高压斩波内馈调速技术在供热工程中的应用

0 引言

能源是人类生存、社会发展的物资基础，是国家的经济命脉。但是，有限的一次性能源的危机，以及电力工业的竞价上网的实施，使节约能源势在必行。

节能方法的研究和应用受到了国家的高度重视，曾培炎副总理就“斩波”技术作了重要批示：“‘内馈调速’较‘变频调速’既节能又价廉，将会在很多领域得以应用，应组织行业鉴定，及时申请专利。”就目前热力公司、热电企业而言，内部挖潜，节能降耗，提高企业效益日显重要。新建项目首先想到的就是节能，斩波内馈交流调速是我国首创，具有独立自主知识产权的高科技技术，产品经理论和实践证明，它是优于高压变频调速的，其调速效率，功率因数，谐波电流等优于变频，更主要的是经济成本仅为变频的1/3 左右，通过在大连东山热电公司的应用，取得了较好的节能效果，从而给企业带来了巨大的经济效益。

大连东山热电有限公司供热工程，于2002 年开始施工，在项目选型上，当时考虑为变频调速，经考察变频器在高压10 kV 上应用有所限制，经过反复调研，公司最终选用了保定北方调速有限公司生产的“斩波内馈调速系统”。

1 斩波内馈交流调速系统构成

1.1 调速控制装置构成

调速控制装置包括以下几个部分：

1)ZNT-2000型调速控制装置;

2)起动整流柜、斩波逆变柜;

3)它们具有就地控制和远程控制(启动、停止、调速、全速切换)功能，DCS自动控制接口，转速指令信号4~20 mA，转速输出信号4~20 mA，自动/ 手动，调速控制ID信号。

1.2 斩波内馈调速电机

内馈调速电机的安装尺寸与普通电机兼容，并与斩波控制装置成为并联关系，当调速控制装置意外故障时，自动保护装置可以自动将电机切换成恒速运行，不至于造成电机停运，这样提高了系统的可靠性。

2 斩波内馈调速系统的控制及运行方式

由于系统调速范围及运行特性的需要，设置了频敏变阻器启动和调速停止方式。

1)启动时，直接控制高压开关柜，电机经频敏启动，可以减小启动电流并增大启动转矩。

2)调速运行时，直流回路存在较大的电磁能量，如果直接停电，将产生过电压使晶闸管损坏。所以调速停车时，设置的逻辑控制会自动转到全速后再停车。事故停电有断电和过压保护，防止了对设备的损坏。

3)该调速设备可以在不停机的情况下自检。即设备在全速运行状态时，可以用低电压小电流模拟调速运行，这样可在不影响运行的情况下检测斩波器和逆变器是否正常，给检修带来极大的方便。

4)在集控室实现远程操作。该方式与本机操作相同，且更加方便。

5)DCS 控制方式。远程操作指令在给定的4~20 mA 控制信号下实现稳定、平滑调速，并在出现断线故障时能够保持原来给定转速，同时发出断线报警信号。

3 具体应用情况

3.1 循环水泵电机参数

型号YQT2-450-4;

额定电压10 kV;

额定电流26.3 A;

功率355 kW;

额定转速1 480 r/min。

3.2 斩波内馈控制系统

ZNT-2000型控制系统。

3.3 运行工况

运行工况如表1所列。

试验结果分析如下。

当循环水泵运行转速为1 014 r/min 时，消耗的功率为157 kW;

当循环水泵运行转速为1 480 r/min 时，消耗的功率为256 kW。

循环水泵调速运行时，一小时少耗电为99 kW，即机组满负荷情况下，电机转速降低31%，但耗电量降低了40%。若电机按每天运行24 h，140天运行为3 360 h计算，可节约用电33.27 万kW·h，按0.68 元/kW·h计算，140 天可节约资金22.62万元，该设备投资共计49.2万元，两个采暖期即可收回投资成本，节电效果非常明显。

4 结语

斩波内馈调速系统在大连东山热电顺利投入运营以来，运行一直非常稳定可靠，节能效果非常明显。实践证明，该系统与高压变频调速相比，不仅价格低廉，而且调速效率高，设备结构简单，投资回收期短，具有很强的实用性和经济性，实为一种较好的调速方法。斩波内馈调速系统将是高压变频调速的强有力竞争对手，将为推动我国节能事业的发展做出贡献。