变频调速技术在热电厂给水泵上的应用

    1．系统构成

    在电厂锅炉给水变频系统中，变频系统的主控单元采用了Sanken -IPF系列可编程控制器，执行元件为变频驱动的给水泵，控制参数为给水母管压力。控制回路则是根据给水母管的实际压力进行调节的，其目的是使给水母管压力在给水泵供水过程中保持稳定。当实际压力产生变化时，装置通过压力检测单元将测出的压力信号转换成电信号，经A/D转换，送至PLC，经过PID控制算法计算后由D/A单元输出给变频器。变频器再通过输出不同的电压及频率来控制给水泵的转速，从而改变给水泵的供水量。

    实现给水母管压力稳定控制功能的系统如图10-32所示，给水系统中仅有两台（3号和4号）水泵接入变频调速系统运行。

    图10-32    系统框图

    现场给水泵电机的接线方式如图10-33所示，K1作为变频器电源开关，K2为4号泵工频启动开关。为了能达到检修及更换泵组的要求，K3、K4分别为3号、4号泵变频投入开关。

    系统中采用三菱触摸屏，使该系统具有良好的人机界面，同时还能显示变频器的输出频率、给水母管压力及故障情况。并且，对操作人员的每一步操作均有提示，防止误操作。

    变频器投入自动运行后，系统会根据给水母管压力的大小自动调节变频器的输出频率。当给水母管压力低于设定值时，变频器的输出频率增加，如果输出频率达到50Hz时，母管压力还没有达到设定值，这时触摸屏显示增泵信号，提醒值班员启动其他工频泵。当给水母管压力高于设定值时，变频器的输出频率减少，如果输出频率降到30Hz时，给水母管压力还没有降到设定值，这时触摸屏显示减泵信号，提醒值班员停止其他工频泵。

    图10-33    给水泵电动机接线方式

    考虑到电动机运转时发热温升需要冷却这一点，故将最低频率值设定为30Hz。运行技术数据如下：

    给水压力：5.1MPa（精度：±0.04MPa），上限：5.3MPa，下限：5.0MPa；

    压力信号：4~ 20mA（精度：0.2级）；

    响应时间：小于1s；

    电源电压：6kV；

    环境温度：-10~+50℃。

    2．变频运行的特点

    给水泵高压变频系统除了节能外，水流量控制特性以及电动机和水泵的运行特性明显改善，主要有以下6项优点。

   (1)变频系统能根据给水母管压力的变化，调节给水泵的出水流量，以保证给水母管水压稳定。实现给水母管水恒压控制，只须改变给水母管压力设定值，不需调整节流阀，运行自动化程度大为提高，运行和维护工作量降低。

   (2)在未采用变频运行时，若在管道压力降低时节流调节，流量变小时，管道压力反而升高，容易爆管，不利于管道安全运行，而采用变频调节后，流量变小时，管道压力亦变低。

   (3)给水泵的启动方式为变频软启动，有效地减少了电动机启动时大电流的冲击，因此，变频运行完全消除了因直接启动造成的对电动机和电网的冲击，降低了电动机故障率。延长了水泵电动机的使用寿命。

   (4)功率因素提高，从电网侧看，工频运行时功率因数为0.85左右，变频运行时功率因数达到0.95，即使同样是满负荷运行，变频运行时，高压输入电流明显比工频运行时小，这也有利于节能和设备安全运行。

   (5)电动机和泵运行寿命延长；设备转速降低后，运行噪声降低，磨损减少，设备寿命延长。

   (6)控制响应速度快；改变水压设定值后，装置迅速改变运行转速，使给水母管水压迅速跟踪设定值。