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作者簡介：秦路平（1973-），北京人，本科，從事工業自動化行業十余年，主要研究方向為電氣自動化與傳動控制。
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，通過變頻器控制鼓風機、引風機、循環泵、補水泵、爐排和分層給煤設備，實現本柜/現場/DCS三地控制和網絡監控，確保了整個系統的穩定運行和節能。
關鍵詞：SD700變頻器；諧波抑制；電磁干擾；節能
Abstract：This paper introduces the application of SD700 drive of Power-electronics，Spain in centralized heat supply system.We implement Local/Remote/DCS controlling and network supervision by using SD700 drives to control forced fan，induced fan，cycle pump and other devices.This ensures the stability of operation and energy-saving.
Key words：SD700 drive；Harmonic restriction；EMC；Energy-saving
1 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，通過熱網向城鎮或區域用戶供應熱能的方式。呼和浩特如意經濟技術開發區作為國家級經濟技術開發區，總規劃面積10.97平方公里，隨著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；同時，增加了自動控制系統和監控系統，既提高了供熱系統的安全可靠性，又保證了供熱質量，適應了開發區內日益增長的熱負荷需要，具有顯著的社會效益、環境效益和經濟效益。本文主要介紹SD700系列變頻器在集中供熱系統中的應用。
2 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、鼓風機、引風機、循環水泵和補水泵用變頻器全部采用PE公司的SD700，SD450以及SD250系列產品，功率范圍從2.2kW到630kW，電壓等級是380V和690V。整個控制系統采用DCS集中控制，能夠實現鍋爐的自動燃燒及供熱運行（如圖1所示）。
圖1 鍋爐系統圖
2.1 爐排和分層給煤機
爐排和給煤機控制著鍋爐進煤量的變化，為雙爐排雙分層給煤機。驅動部分采用的是SD250系列4kW和2.2kW變頻器恒轉矩控制，正常運行，爐排及分層給煤機同步調速；單體試車時，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/DCS三地控制，通過轉換開關分別實現起/停和電機轉速調節，并且具有起/停狀態指示，故障報警和急停裝置。同時，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的監視。
2.2 鼓風機和引風機
鼓風機和引風機控制著鍋爐爐膛內的壓力，引風量隨著鼓風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，確保整個燃燒系統的穩定性。其中鼓風機采用PE公司SD700系列380V，250kW變頻器驅動，引風機采用SD700系列690V，630kW變頻器驅動。控制方式也是采用本柜/現場/DCS三地控制，通過轉換開關實現三地起/停和轉速控制，同時具有起/停狀態指示，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的監視。以引風機為例，SD700系列變頻器的控制線路如圖2所示。
圖2 SD700系列變頻器的控制線路圖
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，通過模擬輸入2（4-20mA）DCS信號設定，當D6=OFF時。
G3.2/速度參考值2=AI1，通過模擬輸入1（0-10V）現場電位器信號設定，當D6=ON時。
G3.3/本地速度參考值=20%-100%，速度參考值是以50Hz為基數的百分比來表示。
G4.1.1/主控制模式=2REMOTE，通過端子控制變頻器，當D5=OFF時。
G4.1.2/可選控制模式=1LOCAL，通過面板控制變頻器，當D5=ON時。
2.3 循環泵和補水泵
循環水泵采用PE公司SD700系列690V，450kW變頻器對轉速進行調節，保持供回水壓差處于恒定。在DCS自動控制狀態下，由壓力傳感器測得進出口壓力值，計算進出口壓差作為反饋值，和進出口壓差設定值比較，使系統在進出口壓差恒定狀態下穩定運行；同時由于變頻器具有電機軟起、軟停的功能，因此也避免了“水錘”對管網及設備產生的沖擊，保障了管網系統安全地運行。
另外，通過PE公司SD450系列380V，30kW變頻器對補水系統進行恒壓控制，補水泵為一用一備，正常時由變頻器與壓力傳感器構成閉環系統可以自動定壓補水，同時將變頻器運行狀態反饋給DCS系統監視。當故障時又可以手動切換到工頻狀態，進行手動補水，確保供熱系統中水循環系統的可靠運行。
3 鍋爐燃煤系統對變頻器的技術要求
由于變頻器是實現以上各部分功能最主要的執行設備，因此它的產品質量和運行狀況直接影響到整個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要求：
3.1 全面的諧波抑制
一般來說，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來說比較大時，如果大功率變頻器選型不當，在運行過程中容易給電網造成大量的諧波干擾和電磁干擾，嚴重時會造成其他設備的誤動作；儀表測量上的誤差；變壓器和其他用電設備的發熱及絕緣老化；設備運行噪聲明顯等實際問題。因此，所選用的大功率變頻器必須嚴格滿足工業場合下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線電抗器，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標準中工業場合（第二類環境）的EMC要求。變頻器柜體采用帶絕緣的屏蔽層和2mm厚的鍍鋅無鉛鋼板。
3.2 效率優化和節能運行
風機類的電機容量一般是按照最大需求量考慮，設計時留有的余量較大，有時侯實際的負載往往比較輕，而傳統的變頻器在調速過程中總是保持磁通量恒定，這樣在負荷比較低的時候，變頻器和電機的效率會很低。PE公司的SD700系列變頻器對這類應用場合設有一個磁通量優化功能。在磁通量優化模式下，在低負荷運行期間，磁通量等級將進行自適應調整，這時的電機噪聲和功率損耗都會降低，有效地實現了節省電能，提高經濟效益的目標。
3.3 高起動轉矩
大功率的風機泵類負載具有靜態慣量大、起動轉矩要求高的特點，PE公司的SD700系列變頻器的最大起動轉矩為額定轉矩的200﹪，有效地解決了大起動轉矩的問題，在V/F控制方式下可以實現即快又平穩的起動過程。
3.4 質保期長，維護快速簡單
鍋爐燃煤集中供熱關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有效的服務是必需的。PE公司為變頻器產品提供了3年質保，基本上滿足了兩個采暖期的售后服務要求，這樣對今后的運行提供了可靠的質量保障。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驅動板；獨特的“同平面存取”的結構設計，能夠實現簡單快速的維護與更換。
4 結語
經過了一個采暖季的運行，整個鍋爐燃煤系統運轉良好，節能節電效果顯著；爐排和給煤機調速起停平穩；鼓風機，引風機調速響應快，爐膛壓力和溫度控制穩定；循環泵和補水泵的運行保證了進出水口的壓差恒定，其他儀器儀表信號監控與顯示正常，同時，由于PE公司的變頻器產品具有較長的質保期和及時有效的售后服務，這樣也為下一個供暖季提供了充分的保障。
——轉自《自動化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號