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變頻技術(shù)在熱力行業(yè)應(yīng)用研究

時(shí)間:2011-09-26 17:23:46來(lái)源:caijuan

導(dǎo)語(yǔ):?變頻技術(shù)在熱力行業(yè)的作用日益舉足輕重,同時(shí)必須深入的研究以取得進(jìn)步的技術(shù)成就,才能使變頻科技技術(shù)在熱力行業(yè)良好地發(fā)揮生產(chǎn)力。

  摘要:變頻技術(shù)在熱力行業(yè)的作用日益舉足輕重,同時(shí)必須深入的研究以取得進(jìn)步的技術(shù)成就,才能使變頻科技技術(shù)在熱力行業(yè)良好地發(fā)揮生產(chǎn)力。通過(guò)多年的實(shí)踐摸索和綜合研究,對(duì)磁通優(yōu)化功能深入分析,解決了實(shí)際應(yīng)用中的最終問(wèn)題;電流互感器的接法研究也解決了準(zhǔn)確得到運(yùn)行參數(shù)的問(wèn)題;熱力設(shè)備一用一備的運(yùn)行情況采用變頻器一拖多解決,創(chuàng)造了3種解決方案,得出最優(yōu)方案;在熱力行業(yè)中,廣泛應(yīng)用的恒壓供水系統(tǒng)及穩(wěn)壓系統(tǒng),采用6種方法5種控制器的新技術(shù),得出創(chuàng)新方案。

  Abstract:Frequencyconversiontechnologyinthermalpowerindustrybecomesincreasinglyplayadecisiverole,Atthesametimemustbestudiedinordertoprogressoftechnologyachievements,Inordertomakethefrequencyconversiontechnologyinthermalpowerindustrywellproductivity,Throughyearsofpracticeandresearch,Analyzesthoroughlytothemagneticfluxoptimizationfunction,Tosolvethepracticalapplicationinthefinalproblem;Currenttransformerconnectionmethodalsosolvestheaccurateoperationparametersoftheproblem;Thermalequipmentwithapreparationoperationusinginvertermulti-splitsolution,Created3kindsofsolution,Obtainsthesynergy,Inthethermalpowerindustry,Widespreadapplicationconstantpressurewatersupplysystemandconstantpressuresystem,Usingthe6methodsof5kindsofcontrollerofnewtechnology,Obtainstheinnovationplan。

  關(guān)鍵詞:變頻;熱力;磁通優(yōu)化;電流互感器;變頻器一拖多;恒壓供水;控制器

  Keyword:Frequencyconversion;Thermal;Fluxoptimization;Currenttransformer;Invertermulti-split;Constantpressurewatersupply;Controller

  引言:變頻技術(shù)雖然應(yīng)用廣泛,但因熱力行業(yè)有其顯著特點(diǎn),對(duì)變頻技術(shù)要求深入,因?yàn)橄嚓P(guān)文獻(xiàn)很少,所以我研究了多項(xiàng)新技術(shù),本文要達(dá)到的目標(biāo)是將以下所研究的創(chuàng)新變頻技術(shù)方案在熱力行業(yè)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)應(yīng)用。這樣對(duì)于整個(gè)熱力行業(yè)的發(fā)展和效益有深遠(yuǎn)的意義。

  在熱力行業(yè)從事電氣設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工多年,在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)許多技術(shù)問(wèn)題,這些問(wèn)題由于熱力行業(yè)的特殊性以及問(wèn)題的深入性,造成行業(yè)內(nèi)的空白,經(jīng)過(guò)多年的研究,取得了許多成果。

  在某家屬樓換熱站中,45KW循環(huán)泵電機(jī),在變頻器應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)宏,參數(shù)全部應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)宏默認(rèn)設(shè)置,采用變頻器與參數(shù)的默認(rèn)功率相同功率值的電機(jī),變頻器外部接線僅為一個(gè)調(diào)節(jié)頻率的電位器和一個(gè)啟動(dòng)用的觸點(diǎn)(為中間繼電器輔助觸點(diǎn),中間繼電器線圈在主回路中,組成簡(jiǎn)單的啟?;芈罚醋冾l器所連接的回路即簡(jiǎn)單又正常,參圖表1,但啟動(dòng)幾分鐘后,變頻器在基本型控制盤(pán)顯示f0001即過(guò)流,變頻器立即停止。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題極少遇到,查閱相關(guān)資料無(wú)顯示,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),電機(jī)及接線正常,主回路和二次回路正常,問(wèn)題集中到變頻器當(dāng)中,在查閱內(nèi)部參數(shù)時(shí),發(fā)現(xiàn)參數(shù)2602設(shè)定為1啟用磁通優(yōu)化功能,因?yàn)槿粢龃蟠磐?,?huì)使鐵心飽和,從而導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流,嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過(guò)熱而損害電機(jī)[1]。磁通優(yōu)化功能可根據(jù)負(fù)載大小調(diào)整磁通幅值,從而節(jié)省能量……;而循環(huán)泵負(fù)載屬于風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載,隨著轉(zhuǎn)速而逐漸增大,不斷調(diào)整磁通幅值勢(shì)必影響電流。從而導(dǎo)致不正常。對(duì)于abbacs510變頻器參數(shù)2602應(yīng)設(shè)定為0禁止磁通優(yōu)化功能,但是在上代型號(hào)abbacs400變頻器中,無(wú)2602這個(gè)參數(shù),可見(jiàn)這個(gè)參數(shù)為新加入,還不成熟,所以要將其功能禁止,其它設(shè)備不變,禁止后,運(yùn)行正常。

  一個(gè)值得注意的問(wèn)題是:電流互感器要接在變頻器以上,因?yàn)閮x表一般是要求50HZ工作。但是變頻器顯示的是輸出電流,電流互感器要接在變頻器以上則是顯示變頻器輸入電流,這在工程實(shí)踐中出現(xiàn)兩者不一致,導(dǎo)致誤判斷,誤操作必須引起注意。

變頻器控制原理圖Chart1Frequencychangercontrolscheme

  圖表1變頻器控制原理圖Chart1Frequencychangercontrolscheme

  在熱力行業(yè),存在熱力設(shè)備一用一備的運(yùn)行情況,如果采用兩臺(tái)變頻器各自配用電機(jī),會(huì)造成很大浪費(fèi),可采用變頻器一拖多解決,變頻器一拖多可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備全部啟動(dòng)的運(yùn)行方式,也可以實(shí)現(xiàn)變頻器一拖多設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行方式,注意在次我僅研究變頻器一拖二設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行,不同時(shí)運(yùn)行方式。以上是常見(jiàn)回路,采用雙投刀閘切換電機(jī),但我經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn),切換電機(jī)時(shí),易造成帶負(fù)荷拉合刀閘的缺陷,于是我研究以下方法采用改進(jìn)設(shè)計(jì),改進(jìn)方法一,參圖表二:

改進(jìn)方法一Chart2Correctivemethodone

  圖表2改進(jìn)方法一Chart2Correctivemethodone

  改進(jìn)方法一,參圖表二在變頻器下接入一個(gè)電壓繼電器,檢測(cè)電壓,啟動(dòng)時(shí),電壓電流均無(wú),可正常啟動(dòng);啟動(dòng)后電流即存在,繼電器KV動(dòng)作,而電壓繼電器要達(dá)到一定值后才動(dòng)作,所以導(dǎo)致變頻器停止。此方法不合適。

  改進(jìn)方法二,參圖表3,啟動(dòng)時(shí),時(shí)間繼電器未啟動(dòng),變頻器可正常啟動(dòng);啟動(dòng)后電流即存在,電流繼電器KC動(dòng)作,而時(shí)間繼電器要達(dá)到一定時(shí)間后才動(dòng)作,所以中間繼電器KA不動(dòng)作,不會(huì)導(dǎo)致變頻器停止。當(dāng)帶負(fù)荷拉開(kāi)雙投刀閘時(shí),電流繼電器失電,中間繼電器KA動(dòng)作,導(dǎo)致變頻器停止,避免帶負(fù)荷合刀閘,但不能避免帶負(fù)荷拉刀閘。

  改進(jìn)方法三,將刀閘換成兩個(gè)接觸器,并在控制回路互鎖,這樣避免帶負(fù)荷合刀閘,也避免帶負(fù)荷拉刀閘,接線簡(jiǎn)單。

改進(jìn)方法二Chart2CorrectivemethodTWO

  圖表3改進(jìn)方法二Chart2CorrectivemethodTWO

  在熱力行業(yè)中,廣泛應(yīng)用的恒壓供水系統(tǒng)及穩(wěn)壓系統(tǒng),保持管網(wǎng)水壓恒定,這種系統(tǒng)給定量是不變的,屬于恒值控制系統(tǒng)。如在全城熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)中的補(bǔ)水系統(tǒng)或二次網(wǎng)穩(wěn)壓系統(tǒng)存在定壓補(bǔ)水。在設(shè)計(jì)工作中,存在變頻補(bǔ)水耗能問(wèn)題,存在接線復(fù)雜問(wèn)題。耗能問(wèn)題是變頻補(bǔ)水達(dá)到給定壓力時(shí),變頻器仍有低頻輸出,實(shí)際上,在此狀態(tài)下,不應(yīng)有輸出功率,但由于PID調(diào)節(jié)問(wèn)題及管網(wǎng)波動(dòng)勢(shì)必造成調(diào)節(jié)壓力的功率輸出。這就造成能量消耗,對(duì)于全城性的熱網(wǎng)系統(tǒng),這種浪費(fèi)非常巨大。通過(guò)研究,發(fā)現(xiàn)一些變頻器的休眠功能非常實(shí)用,適合應(yīng)用在頻率區(qū)段之中,比如低頻輸出為0~5HZ區(qū)段時(shí),此時(shí)為給定壓力到達(dá)狀態(tài),可以應(yīng)用休眠功能,使頻率輸出為0,這樣就解決了耗能問(wèn)題。

  接線復(fù)雜問(wèn)題是目前行業(yè)最為廣泛的問(wèn)題,這是由于設(shè)備本身造成的。恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有傳統(tǒng)接線方式和控制器接線方式,傳統(tǒng)接線方式為用繼電器接觸器搭建電路,變頻器調(diào)節(jié)壓力,給定信號(hào)可以外部或內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器輸出控制。控制器接線方式為用控制器搭建電路,用軟電路代替硬電路簡(jiǎn)化了實(shí)際接線,這取得了很好的實(shí)際效果。首先,采用通用控制器來(lái)實(shí)現(xiàn),通用控制器一般布置在現(xiàn)場(chǎng)電器設(shè)備旁,它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全部設(shè)備的控制,并且可以將運(yùn)行故障等參數(shù)上傳至城市的調(diào)度指揮中心。在通用控制器中寫(xiě)入定壓補(bǔ)水系統(tǒng)的應(yīng)用程序,可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)功能。因?yàn)橥ㄓ每刂破鞑贾迷诂F(xiàn)場(chǎng),可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作,但是加上其他設(shè)備的接線例如控制線,信號(hào)線,造成接線復(fù)雜,同時(shí)通用控制器芯片處理能力必須極強(qiáng),包括數(shù)據(jù)處理,控制處理,故障處理,通訊處理等等,會(huì)造成不穩(wěn)定因素;于是實(shí)驗(yàn)可編程序控制器來(lái)實(shí)現(xiàn),簡(jiǎn)化了實(shí)際接線,但是存在編程問(wèn)題,雖然一些專業(yè)工程師可以完成,但是對(duì)于廣大從業(yè)人員來(lái)說(shuō)是專業(yè)性很強(qiáng)的技術(shù)工作,許多單位不得已高薪聘請(qǐng)專業(yè)公司來(lái)完成,同時(shí)調(diào)試維護(hù)極為不便;在工程實(shí)踐中,出現(xiàn)供水控制器,這種控制器就是利用恒壓供水系統(tǒng)的功能相對(duì)一致,步驟相對(duì)固定,所以成為一種獨(dú)立的控制器,而且程序固化在控制器內(nèi)部,不須要編程,使復(fù)雜的編程工作得以簡(jiǎn)化,這不失為一種極佳的解決方案。但是這種控制器也是存在接線相對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)象;通過(guò)研究,利用變頻器自帶一種控制單元,完全解決以上問(wèn)題,是幾種方案中最佳的方案。這種控制單元有兩種類型,一種是PFC以及SPFC。

  PFC交替式控制模式又可分為1+6(1個(gè)調(diào)節(jié)設(shè)備)+(6掛網(wǎng)設(shè)備)方式;1+3+3臺(tái)(1調(diào)節(jié)設(shè)備)+(3掛網(wǎng)設(shè)備)+(3備用設(shè)備)方式;自動(dòng)切換方式:1-6設(shè)備。第一種方式主回路接線為1臺(tái)電機(jī)接變頻器,其他設(shè)備最多6臺(tái)接工頻。首先第一臺(tái)變頻所帶設(shè)備,由變頻器自身PFC控制器控制恒壓供水的調(diào)節(jié),如果不能滿足要求,就由PFC控制器調(diào)節(jié)啟動(dòng)第二臺(tái)設(shè)備至第6臺(tái)設(shè)備,直到滿足要求,當(dāng)恒壓供水的調(diào)節(jié)滿足時(shí),就由PFC控制器按照相反的順序依次停止設(shè)備,但是第一臺(tái)設(shè)備總是最后停止?;ユi功能(如果使用了)能夠辨識(shí)出未激活(不使用)的設(shè)備,從而PFC調(diào)節(jié)器跳過(guò)這臺(tái)設(shè)備,調(diào)用下一臺(tái)可使用的設(shè)備。自動(dòng)切換功能(如果使用了并且相對(duì)應(yīng)地使用了開(kāi)關(guān)和接觸器)能夠使各臺(tái)設(shè)備均攤負(fù)載時(shí)間。第二種方式主回路接線為1臺(tái)電機(jī)接變頻器,其他設(shè)備3臺(tái)接工頻,3臺(tái)備用。第三種方式主回路接線為每臺(tái)電機(jī)均接變頻器和工頻兩路,但是變頻器僅一臺(tái),設(shè)備最多接6臺(tái)。自動(dòng)切換功能能周期性地調(diào)整各臺(tái)電機(jī)調(diào)用的位置-例如調(diào)速電機(jī)成為最后被調(diào)用的輔助電機(jī),而第一臺(tái)輔助電機(jī)成為調(diào)速電機(jī)。這種PFC控制器顯著優(yōu)點(diǎn)就是接線簡(jiǎn)單,控制便利,接線方式靈活,完全自動(dòng)化,十分理想。但是它存在直接啟動(dòng)的弊病

  SPFC循環(huán)軟啟應(yīng)用(最多6臺(tái)電機(jī)),克服了PFC交替式控制模式的缺點(diǎn),達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì),主回路接線為每臺(tái)電機(jī)均接變頻器和工頻兩路,但是變頻器僅一臺(tái),設(shè)備最多接6臺(tái)。主回路接線為與PFC交替式控制模式第三種方式相同。但是它由變頻器去啟動(dòng)輔助設(shè)備,首先變頻啟動(dòng)第一臺(tái)設(shè)備,由變頻器自身PFC控制器控制恒壓供水的調(diào)節(jié),如果不能滿足要求,就由PFC控制器控制變頻啟動(dòng)第二臺(tái)設(shè)備,第一臺(tái)設(shè)備工頻,至變頻啟動(dòng)第6臺(tái)設(shè)備,直到滿足要求,當(dāng)恒壓供水的調(diào)節(jié)滿足時(shí),就由PFC控制器按照相反的順序依次停止設(shè)備,即先啟先停,但是變頻器所帶設(shè)備總是最后停止。SPFC循環(huán)軟啟應(yīng)用與PFC交替式控制模式第三種方式區(qū)別在于后者存在直接啟動(dòng)的弊病。

  通過(guò)以上詳細(xì)分析和研究,得到了以上技術(shù)及其各自特征,以上技術(shù)各有優(yōu)勢(shì),在行業(yè)應(yīng)用中將發(fā)揮舉足輕重的作用,這些多年研究成果,希望對(duì)社會(huì)各行業(yè)有所貢獻(xiàn),發(fā)揮它的最大作用。

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