摘 要：本文主要介紹西班牙PE公司的SD700系列變頻器在鍋爐燃煤集中供熱中的應用，通過(guò)變頻器控制鼓風(fēng)機，引風(fēng)機，循環(huán)泵，補水泵，爐排和分層給煤設備，實(shí)現本柜/現場(chǎng)/DCS三地控制和網(wǎng)絡(luò )監控，確保了整個(gè)系統的穩定運行。

　　關(guān)鍵詞：SD700變頻器 諧波抑制 電磁干擾 鼓風(fēng)機 引風(fēng)機 循環(huán)泵

　　一. 引言

　　集中供熱是城市能源建設的一項基礎設施，它是以熱水或蒸汽作為熱媒，通過(guò)熱網(wǎng)向城鎮或區域用戶(hù)供應熱能的方式。呼和浩特如意經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區作為國家級經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區，總規劃面積10.97平方公里，隨著(zhù)本次集中供熱工程的建設，將取締供熱范圍內所有分散的燃煤供熱小鍋爐，避免了因大量新增熱負荷而將要建設的小鍋爐。同時(shí)，增加了自動(dòng)控制系統和監控系統，既提高了供熱系統的安全可靠性，又保證了供熱質(zhì)量，適應了開(kāi)發(fā)區內日益增長(cháng)的熱負荷需要，具有顯著(zhù)的社會(huì )效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。本文主要介紹SD700系列變頻器在集中供熱系統中的應用。

　　二. 鍋爐燃煤系統的變頻器控制方案

　　該鍋爐燃煤控制系統所涉及的爐排和給煤機，鼓風(fēng)機，引風(fēng)機，循環(huán)水泵和補水泵用變頻器全部采用PE公司的SD700，SD450及SD250系列產(chǎn)品，功率范圍從2.2KW到630KW，電壓等級是380V和690V。整個(gè)控制系統采用DCS集中控制，能夠實(shí)現鍋爐的自動(dòng)燃燒及供熱運行（如下圖所示）。

　　1. 爐排和分層給煤機

　　爐排和給煤機控制著(zhù)鍋爐進(jìn)煤量的變化，為雙爐排雙分層給煤機。驅動(dòng)部分采用的是SD250系列4KW和2.2kW變頻器恒轉矩控制，正常運行時(shí)爐排及分層給煤機同步調速，單體試車(chē)時(shí)爐排及分層給煤機也可以單臺調速，控制方式采用本柜/現場(chǎng)/DCS三地控制，通過(guò)轉換開(kāi)關(guān)分別實(shí)現起/停和電機轉速調節，并且具有起/停狀態(tài)指示，故障報警和急停裝置。同時(shí)，電機的轉速值和電流值可以反饋給DCS控制器作為運行狀態(tài)的監視。

　　2. 鼓風(fēng)機和引風(fēng)機

　　鼓風(fēng)機和引風(fēng)機控制著(zhù)鍋爐爐膛內的壓力，引風(fēng)量隨著(zhù)鼓風(fēng)量的變化作相應的調整，使鍋爐內部始終保持在一定壓力值，確保整個(gè)燃燒系統的穩定性。其中鼓風(fēng)機采用PE公司SD700系列380V，250kW變頻器驅動(dòng)，引風(fēng)機采用SD700系列690V，630kW變頻器驅動(dòng)?？刂品绞揭彩遣捎帽竟?現場(chǎng)/DCS三地控制，通過(guò)轉換開(kāi)關(guān)實(shí)現三地起/停和轉速控制，同時(shí)具有起/停狀態(tài)指示，故障報警和急停裝置;電機轉速值和電流值分別以4-20mA信號反饋給DCS控制器作為運行狀態(tài)的監視。以引風(fēng)機為例，SD700系列變頻器的控制線(xiàn)路如下圖所示：

　　PE公司SD700系列變頻器的主要參數設置如下：

　　G3.1 /速度參考值1= AI2，通過(guò)模擬輸入2（4-20mA）DCS信號設定，當D6=OFF時(shí)。

　　G3.2 /速度參考值2= AI1，通過(guò)模擬輸入1（0-10V）現場(chǎng)電位器信號設定，當D6=ON時(shí)。

　　G3.3 /本地速度參考值= 20% -100%，速度參考值是以50Hz為基數的百分比來(lái)表示。

　　G4.1.1 /主控制模式= 2 REMOTE，通過(guò)端子控制變頻器，當D5=OFF時(shí)。

　　G4.1.2 /可選控制模式= 1 LOCAL，通過(guò)面板控制變頻器，當D5=ON 時(shí)。

　　3. 循環(huán)泵和補水泵

　　循環(huán)水泵采用PE公司SD700系列690V，450KW變頻器對轉速進(jìn)行調節，保持供回水壓差處于恒定。在DCS自動(dòng)控制狀態(tài)下，由壓力傳感器測得進(jìn)出口壓力值，計算進(jìn)出口壓差作為反饋值，和進(jìn)出口壓差設定值比較，使系統在進(jìn)出口壓差恒定狀態(tài)下穩定運行;同時(shí)由于變頻器具有電機軟起、軟停的功能，因此也避免了“水錘”對管網(wǎng)及設備產(chǎn)生的沖擊，保障了管網(wǎng)系統安全地運行。

　　另外，通過(guò)PE公司SD450系列380V，30KW變頻器對補水系統進(jìn)行恒壓控制，補水泵為一用一備，正常時(shí)由變頻器與壓力傳感器構成閉環(huán)系統可以自動(dòng)定壓補水，同時(shí)將變頻器運行狀態(tài)反饋給DCS系統監視。當故障時(shí)又可以手動(dòng)切換到工頻狀態(tài)，進(jìn)行手動(dòng)補水，確保供熱系統中水循環(huán)系統的可靠運行。

　　三.鍋爐燃煤系統對變頻器的技術(shù)要求：

　　由于變頻器是實(shí)現以上各部分功能最主要的執行設備，因此它的產(chǎn)品質(zhì)量和運行狀況直接影響到整個(gè)系統能否正常和穩定地運轉。因此，該系統對變頻器特別是大功率變頻器提出以下技術(shù)要求：

　　1. 全面的諧波抑制

　　一般來(lái)說(shuō)，鍋爐燃煤供熱系統中采用了較多的傳感器、變送器，以及其他測控儀表，包括DCS控制器;當變頻器的總容量相對電網(wǎng)來(lái)說(shuō)比較大時(shí)，如果大功率變頻器選型不當，在運行過(guò)程中容易給電網(wǎng)造成大量的諧波干擾和電磁干擾，嚴重時(shí)會(huì )造成其他設備的誤動(dòng)作;測量與控制上的誤差;變壓器和其他用電設備的發(fā)熱及絕緣老化;設備運行噪聲明顯等實(shí)際問(wèn)題。因此，所選用的大功率變頻器必須嚴格滿(mǎn)足工業(yè)場(chǎng)合下EMC電磁兼容性的要求，將諧波和電磁干擾控制在一定范圍內，以確保整個(gè)系統的安全可靠地運行。

　　PE公司的SD700系列變頻器采用了內置的交流進(jìn)線(xiàn)電抗器，內置的EMC濾波器，內置的dV/dt輸出濾波器，全面有效地抑制了諧波干擾和電磁輻射的影響，完全符合EN61800-3標準中工業(yè)場(chǎng)合（第二類(lèi)環(huán)境）的EMC要求。變頻器柜體采用帶絕緣的屏蔽層和2mm厚的鍍鋅無(wú)鉛鋼板。下圖所示為本系統所選用的PE公司690V，630KW變頻器的內部拓撲結構：

　　2.效率優(yōu)化和節能運行

　　風(fēng)機類(lèi)的電機容量一般是按照最大需求量考慮，設計時(shí)留有的余量較大，有時(shí)侯實(shí)際的負載往往比較輕，而傳統的變頻器在調速過(guò)程中總是保持磁通量恒定，這樣在負荷比較低的時(shí)候，變頻器和電機的效率會(huì )很低。PE公司的SD700系列變頻器對這類(lèi)應用場(chǎng)合設有一個(gè)非常有效的功能，即磁通量?jì)?yōu)化功能。在優(yōu)化模式下，當低負荷運行期間，磁通量等級將自適應調整，這時(shí)電機噪聲和功率損耗都會(huì )降低，可以實(shí)現節省電能，提高經(jīng)濟效益的目標。

　　3.高起動(dòng)轉矩

　　大功率的風(fēng)機泵類(lèi)負載具有靜態(tài)慣量大、起動(dòng)轉矩要求高的特點(diǎn)，PE公司的SD700系列變頻器的最大起動(dòng)轉矩為額定轉矩的200%，有效地解決了大起動(dòng)轉矩的問(wèn)題，在V/F控制方式下可以實(shí)現即快又平穩的起動(dòng)過(guò)程。

　　4.質(zhì)保期長(cháng)，維護快速簡(jiǎn)單

　　鍋爐燃煤集中供熱關(guān)系到冬季里居民的生活，因此工程驗收后在供暖期里能夠提供及時(shí)有效的服務(wù)是必需的。PE公司為變頻器產(chǎn)品提供了3年質(zhì)保，基本上滿(mǎn)足了兩個(gè)采暖期的售后服務(wù)要求，這樣對今后的運行提供了可靠的質(zhì)量保障。而且， SD700系列變頻器全功率段采用的都是同一種控制板，電源板和IGBT驅動(dòng)板;獨特的“同平面存取”的結構設計，能夠實(shí)現簡(jiǎn)單快速的維護與更換。

　　四.結束語(yǔ)

　　經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試運轉，整個(gè)鍋爐燃煤系統運轉良好，爐排和給煤機調速起停平穩;鼓風(fēng)機，引風(fēng)機調速響應快，爐膛壓力和溫度控制穩定;循環(huán)泵和補水泵的運行保證了進(jìn)出水口的壓差恒定，其他儀器儀表信號監控與顯示正常，同時(shí)，由于PE公司變頻器產(chǎn)品具有較長(cháng)的質(zhì)保期和及時(shí)有效的售后服務(wù)，這樣為將來(lái)的供暖做好了充分的準備。