風機（或水泵）的流量與其轉速成正比，壓力（或揚程）與其轉速的平方成正比，軸功率與其轉速的立方成正比。當風機轉速降低后，其軸功率隨轉速的三次方降低，驅動風機的電機所需的電功率亦可相應降低。
從上述分析可見，調速是水泵節能的重要途徑。采用高壓變頻調速可以實現對水泵電機轉速的線性調節，通過改變電動機轉速從而調節管道壓力及供水量。
三、項目概況介紹
龍口熱電廠是叢林集團下轄的自備電廠，屬熱電聯產綜合利用企業。裝機容量3.9萬kW，年發電能力2.98億kW，年供熱能力462萬吉焦。
龍口叢林電廠于2010年新上兩臺7.5 MW發電機組，每個機組鍋爐配有一臺1000kW引風機，一臺400kW二次風機。3臺1000kW鍋爐給水泵（兩個鍋爐共用）。其中引風機、二次風機和一臺給水泵共5臺電機采用深圳市科陸變頻器有限公司生產的CL2700高壓變頻器進行調速控制風量或流量。
四、項目實施方案
為防止變頻器檢修或故障對供水系統運行的影響，深圳科陸變頻器有限公司提供的五套高壓變頻調速系統均配置手動工頻旁路柜，具體旁路實施方式如下圖所示：
采用“一拖一”手動旁路方案一次接線原理圖如下：
CL2700高壓變頻調速系統一拖一手動工頻旁路系統圖
用戶開關QF1閉合時，電機實現變頻或工頻運行。當高壓電源經高壓隔離開關QS1連到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經高壓隔離開關QS3送至電動機，電動機變頻運行；高壓電源還可經高壓隔離開關QS2直接起動電動機，電動機工頻運行。高壓隔離開關QS2、QS3之間機械互鎖，確保工頻電路與變頻電路不會同時導通。當變頻器檢修，斷開QS1、QS3，并閉合QS2使電機工頻運行不停機，QS1、QS3形成明顯斷開點，確保檢修人員人身安全。
兩地控制方式：可進行本地、遠程DCS兩地控制。
五套高壓變頻調速系統與DCS的接口一致，具體接口如下所示：
DCS與變頻器之間的接口如下：
1．變頻器至DCS：
系統就緒（開關量）
變頻器報警（開關量）
變頻器故障（開關量）
本地/遠程（開關量）
運行/停止狀態（開關量，反饋變頻器狀態）
變頻/工頻狀態（開關量）
急停（開關量）
變頻器當前運行電流（模擬量，4~20MA）
變頻器輸出電流（模擬量，4~20MA）
2．DCS至變頻器：
變頻啟動/停機（開關量）
故障復位（開關量）
頻率給定（模擬量，4~20MA）
五、項目經濟效益
龍口從林熱電廠五臺高壓變頻調速系統于2010年5月中旬開始安裝調試，深圳科陸變頻器有限公司安排專業技術人員到現場指導安裝調試，五套高壓變頻調速系統從安裝調試到正常投入運行，僅用半個月時間。本地/遠程DCS均能靈活控制，運行穩定、性能正常。相對工頻風門調節達到較好的節電效果。
六、其它效益：
1、減少了機泵的啟動沖擊和機械摩擦、震動，延長了機組的使用壽命．
電機直接啟動時，啟動電流通常為額定電流的４－７倍，啟動電流大，頻繁啟動容易損壞電機，而采用變頻調速，啟動過程電機轉速平緩增加，電流平穩，無沖擊電流，是最完美的軟啟動；
2、減小了風機、水泵運行噪音，改善了工作環境
3、CL2700高壓變頻調速系統系統保護功能齊全，運行可靠，具有欠壓、過流、過載、過熱、缺相、短路保護等功能，對電動機起到很好的保護作用。
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