凝結(jié)水泵變頻改造可行性報(bào)告

1、華能大連電廠凝結(jié)水泵變頻改造項(xiàng)目可行性研究報(bào)告凝結(jié)水泵變頻改造項(xiàng)目可行性報(bào)告華能大連電廠2008年6月12日目 錄一、系統(tǒng)概況2二、凝結(jié)水系統(tǒng)分析2三、高壓變頻系統(tǒng)方案14四、冷卻系統(tǒng)方案29五、設(shè)備安裝施工方案31六、結(jié)論34#1、#4機(jī)組凝結(jié)水泵變頻改造項(xiàng)目可行性報(bào)告一、系統(tǒng)概況華能大連電廠機(jī)組為4350MW發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組汽機(jī)配套三臺(tái)凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)，單臺(tái)功率一期為310KW、二期為448KW，運(yùn)行方式為兩臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用，切換方式為手動(dòng)切換，壓力低時(shí)聯(lián)動(dòng)。正常情況下，系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷高低，控制主凝結(jié)水調(diào)整門(mén)的開(kāi)度，調(diào)節(jié)凝結(jié)水流量，從而達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的目的。在這種調(diào)節(jié)方式下，系統(tǒng)主要存在以下

2、幾個(gè)問(wèn)題： 采用凝結(jié)水泵定速運(yùn)行，閥門(mén)調(diào)整節(jié)流損失大、出口壓力高、管損嚴(yán)重、系統(tǒng)效率低，造成能源的浪費(fèi)。 當(dāng)流量降低閥位開(kāi)度減小時(shí)，調(diào)整閥前后壓差增加工作安全特性變壞，壓力損失嚴(yán)重，造成能耗增加。 長(zhǎng)期低閥門(mén)開(kāi)度，加速閥體自身磨損，導(dǎo)致閥門(mén)控制特性變差。 管網(wǎng)壓力過(guò)高威脅系統(tǒng)設(shè)備密封性能，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致閥門(mén)泄漏，不能關(guān)嚴(yán)等情況發(fā)生。 設(shè)備使用壽命短、日常維護(hù)量大，維修成本高，造成各種資源的極大浪費(fèi)。二、凝結(jié)水系統(tǒng)分析1、工藝系統(tǒng)的要求及特性變化華能大連電廠機(jī)組為4350MW。每臺(tái)機(jī)組配置有三臺(tái)凝結(jié)水泵，兩用一備，定速運(yùn)行，高負(fù)荷情況下，主凝結(jié)水調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度在50%左右。低負(fù)荷時(shí)調(diào)整門(mén)開(kāi)度更低。定速運(yùn)

3、行時(shí)節(jié)流調(diào)節(jié)原理圖如下： 凝結(jié)水泵供水時(shí)，其揚(yáng)程(見(jiàn)上圖)。管道阻力b1b2e1e2凝結(jié)水自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度(節(jié)流損失bb1ee1)決定的。運(yùn)行中管網(wǎng)壓力基本不變、流量隨機(jī)組負(fù)荷變化。影響阻力特性的主要調(diào)節(jié)因素是凝結(jié)水調(diào)門(mén)開(kāi)度。凝結(jié)水泵運(yùn)行工作點(diǎn)是由凝結(jié)水泵特性曲線與管道阻力特性曲線的交點(diǎn)決定的。凝結(jié)水泵工頻定速運(yùn)行工作點(diǎn)(a,b,c,d,e)是隨鍋爐凝結(jié)水調(diào)門(mén)開(kāi)度變化的。負(fù)荷增大時(shí)凝結(jié)水自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)大，阻力減小，流量增加，泵口壓力下降;負(fù)荷減少時(shí)凝結(jié)水自動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)小，阻力增加，泵口壓力升高。這就是節(jié)流調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。其大量電能消耗在調(diào)節(jié)閥的節(jié)流上。bb1，cc1，dd1，ee1為調(diào)節(jié)閥不同開(kāi)度節(jié)流(

4、壓頭)損失。 凝結(jié)水泵最經(jīng)濟(jì)的工作點(diǎn),應(yīng)該是供水流量達(dá)到需求目標(biāo)的情況下，泵口壓力達(dá)到管網(wǎng)壓力的最小需求值。這在工頻定速方式下是難于做到的。2、凝結(jié)水變頻系統(tǒng)方案（推薦方案）針對(duì)該項(xiàng)目的實(shí)際情況和系統(tǒng)對(duì)安全性能的要求，現(xiàn)對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)制定一套完整的解決方案，以期將動(dòng)力、控制部分進(jìn)行整體闡述和分析，結(jié)合凝結(jié)水的特點(diǎn)，具體方案如下：A、 動(dòng)力系統(tǒng)方案1）一次動(dòng)力系統(tǒng)方案由于凝結(jié)泵屬兩用一備運(yùn)行方式，因此采用一拖一方案可以提高變頻設(shè)備的可靠性，保證系統(tǒng)具有良好的節(jié)能效果。另一方面，凝結(jié)泵具有定期設(shè)備輪換的制度，為降低系統(tǒng)操作的難度，系統(tǒng)采用高壓開(kāi)關(guān)等自動(dòng)切換裝置，從而，使得系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、安全可靠。具體

5、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如下圖所示。系統(tǒng)主電氣原理如上圖所示，其中QF表示高壓開(kāi)關(guān)、QS表示隔離開(kāi)關(guān)、TF表示高壓變頻器、M表示凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)；QF為現(xiàn)場(chǎng)原有設(shè)備，QS12和QS13之間、QS22和QS23之間均存在機(jī)械互鎖關(guān)系，防止變頻器輸出與6kV電源側(cè)短路。正常運(yùn)行時(shí)，斷開(kāi)QS13、閉合QS12、QS11隔離開(kāi)關(guān)，#1凝結(jié)泵處于變頻運(yùn)行狀態(tài)；斷開(kāi)QS23、閉合QS22、QS21隔離開(kāi)關(guān)，#2凝結(jié)泵機(jī)處于變頻運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中1變頻器（2變頻器）故障時(shí)，系統(tǒng)聯(lián)跳1（2）變頻器上口的高壓開(kāi)關(guān)QF1（QF2）。對(duì)一臺(tái)凝結(jié)泵故障進(jìn)行設(shè)備檢查，確認(rèn)故障原因在變頻器本身，泵、電動(dòng)機(jī)、高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備正常時(shí)，

6、該系統(tǒng)可斷開(kāi)QS12、QS11，閉合QS13；或者斷開(kāi)QS22、QS21，閉合QS23立即恢復(fù)凝結(jié)泵原有工頻運(yùn)行方式。從而，在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)凝結(jié)泵系統(tǒng)的帶負(fù)荷能力，最大限度的保證生產(chǎn)的延續(xù)性。經(jīng)改造后的凝結(jié)水控制系統(tǒng)主要體現(xiàn)出以下特點(diǎn)：（1）效率高，能耗低，節(jié)能效益顯著，性能價(jià)格比高。（2）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、電流小，機(jī)械特性好，避免泵汽蝕現(xiàn)象。（3）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)線性度好，自動(dòng)投入率高。（4）系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便、安全可靠。（5）采用移相干式隔離變壓器進(jìn)行輸入側(cè)隔離，多重化脈沖整流，系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的諧波污染小、功率因數(shù)高。（6）具有極強(qiáng)的自診斷和保護(hù)功能，能夠?qū)Χ搪?、過(guò)熱、過(guò)電流、過(guò)電壓、

7、欠電壓、缺相等故障進(jìn)行快速有效的診斷和保護(hù)。（7）系統(tǒng)內(nèi)部采用單旁路技術(shù)，降低降低故障停機(jī)時(shí)間，提高單元故障下的帶負(fù)荷能力。（8）具備完整的高壓開(kāi)關(guān)、接地之間電氣和邏輯雙重互鎖及閉鎖功能，有效防止工/變頻側(cè)輸出短路或接地等嚴(yán)重事故。（9）采用完整的工變頻控制系統(tǒng)解決方案，從電氣控制和除氧器、凝結(jié)水調(diào)節(jié)等多個(gè)層面確保機(jī)爐系統(tǒng)安全和生產(chǎn)效能。2）二次綜合保護(hù)為提高系統(tǒng)的安全性能，在動(dòng)力系統(tǒng)的二次回路設(shè)計(jì)中，在變頻器自身已有保護(hù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)變頻器的輸入側(cè)變壓器提供專業(yè)的網(wǎng)側(cè)保護(hù)措施。在變頻器至電動(dòng)機(jī)的變頻連接回路中安裝電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置，以此為HCU提供故障點(diǎn)位置的判別依據(jù)。確認(rèn)故障是在變頻器的內(nèi)

8、部出現(xiàn)故障還是電動(dòng)機(jī)側(cè)出現(xiàn)的故障，從而，實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行情況下的故障處理功能。同時(shí)，大大提高系統(tǒng)對(duì)設(shè)備保護(hù)的安全級(jí)別。、二次綜保配置方案針對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)推薦方案，二次綜合保護(hù)裝置的配置圖如下：動(dòng)力系統(tǒng)方案綜保配置圖、綜合保護(hù)裝置的特點(diǎn)在該項(xiàng)目中所需配置的綜合保護(hù)裝置具體技術(shù)特點(diǎn)分別如下:變壓器綜合繼電保護(hù)器特點(diǎn) 定時(shí)限或反時(shí)限特性的過(guò)電流保護(hù) 定時(shí)限或瞬時(shí)特性的限時(shí)電流速斷保護(hù) 定時(shí)限，反時(shí)限或瞬時(shí)特性的零序電流 段保護(hù) 定時(shí)限或瞬時(shí)特性的零序電流段保護(hù) 定時(shí)限特性的電流不平衡保護(hù) 電纜饋線熱過(guò)負(fù)荷保護(hù) 弧光保護(hù)- 兩個(gè)用于弧光偵測(cè)的探頭（可選）- 根據(jù)背景光強(qiáng)度可自動(dòng)調(diào)節(jié)- 弧光檢測(cè)可接收來(lái)自其它繼

9、電器的偵測(cè) 信號(hào) 斷路器失靈保護(hù) 用于斷路器狀態(tài)監(jiān)視的操作次數(shù)計(jì)數(shù)器 跳閘回路監(jiān)視告警信號(hào)可與信號(hào)輸出繼電器相連 跳閘輸出自保持 四個(gè)精確的交流電流量輸入 用戶可選擇額定頻率 50/60 Hz 三個(gè)常開(kāi)重載輸出接點(diǎn) 兩個(gè)常開(kāi) / 常閉信號(hào)輸出接點(diǎn)，根據(jù)需要可 增加至五個(gè)常開(kāi) / 常閉信號(hào)輸出接點(diǎn) 按實(shí)際工況自由配置輸出接點(diǎn)功能 兩個(gè)經(jīng)電氣隔離的開(kāi)關(guān)量輸入接點(diǎn)，根據(jù) 需要可增加至五個(gè)經(jīng)電氣隔離的開(kāi)關(guān)量輸 入接點(diǎn) 故障錄波模塊- 錄波時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 80 秒- 一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部或外部信號(hào)觸發(fā)- 可記錄四個(gè)模擬量通道和多達(dá)八個(gè)可由用戶選擇的開(kāi)關(guān)量通道- 采樣率可調(diào)整 非易失性芯片- 多達(dá) 100 個(gè)帶時(shí)標(biāo)的

10、事件代碼- 整定值- 錄波數(shù)據(jù)- 最后五次帶時(shí)標(biāo)的事件錄波數(shù)據(jù)- 自動(dòng)重合閘次數(shù)和保護(hù)起動(dòng)及跳閘次數(shù)- 運(yùn)行指示信息和故障狀態(tài)可由 LED 顯示 文本顯示的 LCD 和可操作按鈕的人機(jī)界面HMI- 八個(gè)可自由定義 LED 能以 IEC 或 ANSI 任一模式顯示繼電器動(dòng)作 信息 用戶可選擇密碼保護(hù)以用于人機(jī)界面（HMI） 以一次值顯示電氣量信息 通過(guò)電腦可修改所有定值 前面板通訊方式可選擇：無(wú)線或通訊電纜 背板通訊模塊可選擇塑料光纖，組合光纖（塑料和玻璃光纖）或經(jīng) RS-485 接口的雙絞 線任一方式與系統(tǒng)通訊，支持的通訊協(xié)議有 SPA-bus，IEC 60870-5-103 或 Modbus

11、（RTU 和 ASCII 模式） 可選擇 DNP 3.0 背板通訊模塊與系統(tǒng)通訊， 接口為 RS-485 口，使用 DNP 3.0 通訊協(xié)議 用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的后備電池 電池充電監(jiān)視 對(duì)繼電器內(nèi)部電子元件和軟件運(yùn)行情況連續(xù) 自檢。 可分離的插件單元電動(dòng)機(jī)綜合繼電保護(hù)器特點(diǎn) 三相熱過(guò)負(fù)荷保護(hù) 基于熱應(yīng)力計(jì)算與速度開(kāi)關(guān)閉鎖的三相電機(jī)啟動(dòng)監(jiān)視 定時(shí)限特性和速度開(kāi)關(guān)閉鎖的三相相間過(guò)流保護(hù) 定時(shí)限特性或速斷的三相相間過(guò)流保護(hù) 定時(shí)限特性的三相低電流（失載）保護(hù) 定時(shí)限特性的無(wú)方向接地保護(hù) 反時(shí)限特性的基于負(fù)序電流的三相不平衡保護(hù) 基于負(fù)序電流的逆相序保護(hù) 累積啟動(dòng)時(shí)間計(jì)數(shù)器和禁止再啟動(dòng) 斷路器失靈保護(hù) 定時(shí)

12、限特性的溫度保護(hù) 緊急啟動(dòng) 跳閘回路監(jiān)視 可選 RTD模塊- 六個(gè)測(cè)量量輸入- 支持PTC熱敏電阻和不同類型的RTD傳感器- 三個(gè)額外的電氣隔離的開(kāi)關(guān)量輸入 四個(gè)精確的交流電流量輸入 用戶可選擇額定頻率50/60 Hz 三個(gè)常開(kāi)功率輸出接點(diǎn) 兩個(gè)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出接點(diǎn) 按實(shí)際工況自由配置輸出接點(diǎn)功能 兩個(gè)電氣隔離的開(kāi)關(guān)量輸入和三個(gè)在可選RTD模塊上的額外的開(kāi)關(guān)量輸入 故障錄波模塊-錄波時(shí)間長(zhǎng)達(dá)80秒- 一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部或開(kāi)入量信號(hào)觸發(fā)- 可記錄四個(gè)模擬量通道和多達(dá)八個(gè)可由用戶選擇的開(kāi)關(guān)量通道- 采樣率可調(diào)整 非易失性芯片- 多達(dá)100個(gè)帶時(shí)標(biāo)的事件代碼-整定值-錄波數(shù)據(jù)-最后五次帶時(shí)標(biāo)的事件錄波數(shù)據(jù)-

13、保護(hù)起動(dòng)次數(shù)- 運(yùn)行指示信息和故障狀態(tài)由LED顯示 文本顯示的LCD和可操作按鈕的人機(jī)界面HMI - 八個(gè)可自由定義LED 能以IEC或ANSI任一模式顯示動(dòng)作信息 支持多語(yǔ)言 在HMI內(nèi)用戶可選擇密碼保護(hù) 以一次值顯示電氣量信息 通過(guò)電腦可修改所有定值 前面板通訊可選擇：無(wú)線或通訊電纜 背板通訊模塊可選擇塑料光纖或RS-485接口任一方式與系統(tǒng)通訊 支持SPA總線，IEC 60870-5-103和Modbus（RTU和ASCII）通訊協(xié)議 用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的后備電池 電池充電監(jiān)視 對(duì)繼電器內(nèi)部電子元件和軟件運(yùn)行情況連續(xù)自檢。一旦出現(xiàn)內(nèi)部故障，將閉鎖所有保護(hù)和輸出接點(diǎn) 可分離的插件單元B、兩種動(dòng)力

14、系統(tǒng)方案的比較通過(guò)對(duì)原動(dòng)力系統(tǒng)方案與推薦動(dòng)力系統(tǒng)方案的分析、論證，兩方案均可以實(shí)現(xiàn)凝結(jié)泵工/變頻切換功能，但是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備數(shù)量、實(shí)施難度等方面存在差異?，F(xiàn)以表格對(duì)比的形式加以說(shuō)明：方案名稱一拖一手動(dòng)旁路一拖二自動(dòng)切換主設(shè)備隔離開(kāi)關(guān)高壓開(kāi)關(guān)操作方式手動(dòng)自動(dòng)定期倒泵無(wú)法實(shí)現(xiàn)變頻定期倒泵能夠?qū)崿F(xiàn)變頻定期倒泵設(shè)備利用率50%100%由列表數(shù)據(jù)可以看出：一拖二方案更適用于此次凝結(jié)水變頻系統(tǒng)應(yīng)用項(xiàng)目，具有安全、可靠、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)設(shè)備少、設(shè)備利用率高、投資少、大大減輕施工費(fèi)用等特點(diǎn)。完全符合凝結(jié)水系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目的實(shí)施要求。C、凝結(jié)水變頻系統(tǒng)控制解決方案1）凝結(jié)水變頻協(xié)調(diào)控制單元結(jié)構(gòu)及原理在動(dòng)力系統(tǒng)的二次

15、控制中增加變頻協(xié)調(diào)控制單元（HCU）。主要用于實(shí)現(xiàn)凝結(jié)泵變頻運(yùn)行模式的故障、綜保、狀態(tài)、故障分析、兩種運(yùn)行模式下的保護(hù)投退等控制、診斷功能。通過(guò)HCU將凝結(jié)泵的控制執(zhí)行設(shè)備整合為一體，作為一個(gè)執(zhí)行設(shè)備取代原來(lái)的高壓開(kāi)關(guān)，對(duì)于DCS而言僅是對(duì)凝結(jié)泵進(jìn)行啟停操作。由HCU實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備狀態(tài)、控制、邏輯閉鎖、保護(hù)等功能。大大減低因凝結(jié)水變頻改造導(dǎo)致的DCS端口增加，邏輯復(fù)雜化的問(wèn)題。將變頻設(shè)備與工頻設(shè)備整合在一起，使用現(xiàn)有邏輯和端口能夠確保DCS內(nèi)部的程序完整性以及系統(tǒng)聯(lián)鎖的準(zhǔn)確性，避免DCS邏輯改造漏動(dòng)、誤動(dòng)等問(wèn)題。該控制裝置與變頻器一體化設(shè)計(jì)，與現(xiàn)場(chǎng)的凝結(jié)水工/變頻自動(dòng)切換回路形成一套完整的控制系

16、統(tǒng)。工作原理是：將凝結(jié)水工/變頻自動(dòng)切換系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置作為變頻回路和工頻回路的主要檢測(cè)方式，接受變頻器上口、變頻器下口以及變頻器旁路開(kāi)關(guān)的二次檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)對(duì)不同主動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行工況參數(shù)及工作狀態(tài)的檢測(cè)，由故障點(diǎn)分析模塊根據(jù)信息來(lái)源的動(dòng)作先后、反應(yīng)速度、二次電流、電壓的幅值變化，結(jié)合變頻器自身的運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)信息，分析判斷故障點(diǎn)的真實(shí)位置。通過(guò)故障識(shí)別模塊判斷故障的安全級(jí)別和危害程度，同時(shí)顯示具體故障點(diǎn)位置和故障原因。協(xié)調(diào)控制單元在接到故障點(diǎn)分析的具體位置和安全級(jí)別報(bào)告后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和工況，決定是否采取變頻向工頻運(yùn)行方式的切換操作。如果凝結(jié)水主動(dòng)力系統(tǒng)允許由變頻向工頻運(yùn)行方式的自動(dòng)

17、切換；則根據(jù)實(shí)際負(fù)荷，計(jì)算出工頻開(kāi)關(guān)合閘操作的時(shí)機(jī)。數(shù)字量輸入、輸出接口模塊主要是接受外圍遠(yuǎn)程控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)凝結(jié)水變頻上、下口及旁路開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖保護(hù)、閉鎖邏輯和控制功能。同時(shí)將高壓開(kāi)關(guān)和外圍控制信號(hào)傳遞給協(xié)調(diào)控制模塊進(jìn)行綜合信息處理和判斷。故障診斷和自處理模塊主要是對(duì)外圍接入的開(kāi)關(guān)量、模擬量以及二次儀表的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析判斷，確定信號(hào)接口是否正常，信號(hào)輸入、輸出是否有效，是否存在錯(cuò)誤狀態(tài)等。并且根據(jù)實(shí)時(shí)的狀態(tài)信息，判斷出故障端口點(diǎn)號(hào)，并將其從邏輯處理回路中切除，通過(guò)信號(hào)替代保持信號(hào)處理的完整性。從而，大大提高系統(tǒng)邏輯處理的安全及可靠性。凝結(jié)泵變頻運(yùn)行方式分為手動(dòng)控制和除氧器水位PID調(diào)節(jié)自動(dòng)控制

18、兩種。正常情況下，凝結(jié)水母管循環(huán)門(mén)關(guān)閉，系統(tǒng)自動(dòng)強(qiáng)制凝結(jié)水母管調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度指令100，由PID自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻泵轉(zhuǎn)速維持除氧器水位。變頻泵故障跳閘時(shí)，系統(tǒng)聯(lián)起工頻備用泵，由調(diào)節(jié)門(mén)維持除氧器水位。由于變頻泵和調(diào)節(jié)門(mén)的控制特性不同，因此在系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)切換時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行PID整定參數(shù)的修正，以適應(yīng)系統(tǒng)對(duì)除氧器控制品質(zhì)的要求。另外，為改善除氧器水位、凝結(jié)器水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，提高凝結(jié)水系統(tǒng)的控制水平，在本次變頻裝置改造中自動(dòng)控制方案中使用目前該領(lǐng)域針對(duì)除氧器水位控制最新研究成果間斷式控制理論。該控制方案引入了一些先進(jìn)的控制思想（靜態(tài)不完全預(yù)估），主要思想是將變頻凝結(jié)水泵的轉(zhuǎn)速信號(hào)引入控制系統(tǒng)中

19、，與水位偏差相平衡，保證水位的相對(duì)穩(wěn)定（控制在一定的區(qū)間內(nèi)），并引入機(jī)組的主蒸汽流量信號(hào)，以提高系統(tǒng)的負(fù)荷適應(yīng)能力和補(bǔ)償變頻凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速信號(hào)引起的偏差，使系統(tǒng)只是在機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化的過(guò)程中和水位自發(fā)擾動(dòng)變化的過(guò)程中動(dòng)作，變頻凝結(jié)水泵的轉(zhuǎn)速信號(hào)與上述擾動(dòng)變化量相平衡后，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，以適應(yīng)熱力系統(tǒng)地滯后和各種不確定因素。針對(duì)高壓變頻器在凝結(jié)水系統(tǒng)中的應(yīng)用，在系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)中還考慮以下幾個(gè)方面的措施：由于凝結(jié)泵進(jìn)行變頻改造后，在系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過(guò)程中，母管壓力會(huì)隨負(fù)荷的降低而降低。為保證汽輪機(jī)低壓軸封汽減溫水用水，以及低壓旁路減溫、汽機(jī)低壓缸噴水減溫等用水，必須通過(guò)試驗(yàn)確定凝結(jié)泵最低工作壓力，保證其

20、它輔助系統(tǒng)能夠正常工作。在變頻運(yùn)行時(shí)，取消“凝結(jié)泵母管壓力低”聯(lián)起備用泵的控制邏輯；在系統(tǒng)切換至工頻泵運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)延時(shí)投入“凝結(jié)泵母管壓力低”聯(lián)鎖回路。工頻運(yùn)行時(shí)，原有除氧器水位、凝結(jié)水母管壓力等控制、調(diào)節(jié)邏輯不變。2）凝結(jié)水控制系統(tǒng)運(yùn)行工況分析由于泵類輸水系統(tǒng)的管網(wǎng)工作壓力過(guò)高，在切斷泵電動(dòng)機(jī)電源后泵體失去動(dòng)力，管網(wǎng)壓力會(huì)在泵口形成巨大的“水錘”效應(yīng)，使得泵轉(zhuǎn)速瞬時(shí)頓減，在13秒鐘時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速下降70。如果此時(shí)啟動(dòng)會(huì)引起網(wǎng)側(cè)啟動(dòng)電流超標(biāo)，合閘操作失??；并且對(duì)電動(dòng)機(jī)和凝結(jié)泵軸產(chǎn)生沖擊應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)，導(dǎo)致泵體損壞。因此，在工、變頻切換方式中避免采用同泵切換的方式進(jìn)行操作。、正常運(yùn)行方式正常運(yùn)行時(shí)，比

21、如A泵運(yùn)行在變頻調(diào)速狀態(tài)下，電源通過(guò)“6kV凝泵變頻總開(kāi)關(guān)”至變頻器，然后通過(guò)A凝泵變頻開(kāi)關(guān)”輸出至A泵電機(jī)。此時(shí)B泵“B凝泵工頻開(kāi)關(guān)”處于備用狀態(tài)。當(dāng)需要定期切換至B泵運(yùn)行時(shí)，需進(jìn)行下列順序的操作，邏輯如下。正常運(yùn)行方式a. 合“B 凝泵工頻開(kāi)關(guān)”，工頻開(kāi)啟B泵。b. 停A泵，用“A凝泵工頻開(kāi)關(guān)”開(kāi)啟A泵。c. 停B泵，用“B凝泵變頻開(kāi)關(guān)”將B泵接入變頻器，變頻控制開(kāi)啟B泵。d. 待B泵運(yùn)行正常后，停A泵備用，切換完成。B泵切換到A泵，順序相同。、一臺(tái)泵發(fā)生故障情況的運(yùn)行方式當(dāng)變頻控制的工作泵發(fā)生故障跳閘，或出力不足等故障時(shí)，另一臺(tái)泵會(huì)自動(dòng)工頻投入運(yùn)行(與原自投方式一致)。應(yīng)將發(fā)生故障的泵處

22、理好后，再按上述方式切換至變頻運(yùn)行。在此之前備用泵只能工頻運(yùn)行，不能調(diào)速，邏輯如下圖所示。事故狀況下聯(lián)鎖邏輯、當(dāng)單段廠用電失電后的運(yùn)行方式變頻器由6kV II段供電，當(dāng)變頻器帶A泵運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)生6kV I段電源失電，此時(shí)B泵因母線失電不會(huì)自啟，這樣為了不至于造成兩臺(tái)泵全停，A泵可以利用“A凝泵工頻開(kāi)關(guān)”自投，實(shí)現(xiàn)A泵繼續(xù)運(yùn)行，控制邏輯如下圖所示變頻器所在母線失電時(shí)低電壓?jiǎn)?dòng)聯(lián)鎖邏輯、當(dāng)變頻器故障，需要長(zhǎng)期退出運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行方式當(dāng)變頻器故障，短期不能恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，可以方便的將“6kV凝泵變頻開(kāi)關(guān)”、A凝泵變頻開(kāi)關(guān)”、B凝泵變頻開(kāi)關(guān)”停電，立即就可以恢復(fù)到改造前的狀態(tài)，同時(shí)變頻器可以退出維修。3）凝

23、結(jié)水泵電機(jī)變頻改造對(duì)電氣、熱控的要求凝結(jié)水泵電機(jī)變頻改造對(duì)電氣、熱控的要求：(1) 確定除氧器水位為調(diào)節(jié)對(duì)象。(2) 在DCS操作員站設(shè)計(jì)、增加軟手操，實(shí)現(xiàn)對(duì)凝泵變頻的啟、停、降速控制，顯示凝泵、變頻器的工作狀態(tài)。(3) 凝泵變頻正常工作時(shí)，控制除氧水位調(diào)門(mén)全開(kāi)，事故狀態(tài)下，調(diào)門(mén)動(dòng)作維持原設(shè)計(jì)功能。(4) 變頻器以“凝結(jié)水壓力”作為自動(dòng)切手動(dòng)條件。(5) 變頻器至兩臺(tái)凝泵電機(jī)的開(kāi)關(guān)的互鎖由電氣與熱工雙重實(shí)現(xiàn)，熱工設(shè)選擇開(kāi)關(guān)，設(shè)三套獨(dú)立聯(lián)鎖，即A/B泵工頻相互聯(lián)鎖,A變頻控故障聯(lián)鎖B工頻啟動(dòng)，B變頻制控制故障聯(lián)鎖A工頻啟動(dòng)。(6) 凝泵電機(jī)原有6kV開(kāi)關(guān)控制回路不變，保留原設(shè)計(jì)的所有功能，變頻器

24、退出運(yùn)行時(shí)，不降低凝泵電機(jī)運(yùn)行可靠性。(7) 變頻器故障聯(lián)鎖跳變頻電源開(kāi)關(guān)，6kV I段母線失電，即變頻器失電，低電壓聯(lián)鎖啟動(dòng)A工頻開(kāi)關(guān)，控制回路的邏輯由電氣實(shí)現(xiàn)。4）凝結(jié)水變頻專用協(xié)調(diào)控制單元與DCS接口每套凝結(jié)水變頻器均內(nèi)置安裝有凝結(jié)水專用協(xié)調(diào)控制單元（簡(jiǎn)稱：HCU），實(shí)現(xiàn)變頻器在凝結(jié)水系統(tǒng)中的應(yīng)用，顯著提高系統(tǒng)的安全可靠性。確保系統(tǒng)在出現(xiàn)變頻器故障時(shí)，能夠?qū)⒛Y(jié)水準(zhǔn)確平穩(wěn)的切至工頻運(yùn)行，同時(shí)控制凝結(jié)泵控制閥門(mén)最小擾動(dòng)量變化。在切換完成后恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行和控制。凝結(jié)水變頻專用協(xié)調(diào)控制單元接口清單如下（對(duì)DCS而言）序號(hào)信號(hào)定義類型端口描述備注1凝結(jié)泵啟動(dòng)指令DO原凝結(jié)泵高壓開(kāi)關(guān)合閘原有端口

25、2凝結(jié)泵停止指令DO原凝結(jié)泵高壓開(kāi)關(guān)分閘原有端口3凝結(jié)泵報(bào)警信號(hào)DI原凝結(jié)泵開(kāi)關(guān)報(bào)警信號(hào)原有端口4凝結(jié)泵跳閘信號(hào)DI原凝結(jié)泵開(kāi)關(guān)跳閘信號(hào)原有端口5凝結(jié)泵運(yùn)行狀態(tài)DI原凝結(jié)泵高壓開(kāi)關(guān)分閘狀態(tài)信號(hào)原有端口6凝結(jié)泵停止?fàn)顟B(tài)DI原凝結(jié)泵高壓開(kāi)關(guān)分閘狀態(tài)信號(hào)原有端口7凝結(jié)泵控制閥門(mén)控制信號(hào)接入AO原凝結(jié)泵控制閥門(mén)開(kāi)度控制原有端口8凝結(jié)泵控制閥門(mén)開(kāi)度信號(hào)反饋AI控制閥門(mén)開(kāi)度信號(hào)反饋原有端口高壓變頻器及高壓開(kāi)關(guān)、旁路柜等設(shè)備不再需要與DCS連接，DCS只需與凝結(jié)水變頻專用協(xié)調(diào)控制單元(HCU)連接即可。三、高壓變頻系統(tǒng)方案1、高壓變頻系統(tǒng)技術(shù)方案1）HARSVERT-A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)及特點(diǎn)利德華福

26、HARSVERT-A系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，以高可靠性、易操作、高性能為設(shè)計(jì)目標(biāo)，滿足用戶對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類機(jī)械調(diào)速節(jié)能、改善生產(chǎn)工藝的迫切需要。利德華福HARSVERT-A系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用新型IGBT功率器件，全數(shù)字化微機(jī)控制，適配各種通用三相異步電機(jī)。序號(hào)規(guī) 范參 數(shù)備 注1使用標(biāo)準(zhǔn)Q/CP BLH003-20072型式及型號(hào)HARSVERT-A06/1203供貨商及產(chǎn)地北京利德華福電氣技術(shù)有限公司4安裝地點(diǎn)室內(nèi)5技術(shù)方案多級(jí)模塊串聯(lián)，交直交、高高方式6對(duì)電動(dòng)機(jī)要求普通鼠籠式異步電機(jī)7額定輸入電壓/允許變化范圍6kV10%8系統(tǒng)輸入電壓6kV9系統(tǒng)輸出電壓06kV10系統(tǒng)輸出電流120A

27、11逆變側(cè)最高輸出電壓6kV12額定容量1250kVA13額定輸入頻率/允許變化范圍50Hz10%14對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)的敏感性-35%+15%15輸入側(cè)功率因數(shù)0.95（20%負(fù)載）16變頻器效率96%17控制方式多級(jí)正弦PWM控制18控制電源雙路220VAC/50Hz，3kVA供電19UPS型式后備式1KVA掉電可維持2030min20電網(wǎng)側(cè)變換器型式及元件30脈沖，二極管三相全橋，21電機(jī)側(cè)逆變器型式及元件IGBT 逆變橋 串連22電隔離部分是否采用光纖電纜采用安捷倫光纖連接23冷卻方式強(qiáng)迫風(fēng)冷24標(biāo)準(zhǔn)控制連接硬連接25操作鍵盤(pán)彩色嵌入式人機(jī)界面26界面語(yǔ)言簡(jiǎn)體中文27變頻裝置外形尺寸(寬深

28、高)4552mm1200mm2634mm（不含旁路柜）28變頻裝置重量6000kg29盤(pán)前維護(hù)或盤(pán)后維護(hù)前后維護(hù)30防護(hù)等級(jí)IP3131柜體顏色HARSVERT第三代標(biāo)準(zhǔn)顏色基本性能 變頻器為高高結(jié)構(gòu)，6kV直接輸出，不需輸出升壓變壓器，輸出為單元串聯(lián)移相式PWM方式； 系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)，包括輸入干式隔離變壓器，變頻器等所有部件及內(nèi)部連線，用戶只須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控制信號(hào)線即可。整套系統(tǒng)在出廠前進(jìn)行整體測(cè)試； 在20100%的負(fù)載變化情況內(nèi)達(dá)到或超過(guò)0.96的功率因數(shù)，并且電流諧波少，無(wú)須功率因數(shù)補(bǔ)償/諧波抑制裝置； 無(wú)需濾波器變頻器就可輸出正弦輸出電流和電壓波形，對(duì)電機(jī)沒(méi)

29、有特殊的要求，可以使用普通異步電機(jī)，電機(jī)不必降額使用。具有軟起動(dòng)功能，沒(méi)有電機(jī)啟動(dòng)沖擊引起的電網(wǎng)電壓下跌，可確保電機(jī)安全、長(zhǎng)期運(yùn)行； 變頻裝置輸出波形不會(huì)引起電機(jī)的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小于0.1%。可避免風(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象。變頻器有共振點(diǎn)頻率跳躍功能； 變頻裝置對(duì)輸出電纜無(wú)特殊要求，電機(jī)不會(huì)受到共模電壓和dv/dt的影響； 變頻器可在輸出不帶電機(jī)的情況下進(jìn)行空載調(diào)試，也可在沒(méi)有6kV高壓情況下用低壓電進(jìn)行空載調(diào)試； 控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機(jī)控制，有很強(qiáng)的自診斷功能，能對(duì)所發(fā)生的故障類型及故障位置提供中文指示，能在就地顯示并遠(yuǎn)方報(bào)警，便于運(yùn)行人員和檢修人員能辨別和解決所出現(xiàn)的問(wèn)題； 具有就地監(jiān)控方式和遠(yuǎn)方監(jiān)控

30、方式。在就地監(jiān)控方式下，通過(guò)變頻器上的觸摸屏顯示，可進(jìn)行就地人工啟動(dòng)、停止變頻器，可以調(diào)整轉(zhuǎn)速、頻率；就地控制窗口采用中文操作界面，功能設(shè)定、參數(shù)設(shè)定等均采用中文。賣方提供的變頻裝置支撐軟件為漢化的最新的正版軟件； 變頻器高壓主回路與控制器之間為光纖連接，具有很高的通信速率和抗干擾能力，安全性好； 轉(zhuǎn)矩特性：050Hz恒轉(zhuǎn)矩特性，額定轉(zhuǎn)矩輸出，轉(zhuǎn)矩階躍響應(yīng)200ms。50Hz以上恒功率特性，最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比下降； 輸出頻率0.5120Hz(根據(jù)電機(jī)情況可設(shè)定)； 變頻器抗地震能力為8級(jí)，振動(dòng)0.5G； 臨界速度可跳過(guò)(共2組，可任意設(shè)定)； 安裝、設(shè)定、調(diào)試簡(jiǎn)便； 功率電路模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)

31、簡(jiǎn)單； 完整的故障監(jiān)測(cè)電路、精確的故障報(bào)警保護(hù)； 自帶冷卻風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)電源與控制電源分開(kāi)取電，電源取自輸入側(cè)變壓器； 內(nèi)置PLC，易于改變控制邏輯關(guān)系，適應(yīng)多變的現(xiàn)場(chǎng)需要； 可靈活選擇現(xiàn)場(chǎng)控制/遠(yuǎn)程控制； 可接受和輸出15VDC/420mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)； 完整的通用變頻器參數(shù)設(shè)定功能； 優(yōu)異的性能/價(jià)格比； 自備UPS，可維持2030分鐘。 掉電20秒內(nèi)來(lái)電自啟動(dòng)功能 跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速再啟動(dòng)功能結(jié)構(gòu)變頻器的功率單元為模塊化設(shè)計(jì)，可以從機(jī)架上抽出，移動(dòng)和更換，所有功率單元是完全一致的，如果某一單元由于故障而不能正常工作，可以在允許設(shè)備退出的時(shí)間用備用單元將其替換。即：在變頻停機(jī)高壓切斷的情況下，拔掉故

32、障單元的J1、J2兩根光纖頭；用扳手卸下故障單元的R、S、T、U、V五根連線；拆下故障單元與軌道的固定螺絲；將故障單元輕輕拿下，按拆卸相反的順序?qū)溆脝卧b上并接好即可。更換一個(gè)單元的時(shí)間只需5分鐘。更換單元不須專用工具。逆變器側(cè)采用高開(kāi)關(guān)頻率的IGBT器件，保證良好的輸出波形。輸入側(cè)的隔離變壓器能保護(hù)電機(jī)不受共模電壓的影響。整個(gè)變頻系統(tǒng)采用強(qiáng)迫風(fēng)冷，冷卻系統(tǒng)可靠，平均無(wú)故障時(shí)間變頻裝置本身，每一套冷卻裝置拆裝方便，滿足變頻裝置的安全可靠地運(yùn)行。保護(hù)輸入變壓器帶浪涌吸收保護(hù)變壓器進(jìn)線接線端子足夠大，便于與進(jìn)線電纜連接。變壓器柜內(nèi)高壓引線導(dǎo)體能滿足發(fā)熱的允許值（65）變壓器在各分接頭位置時(shí)，能承

33、受線端突發(fā)短路的動(dòng)、熱穩(wěn)定而不產(chǎn)生任何損傷、變形及緊固件松動(dòng)。每個(gè)功率單元帶三相輸入熔斷器保護(hù)。變頻裝置還具有以下保護(hù)功能：a、 過(guò)電壓保護(hù)：檢測(cè)每個(gè)功率模塊的直流母線電壓，如果超過(guò)額定電壓的115%，則變頻器保護(hù)。b、 過(guò)電流保護(hù)：電機(jī)額定電流的200%，立即保護(hù)。c、 欠電壓保護(hù)：檢測(cè)每個(gè)功率模塊的直流母線電壓，如果低于設(shè)定的數(shù)值，則變頻器保護(hù)。此保護(hù)實(shí)際上包括了對(duì)電網(wǎng)電壓負(fù)向波動(dòng)的保護(hù)。d、 缺相保護(hù)：缺相保護(hù)設(shè)置在每個(gè)功率模塊上。當(dāng)變頻器輸入側(cè)掉相或功率模塊的保險(xiǎn)熔芯熔化時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并保護(hù)。e、 過(guò)載保護(hù)：電機(jī)額定電流的120%，每10分鐘允許1分鐘，超過(guò)則保護(hù)。此保護(hù)實(shí)際上包括

34、了對(duì)電網(wǎng)電壓正向波動(dòng)的保護(hù)。f、 過(guò)熱保護(hù)：包括兩重保護(hù)：在變頻調(diào)速系統(tǒng)柜體內(nèi)設(shè)置溫度檢測(cè)，當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)預(yù)先設(shè)置的值時(shí)，發(fā)報(bào)警信號(hào)；另外，在主要的發(fā)熱元件，即整流變壓器和電力電子功率器件上放置溫度檢測(cè)，一旦超過(guò)極限溫度（變壓器130、功率器件80），則保護(hù)。g、 光纖故障保護(hù)：當(dāng)控制器與功率模塊之間的連接光纖出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并保護(hù)。以上故障，均在中文用戶界面上指定故障確切位置，便于用戶采取對(duì)應(yīng)措施。2）高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)原理HARSVERT高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用直接“高-高”變換形式，為單元串聯(lián)多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)由多組功率模塊串聯(lián)而成，從而由各組低壓疊加而產(chǎn)生需要的高壓輸出，它對(duì)

35、電網(wǎng)諧波污染小，總的諧波畸變小于4%，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)，輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置；輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問(wèn)題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機(jī)，變頻裝置每個(gè)系統(tǒng)共有24個(gè)功率單元，每8個(gè)功率單元串連構(gòu)成一相，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖，其中(1)為高壓開(kāi)關(guān)；(2)為干式移相隔離變壓器；(3)為電動(dòng)機(jī)；(4)為功率單元；(5)為主控箱；(6)人機(jī)接口；(7)為可編程控制器；(8)為電流霍爾；(9)為電壓檢測(cè)。功率單元每個(gè)功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之

36、間及變壓器二次繞組之間相互絕緣，二次繞組采用延邊三角形接法，實(shí)現(xiàn)多重化，以達(dá)到降低輸入諧波電流的目的。每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，其電路結(jié)構(gòu)圖如下，系統(tǒng)為基本的單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，IGBT逆變橋的控制方式為PWM控制，并且有自動(dòng)單元旁路功能。功率單元內(nèi)器件承受的最高電壓為單元內(nèi)直流母線的電壓，可以直接使用低壓功率器件，器件不必串聯(lián)，不存在器件串聯(lián)引起的均壓?jiǎn)栴}，而且功率單元中采用的低壓IGBT功率模塊，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟可靠，器件工作在低壓狀態(tài)，不易發(fā)生故障。單元旁路功能：當(dāng)某個(gè)功率模塊發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)旁路運(yùn)行，變頻裝置不停機(jī)，但需降額使用，即在每個(gè)功率單元輸出端

37、之間并聯(lián)旁路電路，當(dāng)功率單元故障時(shí)，封鎖該功率單元IGBT的觸發(fā)信號(hào)，然后讓旁路SCR導(dǎo)通，保證電機(jī)電流能通過(guò)，仍形成通路。這樣能維持生產(chǎn)要求，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。變壓器柜主要包括為功率單元供電的移相變壓器，還有輸入側(cè)的電壓、電流檢測(cè)器件電壓互感器和電流互感器，以及溫度檢測(cè)器件溫控器。詳細(xì)原理見(jiàn)下圖：功率柜柜內(nèi)主要對(duì)功率單元進(jìn)行組合，通過(guò)每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法凝結(jié)電機(jī)供電，通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，得到非常好的PWM波形，dv/dt小，可減少對(duì)電纜和電機(jī)的絕緣損壞，無(wú)須輸出濾波器就可以輸出電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng)，電機(jī)不需要降額使用，可直接用于舊設(shè)備的改造；同時(shí)，電

38、機(jī)的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng)，減小了軸承和葉輪的機(jī)械應(yīng)力。柜內(nèi)還附帶輸出電流和電壓檢測(cè)功能，詳見(jiàn)下圖：轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的定量分析如下圖：風(fēng)機(jī)變頻器上所配冷卻風(fēng)機(jī)：變壓器柜配置11臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)（其中柜頂上配置了5臺(tái)德國(guó)進(jìn)口EBM的風(fēng)機(jī)，其他6臺(tái)放置在干式變壓器繞組底部），在變壓器送電后自動(dòng)運(yùn)行。柜體上還設(shè)置了溫度顯示系統(tǒng)。功率柜根據(jù)功率大小配置9臺(tái)具有世界領(lǐng)先技術(shù)，德國(guó)進(jìn)口EBM后向離心式冷卻風(fēng)機(jī)。如需將熱量直接排至室外，可增設(shè)風(fēng)道。風(fēng)機(jī)功率：440W/臺(tái)，總的通風(fēng)量：46200m3/h。標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)配置如下圖所示：控制柜控制器精心設(shè)計(jì)的算法可以保證電機(jī)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行性能。彩色嵌入式人機(jī)界面

39、提供友好的全中文WIN CE監(jiān)控和操作界面，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制?？刂破鬟€包括一臺(tái)內(nèi)置的PLC，用于柜體內(nèi)開(kāi)關(guān)信號(hào)的邏輯處理，以及與現(xiàn)場(chǎng)各種操作信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)(包括DCS/RS485/Profibus/Modbus/以太網(wǎng)等)的協(xié)調(diào)，并且可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)展控制開(kāi)關(guān)量，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性?？刂破鹘Y(jié)構(gòu)上采用VME標(biāo)準(zhǔn)箱體結(jié)構(gòu)，各控制單元板采用FPGA、CPLD等大規(guī)模集成電路和表面焊接技術(shù)，系統(tǒng)具有極高的可靠性?？刂破髋c功率單元之間采用光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能。采用溫度控制模塊可以隨時(shí)監(jiān)控高壓變頻器各個(gè)部位溫度

40、?？刂破魍ㄓ嵲砣缦聢D：控制電源控制電源接受交流220VAC10% 3kVA輸入，控制電源由用戶提供單相220V交流操作電源，具體原理見(jiàn)下圖：對(duì)外標(biāo)準(zhǔn)接口整套變頻控制裝置，包括移相變壓器、變頻器、旁路柜等所有部件及內(nèi)部連線一體化設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)只須連接高壓輸入，高壓輸出、控制電源和控制線即可。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)外接口示意圖如下：高壓變頻器對(duì)外接口的具體定義如下：1） 變頻器提供的開(kāi)關(guān)量：變頻器采用西門(mén)子S7-200系列的PLC，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字量配置為24點(diǎn)入、16點(diǎn)出，并且可以根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。其部分輸出定義為： (1) 變頻器待機(jī)狀態(tài)指示：表示變頻器已待命，具備啟動(dòng)條件。(2) 變頻器運(yùn)行狀態(tài)指示：

41、表示變頻器正在運(yùn)行。(3) 變頻器控制狀態(tài)指示：節(jié)點(diǎn)閉合表示變頻器控制權(quán)為現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程控制；節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)表示變頻器控制權(quán)為本地變頻器控制。(4) 變頻器輕故障指示：表示變頻器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。包含柜門(mén)非法打開(kāi)、變壓器超溫、控制電源掉電、凝結(jié)定信號(hào)斷線、單元旁路(過(guò)熱、欠壓、缺相、驅(qū)動(dòng)故障)等信息(5) 變頻器重故障指示：表示變頻器發(fā)生重故障，立即關(guān)斷輸出切斷高壓。包含過(guò)壓、過(guò)流、光纖故障、變壓器嚴(yán)重過(guò)熱(6) 電機(jī)在工頻旁路：表示電動(dòng)機(jī)處于工頻旁路狀態(tài)。(7) 高壓緊急分?jǐn)啵鹤冾l器出現(xiàn)重故障時(shí)，自動(dòng)分?jǐn)喔邏洪_(kāi)關(guān)，閉點(diǎn)有效。(8) 高壓合閘允許：變頻器自檢通過(guò)或系統(tǒng)處于工頻狀態(tài)，具備上高壓條件，閉點(diǎn)有效。2

42、） 變頻器提供的模擬量：變頻器可以提供2路420mA的電流源輸出，帶負(fù)載能力均為500。模擬量信號(hào)和物理量實(shí)際大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系可由用戶在調(diào)速裝置上設(shè)定，每路模擬輸出對(duì)應(yīng)的物理量可以從以下參量中選擇：輸出頻率、凝結(jié)定頻率、輸入電流、輸出電流、輸入電壓、輸出電壓、閉環(huán)凝結(jié)定值、實(shí)際反饋值。3） DCS提供凝結(jié)變頻器的開(kāi)關(guān)量：(1) 啟動(dòng)指令：干接點(diǎn)，3秒脈沖閉合時(shí)有效，變頻器開(kāi)始運(yùn)行。(2) 停機(jī)指令：干接點(diǎn)，3秒脈沖閉合時(shí)有效，變頻器正常停機(jī)。(3) 緊急停機(jī)指令：干接點(diǎn)，閉合保持有效，變頻器緊急停機(jī)。(4) 高壓電源就緒信號(hào)：高壓開(kāi)關(guān)處于分?jǐn)鄷r(shí)，輔助節(jié)點(diǎn)閉合；作為變頻器的運(yùn)行條件之一。4） DC

43、S提供凝結(jié)的變頻器模擬量：變頻器采用西門(mén)子S7-200系列的PLC模擬量擴(kuò)展模塊EM235滿足上述要求，此模塊可提供4路420mA電流源或15VDC電壓源的輸入，其輸入可根據(jù)用戶不同的要求進(jìn)行定義，滿足用戶多方面的需求，可定義為凝結(jié)定頻率、凝結(jié)定轉(zhuǎn)速、壓力反饋等。監(jiān)控界面彩色嵌入式人機(jī)界面是一種基于WINDOWS CE 平臺(tái)的一體化人機(jī)界面，它的操作權(quán)限分級(jí)且能保證設(shè)備的可靠運(yùn)行，它提供友好的全中文操作界面。彩色嵌入式人機(jī)界面可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制，并且用戶可以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定現(xiàn)實(shí)參數(shù)及控制邏輯，它的本機(jī)啟動(dòng)界面和本機(jī)控制界面見(jiàn)下：本機(jī)啟動(dòng)界面本機(jī)控制界面2、變頻調(diào)速系統(tǒng)保證可靠性的措施和質(zhì)量控

44、制手段1）HARSVERT-A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)：元器件級(jí)采取了以下主要措施，以確保元器件級(jí)的高可靠性，在完成相同功能的元器件之中，盡可能選擇MTBF時(shí)間長(zhǎng)的元器件。例如，針型連接器可靠性比金手指（邊緣）連接器的可靠性要高得多，因此采用針型連接器來(lái)連接底板和各模板，保證連接的高可靠性。盡量選用高集成度的大規(guī)模集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)分立元器件的功能。減少元器件的數(shù)量，為此大量使用了CPLD和FPGA在設(shè)計(jì)電路中。為提高系統(tǒng)的溫度適應(yīng)能力，降低功耗，盡量采用低功耗的CMOS元器件，這樣既降低了整體的功耗，提高了系統(tǒng)抗惡劣環(huán)境的能力。選用各種電阻、電容器及集成電路、隔離器件時(shí)，對(duì)其耐壓能力留有

45、較大的余量，對(duì)集成電路的拉電流、灌電流能力使用，也留有足夠的余量。設(shè)計(jì)措施：提高系統(tǒng)各組單元的內(nèi)在可靠性和系統(tǒng)抵抗外部故障因素的能力。(1) 上位操作計(jì)算機(jī)采用與主控計(jì)算機(jī)基本相同的軟硬件配置，當(dāng)主控計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可以在不停機(jī)的狀態(tài)下，迅速替換，保證系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行。(2) 控制系統(tǒng)由主控單元、PLC(西門(mén)子S7-200)、主控計(jì)算機(jī)組成，在主控計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)不停機(jī)，確保生產(chǎn)的進(jìn)行。(3) 為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，所有的功率模塊與主控單元之間通過(guò)光纖通訊，低壓和高壓部分完全可靠隔離，所有I/O板全部采用了隔離措施，將通道上竄入的干擾源拒絕在系統(tǒng)之外。(4) 控制器結(jié)構(gòu)上采用VME

46、標(biāo)準(zhǔn)箱體結(jié)構(gòu)，各控制單元板采用FPGA、CPLD等大規(guī)模集成電路和表面焊接技術(shù)，系統(tǒng)具有極高的可靠性。(5) 電源系統(tǒng)完全采用開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，各部分功能單元采用獨(dú)立的供電措施，保證在某一部分發(fā)生故障時(shí)，其他部分仍能可靠運(yùn)行。(6) 輸入干式變壓器免維護(hù)，可靠性高；(7) 多級(jí)模塊串聯(lián)，器件工作在低壓狀態(tài)，便于采用成熟技術(shù)，不易發(fā)生故障；軟件可靠性措施：整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程按正向設(shè)計(jì)進(jìn)行，底層實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)為自行設(shè)計(jì)和編寫(xiě)，確保整個(gè)系統(tǒng)中沒(méi)有不清楚的部分，資源分配留出很大裕度。整個(gè)系統(tǒng)的組成軟件經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試，窮盡各種故障可能，確保系統(tǒng)不死機(jī)，不出故障。對(duì)所有接口關(guān)系嚴(yán)格定義，且均設(shè)立非法進(jìn)入和退出處理措

47、施。2）HARSVERT-A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性制造：(1) 大批量的生產(chǎn)保證了生產(chǎn)所用的元器件可以從外國(guó)廠家或大的貿(mào)易代理商直接定貨，在器件采購(gòu)管理上以及進(jìn)口渠道上，保證器件的質(zhì)量。(2) 大批量的生產(chǎn)保證了所有的板級(jí)產(chǎn)品（每批次上百片）可以采用先進(jìn)的機(jī)器焊接技術(shù)來(lái)生產(chǎn)。(3) 大批量的生產(chǎn)可以對(duì)每個(gè)批次的板級(jí)產(chǎn)品很容易進(jìn)行老化測(cè)試。HARSVERT-A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的所有電路板以及功率模塊單元在生產(chǎn)后全部要進(jìn)行高低溫循環(huán)試驗(yàn)、加電老化72小時(shí)以上，以淘汰不合格品。(4) 利德華福的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CP BLH003-2004作為高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的通用技術(shù)條件，要求每個(gè)系統(tǒng)出廠前不僅要經(jīng)過(guò)

48、多達(dá)幾十項(xiàng)嚴(yán)格的生產(chǎn)測(cè)試，而且還要在廠內(nèi)帶載運(yùn)行48小時(shí)，然后還要經(jīng)過(guò)品質(zhì)管理部門(mén)的全面檢驗(yàn)才能出廠。(5) 制度化設(shè)計(jì)和管理保證產(chǎn)品的質(zhì)量是客觀的，而不依賴于某個(gè)人。變頻調(diào)速系統(tǒng)從開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)到用戶處的安裝調(diào)試，以及售后服務(wù)，嚴(yán)格按照ISO9001質(zhì)量管理體系實(shí)施，工程合同的執(zhí)行過(guò)程每一個(gè)環(huán)節(jié)均由文件進(jìn)行交接，所以項(xiàng)目的進(jìn)行是很制度化的，不會(huì)受人為因素的影響。3）HARSVERT-A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性應(yīng)用：(1) 提高系統(tǒng)的實(shí)用性和使用方便性，全中文圖形化的操作界面使任何人經(jīng)過(guò)極簡(jiǎn)單的培訓(xùn)（半天）就可照界面提示使用。界面內(nèi)嵌復(fù)雜的邏輯算法，以盡量防范用戶各種情況下的誤操作；另

49、外，設(shè)計(jì)了自動(dòng)/手動(dòng)、本地/遠(yuǎn)程、開(kāi)環(huán)/閉環(huán)等工況的無(wú)擾動(dòng)動(dòng)態(tài)切換，使操作更加容易方便。(2) 徹底地培訓(xùn)用戶，使其不僅能完全自己進(jìn)行軟件操作，而且能夠進(jìn)行硬件維修（只要會(huì)更換電路板）。(3) 簡(jiǎn)化接線方式，保證用戶接線時(shí)不犯錯(cuò)誤。(4) 加強(qiáng)各種模板的功能，大大減少模板的種類，這樣可以減輕用戶備品備件的種類和數(shù)量。(5) 所有模板均為自行設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，因此用戶永遠(yuǎn)不用擔(dān)心備件會(huì)停產(chǎn)和供貨周期。(6) 為了在保證及時(shí)排除系統(tǒng)的故障，開(kāi)發(fā)了遠(yuǎn)程監(jiān)控組件，可以及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)情況，方便進(jìn)行遠(yuǎn)程技術(shù)支援。(7) 建立了一套完整的質(zhì)量管理體系，建立了定期尋訪用戶的制度，隨時(shí)了解用戶的使用情況，及時(shí)與用戶進(jìn)行

50、溝通，確保設(shè)備的可靠運(yùn)行。(8) 從用戶的實(shí)踐中，不斷的反饋信息，不斷的進(jìn)行產(chǎn)品的改進(jìn)，不斷的完善我們的產(chǎn)品，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。四、冷卻系統(tǒng)方案由于變壓器柜和功率柜在實(shí)際運(yùn)行中的運(yùn)行溫度并不相同，而環(huán)境溫度一致；且功率柜對(duì)環(huán)境溫度較為敏感。因此，在環(huán)境熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上主要有以下幾方面的考慮。 借助設(shè)備本身的冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境熱交換，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，不增加獨(dú)立的冷卻風(fēng)機(jī)等設(shè)備。減低輔機(jī)故障點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)安全性能的危害。 通過(guò)空水冷裝置把變頻器冷卻風(fēng)帶出來(lái)的設(shè)備熱量直接由冷卻水傳遞到室外，從而降低主要熱源對(duì)環(huán)境的加熱作用。 由于變壓器正常運(yùn)行的溫度就明顯高于功率柜溫度，因此獨(dú)立配置變壓器柜和功率柜的熱交

51、換器，提高設(shè)備利用率。 變頻器室采用密閉環(huán)境設(shè)計(jì)，采用隔熱效果好的石棉建筑降低熱傳導(dǎo)。避免夏季室外溫度高帶來(lái)的加熱效應(yīng)，完全依靠空水冷裝置進(jìn)行環(huán)境散熱。根據(jù)我公司對(duì)變頻器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境、應(yīng)用系統(tǒng)以及冷卻方式的研究，針對(duì)該項(xiàng)目提出如下加裝風(fēng)道冷卻方案。1、通風(fēng)量的計(jì)算變頻器總的排風(fēng)量為單個(gè)風(fēng)機(jī)排風(fēng)量乘以風(fēng)機(jī)數(shù)量。單相風(fēng)機(jī)的流量為2500 m3/h，三相風(fēng)機(jī)的流量為3300 m3/h。變頻器室的入風(fēng)、出風(fēng)量需要同該數(shù)值匹配。2、風(fēng)道的設(shè)計(jì)常規(guī)的設(shè)計(jì)是在機(jī)柜上面安裝風(fēng)道，將變頻器產(chǎn)生的熱量直接排放到室外，由變頻器室的進(jìn)風(fēng)口不斷補(bǔ)充冷風(fēng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，具體排風(fēng)方案及風(fēng)的流向見(jiàn)以下示意圖：圖1 正面視圖

52、圖2 側(cè)面視圖圖2中所示進(jìn)風(fēng)口A、進(jìn)風(fēng)口B的面積需要根據(jù)系統(tǒng)的具體情況進(jìn)行確定，并且風(fēng)口應(yīng)設(shè)置空氣過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)的網(wǎng)孔不得大于55mm。系統(tǒng)的通風(fēng)量Qf，假定進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)速V不超過(guò)3 m/s，由Qf =SV可知，進(jìn)風(fēng)口的面積SQf /V。根據(jù)風(fēng)冷系統(tǒng)的散熱原理，Q=tQfCp,其中：Q：系統(tǒng)總的損耗功率t：空氣進(jìn)口與出口的溫差；Qf：總的通風(fēng)量Cp：空氣的比熱：1005J/kg：空氣的密度：1.165kg/ m3根據(jù)以上條件計(jì)算出t（空氣進(jìn)口與出口的溫差）。如果變頻器柜頂風(fēng)機(jī)距出風(fēng)口較近（小于2米，中間無(wú)轉(zhuǎn)折），出風(fēng)口可不加裝輔助排風(fēng)機(jī)。如果進(jìn)風(fēng)口的現(xiàn)場(chǎng)施工存在不便，可以考慮加裝風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫進(jìn)風(fēng)。風(fēng)道的具體施工可在變頻器安裝就位后，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。我公司安裝調(diào)試人員可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)。需要注意的是變壓器柜風(fēng)道和功率柜風(fēng)道需分開(kāi)，否則將會(huì)影響到功率單元的正常散熱。3、風(fēng)道散熱的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：成本低，可靠性高，散熱效果良好。缺點(diǎn)：不能使用于現(xiàn)場(chǎng)比較臟，灰塵比較大的環(huán)境。4 針對(duì)本項(xiàng)目變頻器上所配冷卻風(fēng)機(jī)：變壓器柜柜頂上配置了3臺(tái)德國(guó)進(jìn)口