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摘要：本文主要介紹了四方V560系列變頻器在鏈條式燃煤熱水鍋爐集中供熱中的應(yīng)用，在河北 L市熱力站新建項目中，著重解決了低壓大功率設(shè)備適配變頻器問題，有效降低了投入成本。同時采用先進的DCS控制系統(tǒng)和變頻節(jié)能技術(shù)，使供熱系統(tǒng)的各設(shè)備 充分發(fā)揮其效能的同時節(jié)省用電量。

關(guān)鍵詞：集中供暖、熱水鍋爐、V560、低壓大功率、變頻器

引言：

我 國北方冬季供暖中，用于集中供熱的鏈條式燃煤熱水鍋爐是比較常見的設(shè)備。其電氣系統(tǒng)主要由引風(fēng)機、鼓風(fēng)機、上煤爐排、分層給煤機、拔渣機及循環(huán)水泵組成。 根據(jù)風(fēng)機和水泵的變轉(zhuǎn)矩特性，電機輸出功率正比于轉(zhuǎn)速的三次方，采用變頻器控制系統(tǒng)中的風(fēng)機、水泵，具有顯著的節(jié)能效果。而大功率引風(fēng)機若采用高壓變頻 器，由于國內(nèi)外高壓變頻器價格奇高，且國內(nèi)技術(shù)不夠成熟，高壓變頻器投入成本大。四方V系列低壓變頻器（功率范圍：0.75kW~900kW），可滿足大 功率風(fēng)機水泵的需求，成熟的技術(shù)和穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝，確保了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。價格是高壓變頻器的一半，有很高的性價比。從而燃煤鍋爐采用低壓變頻器有 很好的推廣和使用價值。

一、工程概況

河北L市某熱力公司新建供暖工程項目采用5臺70WM（100噸）鏈條式燃煤熱水鍋爐，1臺 鍋爐配置1臺引風(fēng)機630kW，1臺鼓風(fēng)機185kW，1臺爐排傳動機5.5 kW，1臺分層給煤機4kW和2臺拔渣機22 kW、11 kW。5臺 70WM熱水鍋爐共用一套循環(huán)水系統(tǒng)和一套補水系統(tǒng)，即2臺循環(huán)水泵315 kW，2臺補水泵30 kW。該項目所有變頻器全部配套使用深圳四方電氣生產(chǎn) 的V560系列產(chǎn)品，整個控制系統(tǒng)采用DCS集中控制，能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐的自動燃燒及供熱運行（如下圖1、2所示）。

供熱鍋爐控制系統(tǒng)框圖（圖1）

引風(fēng)機變頻器監(jiān)控組態(tài)畫面（圖2）

二、供熱系統(tǒng)變頻方案介紹

1、引風(fēng)機和鼓風(fēng)機

引風(fēng)機和鼓風(fēng)機控制著鍋爐爐膛內(nèi)的壓力，引風(fēng)量隨著鼓風(fēng)量的變化作相應(yīng)的調(diào)整，使鍋爐內(nèi)部始 終保持一定負壓值，確保整個燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性。引風(fēng)機采用1臺V560-4T6300G變頻器驅(qū)動，鼓風(fēng)機采用1臺V560-4T1850G變頻器驅(qū)動。 控制方式采用本柜（手動控制）/DCS（自動控制）控制，變頻器通過DI端子選擇頻率源，手動調(diào)節(jié)頻率采用本柜電位器給定0~10V信號（模擬輸入 AI1-GND）控制電機轉(zhuǎn)速，自動控制頻率采用DCS給定4~20mA信號（模擬輸入AI2-GND）控制電機轉(zhuǎn)速，起/停由本柜端子控制，同時具有起 /停、故障報警狀態(tài)指示，急停裝置；電機轉(zhuǎn)速值和電流值分別以4~20mA信號（模擬輸AO1-GND、AO2-GND）輸出反饋給DCS控制器作為運行 狀態(tài)監(jiān)控。以引風(fēng)機為例，V560系列變頻器的控制線路如下圖2所示：

圖3引風(fēng)機變頻器接線示意圖

引風(fēng)機變頻器參數(shù)設(shè)置如下表1

注：大功率風(fēng)機或水泵啟動慣量大，啟動時間適當(dāng)?shù)脑O(shè)置長些，確保啟動平穩(wěn)。

2、循環(huán)水泵和補水泵

循環(huán)水泵配有2臺315kW離心水泵，分別采用2臺V560-4T3150G變頻器驅(qū)動，保 持供回水壓差處的恒定。控制方式與引風(fēng)機相同，本柜控制變頻器起/停，手動/自動控制運行頻率，在DCS自動控制狀態(tài)下，可使系統(tǒng)供回水壓差在恒定狀態(tài)下 運行。補水泵配有2臺30kW離心水泵，一備一用，其中1 臺采用V560-4T0300G變頻器驅(qū)動，正常時由變頻器與壓力傳感器構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)可以自動 定壓補水，同時將變頻器運行狀態(tài)反饋給DCS系統(tǒng)監(jiān)視。當(dāng)故障時又可以手動切換到工頻狀態(tài)，進行手動補水，確保供熱系統(tǒng)中水循環(huán)系統(tǒng)的可靠運行。

3、爐排和分層給煤機

爐排和分層給煤機控制著鍋爐進煤的變化，驅(qū)動部分采用V560系列5.5kW和4.0kW變頻器驅(qū)動，采用聯(lián)動控制，分層給煤機運行頻率通過比例系數(shù)可微調(diào)。控制方式與引風(fēng)機相同，在DCS自動控制狀態(tài)下，可以根據(jù)燃燒情況自動調(diào)節(jié)進煤的速度。 

三、供熱系統(tǒng)方案優(yōu)勢

1、 節(jié)能降耗，綜合節(jié)能達40%以上

隨 著科技與經(jīng)濟的發(fā)展，北方冬季集中供暖需達到恒溫供暖、節(jié)能減排的要求，從而熱源廠供熱量就得隨著需熱量的波動而隨時調(diào)整，同時保證燃燒的經(jīng)濟性和鍋爐運 行的安全性。同時供熱循環(huán)水泵也得隨著供熱需求變流量、壓力運行。對此，根據(jù)流體力學(xué)理論可知，離心式流體傳輸設(shè)備（如離心式水泵、風(fēng)機等）采用變頻器調(diào) 試控制其轉(zhuǎn)速方式調(diào)節(jié)流量，當(dāng)流量下降時，電能消耗將以三次方的比較下降。根據(jù)熱力站引風(fēng)機、鼓風(fēng)機、循環(huán)水泵控制特點，綜合節(jié)能達40%以上。

2、 豐富I/O端口，支持多種通訊協(xié)助，便于工業(yè)自動化控制

四方V系列變頻標配6路數(shù)字輸入（DI），2路數(shù)字輸出（DO），2路模擬量輸入（AI），

2路模擬量輸出（AO）；支持MODBUS/PROFIBUS/CANopen通訊協(xié)議，便于連接PC、

PLC、HMI等，組成工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)智能化集中控制。

3、 四方V系列變頻器保護功能完善，對電機的保護監(jiān)控、機械部件壽命、電網(wǎng)的電流和電壓波動都能做到有效控制。

變頻啟動較工頻直接啟動相比，啟動電流僅工頻啟動的1/8，減小啟動電流對電網(wǎng)系

統(tǒng) 的沖擊。同時，電流引起的電機繞組電應(yīng)力和熱量大大降低，延緩電機壽命和損壞。電機工頻啟動時，電流劇增的同時，電壓也會大幅度波動，電壓下降的幅度將取 決于啟動電機的功率大小和配電網(wǎng)的容量，電壓下降將會導(dǎo)致同一供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常。而變頻調(diào)速由于能在零頻零壓時逐步啟動，則能 最大程度上消除電壓下降。

四方V系列變頻器保護功能完善，可實施的保護包括：a、主電路的欠壓、過電壓保護；b、輸出電流的欠電流、過電流保護；c、電動機或變頻器的過載、過熱保護；d、電機或變頻器異常保護等。

 在機械部件的損耗上，變頻調(diào)試對電機停止方式的選擇（減速停止、自由停止、減速停止配合直流制動等）能夠減少電機和其聯(lián)動機械部件的沖擊；有效減少水泵的水錘效應(yīng)。

4、 V系列是一款功率范圍為0.75kW~900kW的全系列變頻器，滿足大功率風(fēng)機、水泵的需求。

為了滿足北方城市集中供暖的需求，燃煤熱水鍋爐選型上多選擇大噸位鍋爐。例如，廊坊熱力站新 建項目，選用100噸燃煤熱水鍋爐，配備1臺630kW引風(fēng)機。而國內(nèi)大功率低壓變頻器成熟的生產(chǎn)商為數(shù)不多，四方電氣專注于低壓變頻器十幾年，配套向麥 克維爾、特靈、美的中央空調(diào)供大功率低壓變頻器，技術(shù)成熟、產(chǎn)品可靠。

四、結(jié)束語

經(jīng)過了一個采暖季的運行，整個鍋爐燃煤系統(tǒng)運行良好，鼓風(fēng)機、引風(fēng)機調(diào)速響應(yīng)快，爐膛壓力和 溫度控制穩(wěn)定，循環(huán)水系統(tǒng)供出水壓差恒定，使用效果受到客戶的一致好評。對此，該熱力公司把該項目作為樣本工程，為今后的北京第二機場等大型集中供暖項目 提供參考。四方V560系列變頻器在集中供暖中的應(yīng)用有很好的推廣和使用價值。