科陆CL2700高压变频器在龙口丛林热电厂的应用
摘要： 山东丛林集团有限公司是山东省百强企业集团之一。下辖有年产10万吨的丛林铝材、15万吨的丛林球管、1.5万吨的丛林管件、3.9万千瓦装机容量的丛林热电、900万平方米的丛林胶带、230万长米的丛林胶管、3万套车体零部件、5000辆的丛林汽车、2万台工业缝纫机、600万吨的丛林水泥、丛林机械、丛林缝制、丛林汽车零部件等18处企业，
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一、用户简介
山东丛林集团有限公司是山东省百强企业集团之一。下辖有年产10万吨的丛林铝材、15万吨的丛林球管、1.5万吨的丛林管件、3.9万千瓦装机容量的丛林热电、900万平方米的丛林胶带、230万长米的丛林胶管、3万套车体零部件、5000辆的丛林汽车、2万台工业缝纫机、600万吨的丛林水泥、丛林机械、丛林缝制、丛林汽车零部件等18处企业，并拥有企业技术中心和山东省唯一一家工业铝型材工程技术研究开发中心。企业全部通过ISO9001-2000质量体系认证及英国皇冠国际质量体系认证，其中丛林铝材、丛林球管、丛林胶带、丛林机械、丛林中德车体为省级高新技术企业。
二、高压变频器" title="变频器" target="_blank">变频器调速节能原理
高压变频调速是通过改变输入到交流电机的电源频率，从而达到调节交流电动机转速的目的。根据电机学原理，交流异步电动机转速由下式确定:
n=60f（1-S）/p （1）
式中:n—电动机转速；
f—输入电源频率；
S—电动机转差率；
p—电机极对数。
由公式（1）可知，电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关。交流电动机的直接调速方式主要有：
1） 变极调速（调整p）；
2） 转子串电阻调速；（仅限于绕线式转子的电动机）
n=60f（1-S）/p （1）
式中:n—电动机转速；
f—输入电源频率；
S—电动机转差率；
p—电机极对数。
由公式（1）可知，电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关。交流电动机的直接调速方式主要有：
1） 变极调速（调整p）；
2） 转子串电阻调速；（仅限于绕线式转子的电动机）
3） 串级调速或内反馈电机（调整S）；（仅限于绕线式转子的电动机）
4） 液力耦合器调速；
5） 变频调速（调整f）；
其中以高压变频调速的优点最多，得到了广泛的应用。
5） 变频调速（调整f）；
其中以高压变频调速的优点最多，得到了广泛的应用。
叶片式风机（或水泵）类设备均属平方转矩型负载，在满足流体力学的三个相似定律（即几何相似、运动相似、动力相似）的条件下，其转速n与流量Q、压力（扬程）H以及轴功率P具有如下关系:
Q1/ Q2＝n1/n2 （1）
H1/ H2＝（n1/n2）2 （2）
P1/ P2＝（n1/n2）3 （3）
式中：Q1、H1、P1—风机（或水泵）在n1转速时的流量、压力（或扬程）、轴功率；
Q2、H2、P2—风机（或水泵）在n2转速时的相似工况条件下的流量、压力（或扬程）、轴功率。
由公式（1）、（2）、（3）可知，风机（或水泵）的流量与其转速成正比，压力（或扬程）与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。当风机转速降低后，其轴功率随转速的三次方降低，驱动风机的电机所需的电功率亦可相应降低。
Q1/ Q2＝n1/n2 （1）
H1/ H2＝（n1/n2）2 （2）
P1/ P2＝（n1/n2）3 （3）
式中：Q1、H1、P1—风机（或水泵）在n1转速时的流量、压力（或扬程）、轴功率；
Q2、H2、P2—风机（或水泵）在n2转速时的相似工况条件下的流量、压力（或扬程）、轴功率。
由公式（1）、（2）、（3）可知，风机（或水泵）的流量与其转速成正比，压力（或扬程）与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。当风机转速降低后，其轴功率随转速的三次方降低，驱动风机的电机所需的电功率亦可相应降低。
从上述分析可见，调速是水泵节能的重要途径。采用高压变频调速可以实现对水泵电机转速的线性调节，通过改变电动机转速从而调节管道压力及供水量。
三、项目概况介绍
龙口热电厂是丛林集团下辖的自备电厂，属热电联产综合利用企业。装机容量3.9万kW，年发电能力2.98亿kW，年供热能力462万吉焦。
龙口丛林电厂于2010年新上两台7.5 MW发电机组，每个机组锅炉配有一台1000kW引风机，一台400kW二次风机。3台1000kW锅炉给水泵（两个锅炉共用）。其中引风机、二次风机和一台给水泵共5台电机采用深圳市科陆变频器有限公司生产的CL2700高压变频器进行调速控制风量或流量。
四、项目实施方案
为防止变频器检修或故障对供水系统运行的影响，深圳科陆变频器有限公司提供的五套高压变频调速系统均配置手动工频旁路柜，具体旁路实施方式如下图所示：
采用“一拖一”手动旁路方案一次接线原理图如下：
CL2700高压变频调速系统一拖一手动工频旁路系统图
用户开关QF1闭合时，电机实现变频或工频运行。当高压电源经高压隔离开关QS1连到高压变频装置，变频装置输出经高压隔离开关QS3送至电动机，电动机变频运行；高压电源还可经高压隔离开关QS2直接起动电动机，电动机工频运行。高压隔离开关QS2、QS3之间机械互锁，确保工频电路与变频电路不会同时导通。当变频器检修，断开QS1、QS3，并闭合QS2使电机工频运行不停机，QS1、QS3形成明显断开点，确保检修人员人身安全。
两地控制方式：可进行本地、远程DCS两地控制。
五套高压变频调速系统与DCS的接口一致，具体接口如下所示：
DCS与变频器之间的接口如下：
1．变频器至DCS：
系统就绪（开关量）
变频器报警（开关量）
变频器故障（开关量）
本地/远程（开关量）
运行/停止状态（开关量，反馈变频器状态）
变频/工频状态（开关量）
急停（开关量）
变频器当前运行电流（模拟量，4~20MA）
变频器输出电流（模拟量，4~20MA）
2．DCS至变频器：
变频启动/停机（开关量）
故障复位（开关量）
频率给定（模拟量，4~20MA）
五、项目经济效益
龙口从林热电厂五台高压变频调速系统于2010年5月中旬开始安装调试，深圳科陆变频器有限公司安排专业技术人员到现场指导安装调试，五套高压变频调速系统从安装调试到正常投入运行，仅用半个月时间。本地/远程DCS均能灵活控制，运行稳定、性能正常。相对工频风门调节达到较好的节电效果。
六、其它效益：
1、减少了机泵的启动冲击和机械摩擦、震动，延长了机组的使用寿命．
电机直接启动时，启动电流通常为额定电流的４－７倍，启动电流大，频繁启动容易损坏电机，而采用变频调速，启动过程电机转速平缓增加，电流平稳，无冲击电流，是最完美的软启动；
2、减小了风机、水泵运行噪音，改善了工作环境
3、CL2700高压变频调速系统系统保护功能齐全，运行可靠，具有欠压、过流、过载、过热、缺相、短路保护等功能，对电动机起到很好的保护作用。
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