仟亿达节能热电厂电机变频改造技术应用效果—

     北京仟亿达科技有限公司简称仟亿达，是以节能减排、新能源利用、能源循环利用技术为基础，集设计、研发、安装与工程总承包为一体的高新技术企业。专业做余热发电项目、高低压变频器节能改造、永磁调速节能改造、高效电机节能改造、电机拖动节能改造、烟气回收、余热余压回收等节能产品技术及运营管理。
1仟亿达节能热电厂电机变频改造中心换热站及外网控制

     锅炉系统中主要包括系统恒压补水、系统热水(载体)循环、系统燃烧控制与炉膛压力控制，在热电联产中，它所产生过热蒸汽可以直接输出，也可经过汽水交换后输出热水，蒸汽或热水的热能经过管网中的各个换热站提供给各个热用户。

2仟亿达节能控制引风机的高压变频

热电厂电机变频改造是一种串联叠加性高压变频器，即采用多台单相三电平逆变器串联连接，输出可变频变压的高压交流电。按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式：

其中：P 为电机极对数;f 为电机运行频率;s 为滑差)。从式中看出，电机的同步转速 n0正比于电机的运行频率(n0=60f/p)，由于滑差 s 一般情况下比较小(0~0.05)，电机的实际转速 n 约等于电机的同步转速 n0，所以调节了电机的供电频率 f，就能改变电机的实际转速。电机的滑差 s 和负载有关，负载越大则滑差增加，所以电机的实际转速还会随负载的增加而略有下降。

仟亿达节能热电厂电机变频改造本身由变压器柜、功率柜、控制柜三部分组成。三相高压电经高压开关柜进入，经输入降压、移相给功率单元柜内的功率单元供电，功率单元分为三组，一组为一相，每相的功率单元的输出首尾相串。主控制柜中的控制单元通过光纤时对功率柜中的每一功率单元进行整流、逆变控制与检测，这样根据实际需要通过操作界面进行频率的给定，控制单元把控制信息发送到功率单元进行相应的整流、逆变调整，输出满足负荷需求的电压等级。

输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组;这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近 1。另外，由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，类似常规热电厂电机变频改造。

输出侧由每个单元的 U、V 输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的 PWM波形进行重组，可得到阶梯 PWM 波形。这种波形正弦度好，dv/dt 小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造;同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶片的机械应力。

3 仟亿达节能外网循环泵的控制

热电厂电机变频改造保证供热系统内的压力恒定是供热系统正常运行的基本前提条件。供热系统的管网通常是封闭的管道系统，从理论上讲，水的消耗量很少。然而在实际中难以避免的“跑、冒、滴、漏”和人为的失水，必然影响系统压力的稳定。另外系统内水流的温度高低也影响着压力的变化。而要系统供热稳定，则必须保证系统的最高点处于满水状态，同时压力也不能超过系统的承受能力。要做到这一点，需要在系统的回水管道上确定一个恒压点，在系统循环的过程中，保持一个稳定的压力数值，使循环泵的流量、扬程限定在一定的范围内，实现流量、扬程自动调节，对于锅炉系统在一定的程度上也可以避免超温和超压。采用热电厂电机变频改造的补水泵对系统定压，可以平滑地调节补水泵的转速，及时地调补水量，保证系统内水体积的稳定。其方法是用压力传感器将取自系统恒压点的压力信号转变成(4~20)mA 电流信号，输送到压力调节器，调节器将其与预先设定的压力值进行比较后，发出频率指令给变频器，变频器则自动调整水泵电机的转速，进而调节补水量，由于液体不可压缩的特性，对液体的压力控制响应速度快，很容易使恒压点的压力维持在设定值。

供热系统中，水是热能的载体，热能的输送是依靠水的流动完成的。仟亿达节能水的温度越高，单位水的热含量也越高，水的流量越大，输送的热能越大。为了整体热网的热量平衡采用热电厂电机变频改造调节循环泵的流量，则可以在系统压力稳定的条件下，对流量进行调节保证供热系统的安全运行。首先依照目前推荐使用“低出水温度，小出回温差”原则与运行调节公式，根据环境气温温度的变化来调节系统的出水温度。同时根据出回水温差来调节循环泵的转速，从而通过调节系统的流量达到间接调节温度的目的。具体做法是利用温度传感器将取样点温度的变化量，转换成相应的电压值或电流值后输送到调节器，调节器将其与预先设定的温度值进行比较后，发出频率指令给变频器，仟亿达节能热电厂电机变频改造则自动调整水泵电机的转速。
通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属变转矩负载，其转速n 与流量q，压力p 以及轴功率P具有如下关系：流量与转速和频率成正比、压力与转速的平方成正比、轴功率与转速的立方成正比。

Q1/Q2 = n1/n2=f1/f2

H1/H2 = (n1/n2)2

P1/P2 = (n1/n2)3

2、仟亿达节能电动机变频改造调速节能的背景

采用电动机变频改造是节能降耗的重要途径。水泵、风机等恒转矩负载在没有调速情况下，要求改变流量时，只能通过机械调整阀门开启角度，虽然流量下降了，但泵或风机的出口压力升高，功率下降并不明显，近似成为恒功率负载，造成电源利用率极低(用于克服调节装置的阻力)。当使用电动机变频改造时，如果流量要求减小，就可以通过降低泵或风机的转速，即可满足要求。而泵或风机的功率与转速的立方成正比，随着转速的降低，功率会快速下降。

仟亿达节能电动机变频改造前大部分风机、泵类负载设计时留有较大的裕度，有一部分设备为考虑扩产需要，容量选大后阀门常年未全开;另一部分设备要根据生产情况随时调节阀门来控制流量;还有一部分设备生产过程不断的变动中有降速的条件而电机未做调节，上述设备电耗长期维持在一个较高水平上，浪费严重。

在实际的生产领域中，为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，电动机变频改造可降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。

由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。这就是变频器电机控制对于电机容量预留和生产负荷阶段调整的节能原理。

电动机变频改造后，还能提高其所控电机系统的功率因数，减少配电系统的网损。

因此，仟亿达节能采用可靠的高、低压变频节能技术及产品对工厂现有生产领域相关电机系统进行以变频器为主要节能手段的技术改造，通过对前述各类高低压电动机驱动的风机、水泵、空气压缩机等负载进行电动机变频改造，从而实现节能减排及确保电机变频节能改造项目的投资达到预期的经济性。

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