1、电力行业技术方案模版 XXXXX公司XXXXX高压变频调速技术方案编 制： 审 核： 日 期： XXXX 年 XX 月 XX 日第一章 公司简介1第二章 行业背景分析2第三章 系统方案3一、现场工况分析 3二、设备选型 3三、方案论述 3第四章 节能分析 17第五章 现场安装与环境要求 12第六章 产品介绍 12一、英威腾高压变频器原理介绍 12二、英威腾变频技术优势 12三、英威腾高压变频技术优势 12第七章 使用变频器的优点 19第八章 质量保证及服务承诺 20附录一、英威腾高压变频器典型应用20附录二、英威腾高压变频器部分业绩表20第一章 公司简介深圳市英威腾电气股份有限公司，立足电气传
2、动、工业控制领域，为全球用户提供专业化产品和服务，2010年在深交所A股上市，股票代码：002334。现设有国内办事处30多个，海外办事处2个，拥有海内外经销合作伙伴上百家，用户遍布全球50多个国家和地区。目前英威腾主要产品有高、中、低压通用及各行业专用变频器、交流伺服系统、制动单元、能量回馈单元等。产品在市政、建材、塑胶、油田、机械、化工、冶金、纺织、印刷、机床、矿山等行业广泛应用。英威腾是国家级高新技术企业，拥有深圳市唯一的“变频器工程技术研究开发中心”。英威腾变频器产品包括低压CHA/CHV/CHE/CHF/各行业专用系列、中压660V/1140V系列、高压CHH（3KV/6KV/10K
3、V）系列等，功率范围涵盖0.48000kW，满足不同行业不同场合的各种变频控制应用需求。成熟矢量控制技术、各行业专用变频控制技术的掌握以及国际领先四象限控制技术的突破使英威腾的发展持续领先，成为中国变频器行业的领导者。高性能交流伺服系统的开发与成功应用标志着英威腾向运动控制领域的拓展与延伸。 英威腾大楼 研发部门 测试部门 生产车间第二章 行业背景分析一、节能改造背景据世界经济统计年鉴和中国统计年鉴公布的数据测算，我国的耗能标煤比其他发达国要高出几倍能源，造成这种结果的原因有两个：一是我国的能源消费结构不合理，其中产业的能源消费占78.3%，而发达国家仅占30%40%。二是我国主要工业产品的能
4、源单耗比世界先进水平高出30%90%。大量的能源消耗既造成了经济上的极大浪费，同时也因严重的环境污染而造成了极大的社会问题。节能减排已成为摆在我国面前亟待解决的实际问题，同时也成为了政府当前的重要工作之一。因此要解决资源战略问题，必须大力开展能源节约与资源综合利用。根据国家有关规划，电机系统节能是国家发改委启动的十大重点节能工程之一。国家发展规划要求，当前应推广变频调速节能技术，即风机、水泵、空压机等通用机械系统采用变频调速节能措施，工业机械采用交流电动机变频工艺调速技术。二、变频行业介绍 以前的变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件构成，缺点很多，谐波大，对电网和电机都有影响。近年来，随着电
5、力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，发展起来的一些新型器件将改变这一现状，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们构成的变频器，性能优异，可以实现PWM逆变，甚至是PWM整流。不仅具有谐波小，功率因数也有很大程度的提高，已经取代了挡板和阀门的调节方式。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及完善的功能，将使变频最终达到高效率的运行目的。 随着变频技术的不断成熟，变频器在各个领域得到了广泛应用。变频器应用上的巨大节能潜力和优良的调速性能，使得它具有强劲的发展动力和广阔的市场空间。目前，变频技术已经成为电力传动领域的热门话题之一，对于大容量风机、水泵、空压机等系统进行变频改造已成为一种趋
6、势，它为使用大功率传动装备的企业和行业带来了很大的节能效益。三、电力行业能耗介据统计，我国火力发电厂中使用的一次风机、送风机、引风机、给水泵、循环水泵和灰浆泵等风机和水泵的配套电动机总容量达15000MW，年总用电量达520亿kWh。而目前我国火电厂中多数风机和水泵基本上都采用定速驱动。这种定速驱动的风机、水泵采用阀门调节流量，都存在严重的节流损耗。尤其在机组变负荷运行时，由于风机和水泵的运行偏离高效率点，使运行效率降低。现有调节流量的方法不改变电机的转速，因此电机消耗的功率不变。若使用变频器对配套电机进行调速，达到用户期望的流量，则可以节约大量电能。对于火电厂来说，发电厂辅机电动机的有效调速
7、运行，直接关系到电厂效益的高低。我国50MW以上机组锅炉风机水泵运行效率普遍很低，效率大约为4565。一般来讲，使用高压变频器后风机水泵运行效率将提高2030，大约1.5至2年即可以收回改造投资费用。随着电力行业改革的不断深化，厂网分家、竞价上网等政策的逐步实施，降低厂用电率、降低发电成本、提高电价竞争力，已成为各发电厂努力追求的经济目标。 第三章 系统方案一、现场工况分析1. 负载设备参数1#、2#炉送风机配套电机现场调研数据型号YKK450-4额定功率315KW额定电压10000V额定电流23.5A额定功率因数0.84额定转速1488r/min额定频率50HZ相数3接法Y工作制： S1 防
8、护等级IP44标准编号：Q/CD.057设备数量2制造厂家重庆赛力盟电机有限责任公司1#、2#炉引风机配套电机现场调研数据型号YKK450-6额定功率315KW额定电压10000V额定电流24A额定功率因数0.82额定转速992r/min额定频率50HZ相数3接法Y工作制： S1 防护等级IP44标准编号：Q/CD.057设备数量2制造厂家重庆赛力盟电机有限责任公司3#炉送风机配套电机现场调研数据型号YKK4502-4额定功率355KW额定电压10000V额定电流25.8A额定功率因数0.86额定转速1490r/min额定频率50HZ防护等级IP54 接法Y冷却方式IC611环境温度40重量3
9、430kg绝缘等级F设备数量1工作制S1标准编号：OXD.510.103制造厂家西安西玛电机3#炉引风机配套电机现场调研数据型号YKK4505-6额定功率355KW额定电压10000V额定电流27A额定功率因数0.82额定转速985r/min额定频率50HZ防护等级IP54接法Y冷却方式IC611环境温度40重量3510kg绝缘等级F设备数量1工作制S1标准编号：OXD.510.103制造厂家西安西玛电机锅炉给水泵配套电机现场调研数据型号YKK4502-2额定功率335KW额定电压10000V额定电流23.55A 额定功率因数0.89额定转速2979r/min额定频率50HZ防护等级IP44接
10、法Y冷却方式IC611绝缘等级F重量4450KG定额类型S1设备数量3制造厂家济南生建电机厂2、负载设备运行工况分析我国电站锅炉辅助设备风机水泵虽已普遍采用了高效离心式，但实际运行效率并不高。其主要原因之一是的调节性能差，其二是运行工况点偏离的最高效率点。我国现行的火电设计规程规定：燃煤锅炉的辅助设备风机水泵的流量裕度分别为5%和5%10%，压力裕度分别为10%和10%15%。这是因为在设计过程中，很难准确地计算出管网的阻力，并考虑到长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总是把系统的最大流量和压力作为选择型号的设计值。而设备的型号和系列是有限的，往往在选用不到合适的型号时，只好往大型号上靠。这
11、样，电站锅炉辅助设备风机水泵的流量和压力裕度达20%30%是比较常见的。另外，由于我国电网容量和用电量迅速扩大，负荷的变化也越来越大，迫使机组也要参加调峰运行，使得机组的日负荷曲线变动很大，平均负荷偏低，导致辅机的出力过低，所需求的流量（压压）也随之变化，导致风机水泵的运行工况点与设计高效点相偏离，从而使风机的运行效率大幅度下降。大部分采用以下传统做法： （1）在阀门调节过程中会带来一系列问题： 采用风机水泵定速运行，阀门调整节流损失大、管网损失严重、系统效率低，造成能源的浪费。 长期的3040%左右的低阀门开度，加速阀门自身磨损，导致阀门控制特性变差。 管网压力过高威胁系统设备密封性能，严重
12、时导致阀门泄漏，不能关严等情况发生。 设备使用寿命短、日常维护量大、维修成本高、造成各种资源的极大浪费。 工频启动时启动电流大，对电网的冲击很大，启动后电机满负荷运行，很难停机，导致设备使用寿命缩短，日常维护量大，维修成本高，且故障率高。（2）在液力耦合器调节过程中会带来一系列问题： 液力耦合器属于一种机械调速设备。液力耦合器的原理决定了液力耦合器有5-8%的速度损失。同时功率损失变为热量，使液压油温过高。需要大量冷却水冷却液压油。 在实际运行中油温高于95以上，使冷却器的水易结垢堵塞，造成故障。 由于液力耦合器是用液压油传递功率，因此速度控制不稳定、功率因数低、调速精度差。 液力耦合器整机效
13、率低，功率因数低，调速精度差，调速本身的损耗大、维护量大、二次成本过高，所以节能效果不明显。鉴于存在以上诸多问题，解决上述问题的重要手段之一是采用变频调速控制技术。利用高压变频器对风机电机进行变频控制，实现流量压力的变负荷调节。因此，采用变频调速控制改造是非常有价值的。二、设备选型 1、变频器配置根据现场的额定参数和实际运行工况，再结合我公司的CHH100系列高压变频器在其它工程地应用情况，我公司为其改造设备配置如下变频器，其主要地参数如下：序号项目 1#、2#炉送风机1#、2#炉引风机3#炉送风机3#炉引风机锅炉给水泵1变频器型号CHH100-0315-10CHH100-0315-10CHH
14、100-0355-10CHH100-0355-10CHH100-0355-102配置版本V3.00版V3.00版V3.00版V3.00版V3.00版3额定容量400kVA400kVA450kVA450kVA450kVA4额定电压10KV10KV10KV10KV10KV5额定电流24A24A27A27A27A6变频器数量2台2台1台1台3台7拖动方式一拖一自动一拖一自动一拖一自动一拖一自动一拖一自动说明锅炉给水泵一般都有超额运行现象，所以放大变频器功率，保证运行稳定。2、变频器切换方式说明我方提供的CHH100变频器的旁路系统采用一拖一带隔离自动切换旁路方案，变频器具有转速跟踪功能，变频与工频能
15、够自动切换，其一次系统如下图所示：CHH100系列高压变频一拖一带隔离自动切换旁路系统图变频器由用户开关、一拖一带隔离自动切换旁路柜、CHH100系列高压变频器、高压电机组成。一拖一带隔离自动切换旁路柜是由三个真空接触器KM1、KM2、KM3和两个高压隔离开关QS1、QS2组成。该柜严格按照“五防”联锁要求设计，变频器输出真空接触器KM2和工频真空接触器KM3互锁，完全能够保证变频调速系统安全运行。(1).刀闸QS1、QS2无机械闭锁功能，只是在检修时由手动断开以形成明显的断开点，确保工作人员的安全；(2).在变频运行状况下，KM1、KM2闭合，KM3断开。如在运行中发生重故障，系统自动停止变
16、频器输出，可以通过变频器功能参数设置自动旁路，系统自动依次断开KM2、KM1，延时3秒自动闭合KM3使电机切换至工频侧运行；也可以通过变频器功能参数设置手动旁路，然后通过就地或远程外部DCS指令，手动依次断开KM2、KM1，闭合KM3使电机切换至工频侧运行；(3).在工频旁路运行状况下KM3闭合，KM2、KM1断开。如需切换至变频运行，如可以先断开用户开关，然后通过变频器就地或远程外部DCS指令断开KM3，然后再依次闭合KM1、KM2使电机切换至变频侧，可设置变频器自动检测电机运行相位和频率（速度），在没有电流冲击的情况下，电机投入变频运行。 自动旁路方案优点： 根据系统工艺地要求，能够快速地
17、进行变频与工频的切换，确保系统的安全运行。 变频器输入、输出设计有隔离刀闸，便于变频器的维护与检修。 操作方便，可以就地操作，也可远程操作，易于实现自动控制。 变频器故障时,可以使用功能码进行设定手动或自动旁路功能.三、方案论述1、变频器控制方式可以通过高压变频器控制柜上触摸屏或键盘进行启动、停止、调整电机转速、频率。也可以通过远程控制室操作台实现对高压变频器进行启动、停止、调整电机转速、频率。用户可以根据工况自由选定高压变频器“手动/自动”调速运行。高压变频调速系统提供16路数字量输入，8路继电器输出，3路模拟量输入，4路模拟量输出，1路高速脉冲输入，1路高速脉冲输出端子，以上提供的用户端子
18、均为可编程端子，每个端子的功能都可以使用功能码进行设定。下图给出常规I/O硬接线控制配置图方案，用户可根据需要进行修改。具体用户接口将在技术协议或详细设计阶段根据用户要求确定。根据现场的额定参数和实际运行工况，再结合我公司的CHH100系列高压变频器在其它工程应用情况，我公司提供的变频器控制方案有二种供用户选择, 具体的控制方式根据实际情况协商确定。详情见下:第一种方案: 采用远程控制箱进行控制通过变频器的手动切换旁路柜进行手动切换拖动相应负载,采用现场远程操作箱平台进行变频器起停启动、停止、调整电机转速。直接在远程监控室上安装操作箱，该方案改造方便，不需要改动DCS系统，只需要将原来采用节流
19、控制的阀门全打开，通过操作箱平台进行调整电机转速来控制该流量。 控制线路配置图远程控制箱材料明细表编号名称规格数量备注1箱体待定1PCS2频率数字显示器ZN-D48（频率）1 PCS3电流数字显示器ZN-D48（电流）1 PCS4指示灯AD37-DS6 PCS5转换开关LW39B-16D1 PCS6急停按钮LA37-E1S5411 PCS7按钮LA37-E1A112 PCS8接线端子排25P以上1 PCS注:内部不需要连接线,要进出线孔,器件材料可不按照上图要求型号选择.但要达到该功能，在箱里加多接线端子排。备置十几米的内部连接线。第二种方案: 采用DCS系统进行控制通过变频器的手动切换旁路柜
20、进行手动切换拖动相应负载,采用现场DCS系统平台进行变频器起停启动、停止、调整电机转速。该方案需要改动DCS系统。不同用户的DCS系统各有差异，采用DCS控制需要用户自己修改增加该控制，我司只能提供I/O硬接线端口，下面给出常规DCS系统I/O硬接线控制配置图方案，用户可根据需要进行修改。具体用户接口将在技术协议或详细设计阶段根据用户要求确定。以下是我公司变频器标准接口，用户可以根据需要选择部分信号进行显示。 标准变频装置I/O硬接线控制配置用户侧输入到变频器（DI/AI）说明变频方式（1DI）干接点，3秒脉冲，闭合时有效，变频方式启动。工频方式（1DI）干接点，3秒脉冲，闭合时有效，工频方式
21、启动。变频器启动（1DI）干接点，3秒脉冲，闭合时有效，变频启动。变频器停止（1DI）干接点，3秒脉冲，闭合时有效，变频停机。故障复位（1DI）干接点，3秒脉冲，闭合时有效，故障复位。急停指令（1DI）干接点，闭合时变频器紧急停机。高压合闸信号（1DI）高压开关处于合闸时，辅助节点闭合远方速度给定信号（1AI）4-20mA对应 0额定频率，带载能力250DI需要7路； AI需要1路即可满足正常控制要求。变频器侧输出到用户（DO/AO）说明高压合闸允许（1DO）变频器自检通过或系统处于工频状态，具备上高压通电条件，节点闭合，允许高压合闸。接点容量AC220V，3A。变频器运行状态指示信号(1DO
22、）常开点，闭合时表示变频器正在运行变频器待机状态指示信号(1DO）常开点，闭合时变频器就绪，表示变频器已待命，具备启动条件变频器控制状态指示(1DO）常开点，节点闭合表示变频器控制权为远程控制；节点断开表示变频器控制权为本地控制。变频器轻故障指示（1DO） 常开点，闭合时表示变频器产生报警信号，变频器继续运行。变频器重故障指示（1DO） 常开点，闭合时表示变频器发生重故障，可以切换到工频运行。高压紧急分断（1DO）变频器出现重故障时，节点闭合，自动分断高压开关。接点容量AC220V，3A。工频运行指示（1DO）常开点，闭合时表示电动机处于工频旁路状态变频器输出电流信号（1AO） 420mA 带
23、负载能力250变频器输出频率信号（1AO） 420mA 带负载能力250DO需要8路； AO需要2路即可满足正常控制要求，DO采用无源接点输出，定义为接点闭合时有效。除特别注明外，接点容量均为AC220V、3A/DC24V，1A。DCS系统I/O硬接线控制配置图2、变频器频率控制方式我方提供的CHH100变频器具有两种控制电机转速、频率调整方式：(1）手动调节：变频器开环运行，根据变频器运行的不同频率对应出口压力及流量值，直接设定变频器的频率，使输出电流稳定运行。 特点：手动调节方式不需要检测现场的控制信号，控制简单，根据现场需要的流量（压力），结合变频器运行频率与流量（压力）关系，调节变频器
24、频率即可，一般适用于生产量变化不大，现场运行频率比较稳定，不需要频繁调节的工况。(2）自动调节：用户将现场信号检测转换后传给变频器，操作人员在变频器面板或远程控制室设定，通过变频器内部的微电脑智能系统自动调节。在不同条件下，系统自动调节风量大小，使温度调节在需要范围内，达到最佳的节能效果。特点：自动调节方式需要检测现场的控制信号，控制相对手动调节复杂，根据现场需要的流量（压力）自动调节，一般适用于生产量变化较频繁，需要经常调节的工况。第四章 节能分析一、负载特性说明负载特性是指电力拖动负载的转矩与转速之间的关系，也叫负载转矩特性。电动机节电，特别是调速节电，与负载特性的关系极为密切，除要了解电
25、动机的运行特性之外，还要掌握被拖动工作机械的负载转矩随转速变化的特性。典型的负载特性有恒转矩负载特性、恒功率负载特性、风机泵类负载特性三种，见如下表。电力拖动典型负载特性表转矩特性恒转矩特性恒功率特性风机泵类特性负载特性M=恒定值PnMPnP=恒定值M1/nMn2Pn3轴功率与转速关系轴功率与转速成正比轴功率与转速无关轴功率与转速的三次方成正比典型负载起重机，压廷机，机床平移刀架等金属切削机床，恒张力卷取机等风扇，风机，液泵，油泵二、风机和泵类拖动调速的节电效果阀门（挡板）调节法主要通过调节管道进口或出口的开度来调节流量，实际是通过改变管道的阻力来改变的流量。阀门（挡板）调节时，管阻特性随着阀
26、门开度的变化而变化，而电机恒速运行，因此扬程特性并不改变。如下图所示，当流量从QA下降到QB时，稳定工作点由A点移到B点，供水功率PA与0EBF区域的面积成正比。变频（转速）调节法是通过改变风机水泵转速来改变的流量。管道一般处于全开状态，如果风机水泵转速改变，则全扬程也改变。采用转速调节法时，扬程随着转速改变而改变，但管阻特性则保持不变。如下图所示，当流量从QA下降到QB时稳定工作点由A点移到C点，供水功率PB与0ECH区域的面积成正比。 从下图可看出，采用转速调节法比采用阀门调节法节约的功率 P与HCBF区域的面积成正比。由风机水泵特性得知，轴功率P与流量Q，风压(扬程)H的关系为：当电动机
27、的转速由n1变化到n2时， Q、 H、 P与转速的关系如下: (1) (2)= (3)可见风量Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。由上述推导可以知道，采用转速调节法的节能效果很明显。随着变频调速技术不断成熟，风机水泵采用变频器来控制其转速。由电机转速公式：n=60f/p，其中，n为电机同步转速，f为供电频率，p为电机极对数，可知电机供电频率f与转速成正比。这样，采用变频器调速时，变频器的输出频率与流量、扬程及电机轴功率也有上述的n次方（n=1,2,3）比例关系。三变频改造节能预计计算公式：1、 预计改造前工频运行功率计算公式或 = 用电量相应时间其中：工频运
28、行电机电压，kV； 工频运行电机电流，A；工频运行功率，； 工频运行功率因数; 2、预计改造后变频运行功率计算公式：=MAX（；）1 2其中：变频运行功率 额定轴功率 工频运行流量 额定流量 要求阀门出口后压力 额定压力 1变频装置效率 2设备装置效率 MAX表示取二者之大3、预计系统节电率计算公式： 改造前工频运行功率改造后变频运行功率系统节电率= 100% 改造前工频运行功率注释： 1、以上节电收益计算为理论计算，结算时以现场测试的真实数据为准。二、变频改造节能预计计算1、预计改造前工频运行的运行功率 炼钢精炼炉除尘风机1.73210400.81 =561.16kW 炼钢二次除尘风机1.73210950.834 =1372.26kW 一号高炉除尘风机1.732
