摘要：本文介紹了英威騰高壓變頻器在中國石化儀征化纖股份有限公司熱電廠給水泵和引風機上的應用，經實際運行分析，變頻改造不僅獲得了很好的經濟效益，而且對工藝有很大的改善。
關鍵詞：高壓變頻器 熱電 水泵 風機
Abstract：This paper introduces application of INVT high-voltage inverter on pump and fan in Sinopec Yizhen chemical fibre company thermal center. The analysis of the actual operation shows that frequency transformation was not only a goodeconomic benefits, but also technology has greatly improved.
Key words：High-voltage inverter Thermal Pump Fan
1引言
中國石化儀征化纖股份有限公司是目前我國最大的現代化化纖和化纖原料生產基地，集團是世界第四大聚酯生產商。儀化熱電生產中心作為儀化公司的主要動力生產廠，擔負著向廠區生產裝置供電、供汽、供熱的任務。
目前，熱電廠總計裝有6臺25MW燃煤發電機組，有4臺高壓給水泵通過共用母管向鍋爐給水，同時每臺機組均裝有2臺高壓引風機和2臺高壓送風機。風機和水泵都采用定速驅動，這種定速驅動的風機采用入口風門、水泵采用出口閥門調節流量，由于工程設計裕量偏大，這樣的調節方式似乎僅僅改變了通道的流通阻力，而驅動源的輸出功率沒有改變，因此節流損失嚴重，造成極大的能源浪費。
為了提高生產工藝，完成節能減排目標，熱電中心決定加快對其發電機組實施改造的步伐，選用英威騰CHH100高壓變頻器對其熱電機組4#給水泵、1#~6#引風機實施變頻改造實施改造，設備自投運以來，運行穩定可靠，節能效果明顯。
2系統改造方案可行性分析
（1）現場采集數據：
通過實地考察，并與儀化設備處員工多次充分交流、交換意見，本著投資效益最大化原則，決定對其4#給水泵、1#-~6#引風機實施變頻改造。現場采集給水泵、引風機的驅動電機參數如表1和表2所示
表1 給水泵電機參數
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電機型號 |
YK2240-2/1060 |
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額定功率 |
2240 kW |
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額定電壓 |
6 kV |
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額定電流 |
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功率因數 |
0.84 |
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實際運行電流 |
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表2 引風機電機參數
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電機型號 |
YKK450-8 |
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額定功率 |
250 kW |
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額定電壓 |
6 kV |
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額定電流 |
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功率因數 |
0.83 |
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實際運行電流 |
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（2）節電原理分析
風機和水泵的壓力和流量關系如圖1所示，在正常工況下，負載工作在A點，此時管網的流量、壓力分別為Q1、H1；如果電機仍然按n1速度定速運行，用閥門將流量調節為Q2時，由于閥門的截流作用，管網的阻力特性發生了變化，阻力隨之增大，負載工作點轉移到B點，壓力將上升到H3。在A、B兩點，負載功率分別為PA=H1×Q1，PB=H3×Q2，雖然Q2<Q1，但由于H3>H1，從圖1中可以看出，實際減少的功率有限。
如果不采用閥門調節，而通過改變電機轉速來減小流量，這時管網特性曲線保持不變，但負載將按速度n2運行，負載的工作特性曲線發生改變，工作點變為C點，此時流量仍然為Q2，但壓力僅為H2，負載功率PC= H2×Q2，功率與A、B兩點相比均顯著減少。
相比B、C兩個工作點，電機減少的軸功率△P=PB-PC=（H3-H2）×Q2
圖1 風機和水泵的壓力和流量關系
圖中，紅色曲線為水泵、風機負載分別按轉速n1、n2工作時的特性曲線。綠色曲線為系統在不同流量需求下的管網阻力特性曲線。
在負載管網阻力特性不發生改變的情況下，離心式水泵、風機的流量Q 、壓力H 、軸功率P和轉速之間滿足如下關系：
Q∝n H∝n2 P∝n3
因此，通過高壓變頻器調節電機運行頻率、降低電機轉速對儀化熱電中心的高壓給水泵、引風機進行改造，方案是可行的；根據目前采集的負載電機的運行工況分析，通過實施變頻改造，設備有著良好的節電空間與經濟效益。
3系統方案與配置
根據現場的設備參數及工藝要求，結合我司高壓變頻器在其它工程中的應用案例，為其配置了1臺6kV/2240kW、6臺6kV/280kW的CHH100系列高壓變頻器，均采用一拖一手動旁路方式，系統方案電氣圖如圖2所示。變頻器主要技術參數如表3所示。
圖2 系統方案電氣圖
表3 變頻器主要技術參數
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序號 |
項目 |
參數1 |
參數2 |
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1 |
變頻器型號 |
CHH100-2240-6 |
CHH100-280-6 |
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2 |
額定容量 |
2700 kVA |
350 kVA |
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3 |
額定電壓 |
6 kV |
6 kV |
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5 |
額定電流 |
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6 |
可配電機 |
2240 kW |
280 kW |
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7 |
旁路方式 |
一拖一手動旁路 |
一拖一手動旁路 |
4節能效益分析
4.1給水泵節能量計算
給水泵實施改造前后運行數據如表4所示，根據該運行數據可得，改造前，給水泵軸功率為
改造后給水泵軸功率為
節能比例為
經過兩周時間的實測，系統綜合節能率超過28%，達到預期的改造目標。該套設備平均每年運行320天以上，每天以24小時計算，電費以0.4元/度計算，年節約費用高達
320×24×（1952.4-1405.2）×0.4 = 168.1 萬元
表4 給水泵實施改造前后數據對比
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參數 |
改造前 |
改造后 |
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輸入電壓 |
6.1kV |
6.1kV |
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額定電流 |
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實際運行電流 |
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功率因素 |
0.84 |
0.95 |
4.2引風機節能量計算
引風機實施改造前后運行數據如表5所示，根據該運行數據可得，改造前，引風機軸功率為
改造后引風機軸功率為
節能比例為
經過兩周時間的實測，系統綜合節能率超過15%，達到預期的改造目標。該套設備平均每年運行300天以上，每天以24小時計算，電費以0.4元/度計算，6臺設備年節約電費達
300×24×(258.5-219.5)×0.4×6 = 67.38萬元
表5 引風機實施改造前后數據對比
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參數 |
改造前 |
改造后 |
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輸入電壓 |
5.8kV |
5.8kV |
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額定電流 |
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實際運行電流 |
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功率因素 |
0.83 |
0.95 |
5結束語
通過對燃煤發電機組關鍵耗能設備的變頻改造，每年可以給儀化帶來235萬元以上的節能收益，1年時間即可收回所有投資成本；采用變頻調速后，不僅僅節能經濟效益顯著，而且通過變頻技術降低電機轉速，減輕了生產現場的電機震動系數并有效降低電機、風機、水泵等負載的生產噪音；電機、風機、水泵轉速降低，軸承、軸瓦、閥門等輔助設備的磨損大大減輕，降低了設備運行與維護費用，且延長了設備維護周期；原工頻驅動時，滿載功率因數為0.84左右，采用變頻調速系統后，電源側功率因數可提高到平均0.95以上，無需額外的無功補償裝置；起動電流遠遠小于工頻起動電流，減少對電機和電網的沖擊，延長了電機的檢修周期和使用壽命，同時有效避免了沖擊負荷對電網的不利影響。
關于英威騰：
英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領先、受人尊敬的電氣傳動、工業控制、新能源領域產品與服務供應商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業，總部員工1100多人，國內、外辦事處30余個，控股子公司9家，業務涉及電氣傳動、工業自動化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領域。在基礎業務變頻器領域，英威騰占據國內領先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業專用豐富的產品系列，產品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機床、礦山等行業廣泛應用，產品銷售遍布全球60多個國家和地區。
更多詳情，請訪問深圳市英威騰電氣股份有限 公司官網www.invt.com.cn
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