1　引言 邯鋼熱力廠csp綜合主泵房c03系統(tǒng)設(shè)計(jì)有八臺(tái)水泵，全部由工頻控制，正常情況下開四備四。由于csp生產(chǎn)的原因，c03系統(tǒng)供水用戶的用水量波動(dòng)頻繁，水量波動(dòng)很大且時(shí)間短。經(jīng)過多年運(yùn)行，造成c03系統(tǒng)的水泵和電機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)一些設(shè)備問題，增加了維修成本;同時(shí)也浪費(fèi)了大量電能，所以我廠決定采用北京動(dòng)力源科技股份有限公司生產(chǎn)制造的兩套hinv型高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)csp水處理c03系統(tǒng)中的兩臺(tái)水泵高壓電機(jī)（m7,m8）進(jìn)行高壓變頻器節(jié)能改造。csp水處理c03系統(tǒng)參數(shù)如表1所述。 [align=center]表1 csp水處理c03系統(tǒng)參數(shù) [/align] 2　現(xiàn)場(chǎng)工藝要求和改造方案 （1） 變頻調(diào)速裝置保留csp水處理c03水泵的原控制方式、保護(hù)裝置。 （2） 現(xiàn)場(chǎng)合閘回路中串接一個(gè)變頻器發(fā)出的“合閘允許”信號(hào)，以保證水泵需要在變頻狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，變頻器在具備上電條件后才能閉合上級(jí)進(jìn)線開關(guān)。 （3）現(xiàn)場(chǎng)總跳閘回路中并接一個(gè)變頻器發(fā)出的“事故跳閘”信號(hào)，以保證在變頻器系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障或者檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)需要停機(jī)的事故后，能夠及時(shí)聯(lián)跳上級(jí)進(jìn)線開關(guān)。 （4）為保證變頻器事故或者檢修時(shí)水泵仍能在工頻狀態(tài)下繼續(xù)工作，變頻器系統(tǒng)配有手動(dòng)旁路柜，水泵的運(yùn)行可進(jìn)行變頻/工頻狀態(tài)的切換。切換說明：10kv電源可以經(jīng)變頻裝置輸入刀閘qs1到高壓變頻調(diào)速裝置，變頻裝置輸出經(jīng)出線刀閘qs2送至電動(dòng)機(jī)；10kv電源還可以經(jīng)旁路刀閘qs3直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。變頻裝置的輸出刀閘qs2和旁路刀閘qs3互相閉鎖，即qs2和qs3不會(huì)同時(shí)閉合。變頻運(yùn)行時(shí)，閉合qs1和qs2，同時(shí)qs3斷開；工頻運(yùn)行時(shí)，斷開qs1和qs2，同時(shí)qs3已經(jīng)閉合。當(dāng)變頻裝置出現(xiàn)故障或者工程檢修時(shí)， 將變頻器的隔離開關(guān)打到工頻狀態(tài)，使變頻裝置與供電以及生產(chǎn)過程隔離，而水泵在工頻電源下正常運(yùn)行，以保證生產(chǎn)的安全運(yùn)行。兩套高壓變頻器系統(tǒng)都采用一拖一模式，高壓變頻器系統(tǒng)型號(hào)為：hinv-10/870b，系統(tǒng)配置示意圖如圖1所示。 [align=center] 圖1　系統(tǒng)配置示意圖[/align] （5） 變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制和本機(jī)控制，其中遠(yuǎn)程控制通過給變頻器加裝的獨(dú)立的上位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，上位機(jī)實(shí)現(xiàn)高壓就緒顯示、設(shè)定閉環(huán)參數(shù)、顯示變頻系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、故障聲報(bào)警等功能。 （6） 變頻改造后啟/停方式部分改變?cè)胁僮鞣绞?，啟?dòng)時(shí)，按下原操作系統(tǒng)“啟動(dòng)”后，高壓斷路器合閘，然后從上位機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)變頻器，變頻器按照設(shè)定曲線運(yùn)行;停機(jī)時(shí)，從上位機(jī)系統(tǒng)“停止”變頻器運(yùn)行，變頻器按照設(shè)定曲線停機(jī)，此時(shí)變頻器高壓進(jìn)線端仍帶電，然后按下原操作系統(tǒng)“停機(jī)”后，高壓斷路器分閘。工頻啟/停方式在變頻器轉(zhuǎn)換柜進(jìn)行電源切換后，不改變?cè)胁僮鞣绞健? （7） 閉環(huán)控制：變頻器根據(jù)管道壓力信號(hào)的反饋值控制水泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)母管壓力的穩(wěn)定，co3系統(tǒng)母管壓力范圍為：1.1 mpa～1.7mpa。 （8） 高壓變頻器與現(xiàn)場(chǎng)高壓接口：從現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)的原高壓電源柜取電源點(diǎn)連接到變頻器系統(tǒng)的旁路柜輸入刀閘，旁路柜輸出刀閘連接到現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)，都采用高壓鎧裝電纜連接。 （9）變頻器的高壓輸入輸出電纜由變頻器柜體下進(jìn)/下出。 3　hinv-10/870b型高壓變頻裝置的原理 hinv-10/870b型高壓變頻裝置主要由主回路、功率單元和控制系統(tǒng)組成。 3.1 主回路 hinv-10/870b型高壓變頻器采用交-直-交直接高壓（高-高）方式，電網(wǎng)電壓經(jīng)過移相變壓器的隔離、移相后分組輸出，每組三相，為串聯(lián)輸出的功率單元供電，形成多重化移相整流；功率單元經(jīng)過三相整流后，單相逆變單元輸出。全部功率單元分為數(shù)量相同三組，組內(nèi)輸出串聯(lián)，形成高壓電動(dòng)機(jī)的三相相電壓；三相輸出為y接，得到驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的可變頻三相高壓電源。 3.2 功率單元 功率單元為三相交流輸入，單相全橋輸出的電路拓?fù)?，功率單元原理示意圖如圖2所示。功率單元的輸入為移相變壓器的分組輸出，經(jīng)整流濾波電路后形成直流電壓，組成單相全橋的igbt在控制器控制下將此直流電壓變換為spwm的交流輸出電壓。 [align=center] 圖2　功率單元原理示意圖[/align] 功率單元通過光纖接收信號(hào)，采用空間矢量正弦波脈寬調(diào)制（pwm）方式，控制q1～q4igbt的導(dǎo)通和關(guān)斷，輸出單相脈寬調(diào)制波形。每個(gè)單元僅有三種可能的輸出電壓狀態(tài)，當(dāng)q1和q4導(dǎo)通時(shí)，l1和l2的輸出電壓狀態(tài)為1；當(dāng)q2和q3導(dǎo)通時(shí)，l1和l2的輸出電壓狀態(tài)為-1；當(dāng)q1和q2或者q3和q4導(dǎo)通時(shí)，l1和l2的輸出電壓狀態(tài)為0。 功率單元具有旁路功能。當(dāng)某個(gè)單元發(fā)生熔斷器故障、過熱和igbt故障而不能繼續(xù)工作時(shí)，該單元及其另外兩相相應(yīng)位置上的單元將自動(dòng)旁路，此時(shí)q1—q4封鎖輸出，可控硅k導(dǎo)通，以保證變頻器連續(xù)工作，并發(fā)出旁路告警，單元旁路時(shí)，變頻器因運(yùn)行單元數(shù)量減少，額定輸出電壓能力將降低，變頻器將自動(dòng)提高工作單元的輸出電壓，從而保證變頻器輸出性能不變，實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)自動(dòng)旁路。 3.3 控制系統(tǒng) 系統(tǒng)控制器的核心是由dsp數(shù)據(jù)處理器、超大規(guī)模集成電路和16位mcu組成，完成高壓變頻器的實(shí)時(shí)控制及其外部接口（內(nèi)置plc控制器）的控制，視窗控制器通過通信將指令發(fā)到系統(tǒng)控制器，同時(shí)接收和顯示變頻器的工作狀態(tài)。 4　參數(shù)設(shè)置 參數(shù)設(shè)定為多卡片式頁面，包含變頻器、電機(jī)參數(shù)、pid調(diào)節(jié)參數(shù)、模擬輸入?yún)?shù)、模擬輸出參數(shù)、上位通訊共五個(gè)頁面。 （1） 變頻器、電機(jī)參數(shù)如表2所示。 （2） pid調(diào)節(jié)參數(shù)如表3所示。 （3） 模擬輸入?yún)?shù)如表4所示。 5　節(jié)能分析 5.1 節(jié)能原理 當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，可以按需要升降電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變水泵的性能曲線，使水泵的額定參數(shù)滿足工藝要求。當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，由于變頻裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用，50hz滿載時(shí)功率因數(shù)為0.96，工作電流比電機(jī)額定電流值要低很多，電流降為31a。 5.2　節(jié)能計(jì)算 根據(jù)變頻器的運(yùn)行記錄，統(tǒng)計(jì)水泵在一天中高低速段的運(yùn)行時(shí)間全年工作時(shí)制按8600h計(jì)算，得到年節(jié)電率:為35.4%。 6　結(jié)束語 試運(yùn)行時(shí)，電機(jī)在頻率30－32hz之間存在機(jī)械共振，后設(shè)置變頻跳躍頻率點(diǎn)，避開共振區(qū)，供水泵組穩(wěn)定運(yùn)行;實(shí)際調(diào)速時(shí)，可降到額定的40%，各種參數(shù)符合其特性曲線。 通過這次改造，電機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟動(dòng)、軟停運(yùn)，變頻器提供給電機(jī)的無諧波干擾的正弦電流，降低了電機(jī)的故障次數(shù)，使水泵工作平穩(wěn)，水泵軸承麿損減少，延長(zhǎng)了電機(jī)、水泵的使用壽命和維修周期，提高了水泵的利用時(shí)率，節(jié)約了大量電能。 變頻器自身保護(hù)功能完善，同原來繼電保護(hù)比較，保護(hù)功能更多，更靈敏，大大加強(qiáng)了對(duì)電機(jī)的保護(hù)。 作者簡(jiǎn)介 李占濱（1972-）　男　本科　工程師　現(xiàn)任熱力廠電氣車間主任助理。 參考文獻(xiàn) [1] hinv系列高壓變頻器用戶手冊(cè)