英威腾高压变频器在仪征化纤热电中心的应用

摘要：本文介绍了英威腾高压变频器在中国石化仪征化纤股份有限公司热电厂给水泵和引风机上的应用，经实际运行分析，变频改造不仅获得了很好的经济效益，而且对工艺有很大的改善。

关键词：高压变频器   热电   水泵   风机

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

中国石化仪征化纤股份有限公司是目前我国最大的现代化化纤和化纤原料生产基地，集团是世界第四大聚酯生产商。仪化热电生产中心作为仪化公司的主要动力生产厂，担负着向厂区生产装置供电、供汽、供热的任务。

目前，热电厂总计装有6台25MW燃煤发电机组，有4台高压给水泵通过共用母管向锅炉给水，同时每台机组均装有2台高压引风机和2台高压送风机。风机和水泵都采用定速驱动，这种定速驱动的风机采用入口风门、水泵采用出口阀门调节流量，由于工程设计裕量偏大，这样的调节方式似乎仅仅改变了通道的流通阻力，而驱动源的输出功率没有改变，因此节流损失严重，造成极大的能源浪费。

为了提高生产工艺，完成节能减排目标，热电中心决定加快对其发电机组实施改造的步伐，选用英威腾CHH100高压变频器对其热电机组4#给水泵、1#~6#引风机实施变频改造实施改造，设备自投运以来，运行稳定可靠，节能效果明显。

2系统改造方案可行性分析

（1）现场采集数据：

通过实地考察，并与仪化设备处员工多次充分交流、交换意见，本着投资效益最大化原则，决定对其4#给水泵、1#-~6#引风机实施变频改造。现场采集给水泵、引风机的驱动电机参数如表1和表2所示

表1 给水泵电机参数

表2 引风机电机参数

（2）节电原理分析

风机和水泵的压力和流量关系如图1所示，在正常工况下，负载工作在A点，此时管网的流量、压力分别为Q1、H1；如果电机仍然按n₁速度定速运行，用阀门将流量调节为Q₂时，由于阀门的截流作用，管网的阻力特性发生了变化，阻力随之增大，负载工作点转移到B点，压力将上升到H₃。在A、B两点，负载功率分别为P_A=H₁×Q₁，P_B=H₃×Q₂，虽然Q₂<Q₁，但由于H₃>H₁，从图1中可以看出，实际减少的功率有限。

如果不采用阀门调节，而通过改变电机转速来减小流量，这时管网特性曲线保持不变，但负载将按速度n₂运行，负载的工作特性曲线发生改变，工作点变为C点，此时流量仍然为Q₂，但压力仅为H₂，负载功率P_C= H₂×Q₂，功率与A、B两点相比均显著减少。

相比B、C两个工作点，电机减少的轴功率△P=P_B-P_C=（H₃-H₂）×Q₂

图1 风机和水泵的压力和流量关系

图中，红色曲线为水泵、风机负载分别按转速n₁、n₂工作时的特性曲线。绿色曲线为系统在不同流量需求下的管网阻力特性曲线。

在负载管网阻力特性不发生改变的情况下，离心式水泵、风机的流量Q 、压力H 、轴功率P和转速之间满足如下关系：

Q∝n    H∝n²    P∝n³

因此，通过高压变频器调节电机运行频率、降低电机转速对仪化热电中心的高压给水泵、引风机进行改造，方案是可行的；根据目前采集的负载电机的运行工况分析，通过实施变频改造，设备有着良好的节电空间与经济效益。

3系统方案与配置

根据现场的设备参数及工艺要求，结合我司高压变频器在其它工程中的应用案例，为其配置了1台6kV/2240kW、6台6kV/280kW的CHH100系列高压变频器，均采用一拖一手动旁路方式，系统方案电气图如图2所示。变频器主要技术参数如表3所示。

图2 系统方案电气图

表3 变频器主要技术参数

4节能效益分析

4.1给水泵节能量计算

给水泵实施改造前后运行数据如表4所示，根据该运行数据可得，改造前，给水泵轴功率为

改造后给水泵轴功率为

节能比例为

经过两周时间的实测，系统综合节能率超过28%，达到预期的改造目标。该套设备平均每年运行320天以上，每天以24小时计算，电费以0.4元/度计算，年节约费用高达

320×24×（1952.4-1405.2）×0.4 = 168.1 万元

表4 给水泵实施改造前后数据对比

4.2引风机节能量计算

引风机实施改造前后运行数据如表5所示，根据该运行数据可得，改造前，引风机轴功率为

改造后引风机轴功率为

节能比例为

经过两周时间的实测，系统综合节能率超过15%，达到预期的改造目标。该套设备平均每年运行300天以上，每天以24小时计算，电费以0.4元/度计算，6台设备年节约电费达

300×24×(258.5-219.5)×0.4×6 = 67.38万元

表5 引风机实施改造前后数据对比

5结束语

通过对燃煤发电机组关键耗能设备的变频改造，每年可以给仪化带来235万元以上的节能收益，1年时间即可收回所有投资成本；采用变频调速后，不仅仅节能经济效益显著，而且通过变频技术降低电机转速，减轻了生产现场的电机震动系数并有效降低电机、风机、水泵等负载的生产噪音；电机、风机、水泵转速降低，轴承、轴瓦、阀门等辅助设备的磨损大大减轻，降低了设备运行与维护费用，且延长了设备维护周期；原工频驱动时，满载功率因数为0.84左右，采用变频调速系统后，电源侧功率因数可提高到平均0.95以上，无需额外的无功补偿装置；起动电流远远小于工频起动电流，减少对电机和电网的冲击，延长了电机的检修周期和使用寿命，同时有效避免了冲击负荷对电网的不利影响。

关于英威腾：

英威腾，成立于2002年，致力于成为全球领先、受人尊敬的电气传动、工业控制、新能源领域产品与服务供应商，2010年在深交所A股上市。英威腾是国家火炬计划重点高新技术企业，总部员工1100多人，国内、外办事处30余个，控股子公司9家，业务涉及电气传动、工业自动化、新能源、轨道交通牵引、矿用防爆、能源管理、楼宇智能等领域。在基础业务变频器领域，英威腾占据国内领先地位，拥有覆盖高、中、低压通用及各行业专用丰富的产品系列，产品在市政、塑胶、油田、化工、冶金、纺织、机床、矿山等行业广泛应用，产品销售遍布全球60多个国家和地区。

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