1　引言 邯鋼熱力廠csp綜合主泵房c03系統設計有八臺水泵，全部由工頻控制，正常情況下開四備四。由于csp生產的原因，c03系統供水用戶的用水量波動頻繁，水量波動很大且時間短。經過多年運行，造成c03系統的水泵和電機經常出現一些設備問題，增加了維修成本;同時也浪費了大量電能，所以我廠決定采用北京動力源科技股份有限公司生產制造的兩套hinv型高壓變頻調速系統對csp水處理c03系統中的兩臺水泵高壓電機（m7,m8）進行高壓變頻器節能改造。csp水處理c03系統參數如表1所述。 [align=center]表1 csp水處理c03系統參數 [/align] 2　現場工藝要求和改造方案 （1） 變頻調速裝置保留csp水處理c03水泵的原控制方式、保護裝置。 （2） 現場合閘回路中串接一個變頻器發出的“合閘允許”信號，以保證水泵需要在變頻狀態運行時，變頻器在具備上電條件后才能閉合上級進線開關。 （3）現場總跳閘回路中并接一個變頻器發出的“事故跳閘”信號，以保證在變頻器系統出現嚴重故障或者檢測到現場需要停機的事故后，能夠及時聯跳上級進線開關。 （4）為保證變頻器事故或者檢修時水泵仍能在工頻狀態下繼續工作，變頻器系統配有手動旁路柜，水泵的運行可進行變頻/工頻狀態的切換。切換說明：10kv電源可以經變頻裝置輸入刀閘qs1到高壓變頻調速裝置，變頻裝置輸出經出線刀閘qs2送至電動機；10kv電源還可以經旁路刀閘qs3直接起動電動機。變頻裝置的輸出刀閘qs2和旁路刀閘qs3互相閉鎖，即qs2和qs3不會同時閉合。變頻運行時，閉合qs1和qs2，同時qs3斷開；工頻運行時，斷開qs1和qs2，同時qs3已經閉合。當變頻裝置出現故障或者工程檢修時， 將變頻器的隔離開關打到工頻狀態，使變頻裝置與供電以及生產過程隔離，而水泵在工頻電源下正常運行，以保證生產的安全運行。兩套高壓變頻器系統都采用一拖一模式，高壓變頻器系統型號為：hinv-10/870b，系統配置示意圖如圖1所示。 [align=center] 圖1　系統配置示意圖[/align] （5） 變頻器能夠實現遠程控制和本機控制，其中遠程控制通過給變頻器加裝的獨立的上位機系統實現，上位機實現高壓就緒顯示、設定閉環參數、顯示變頻系統運行參數、故障聲報警等功能。 （6） 變頻改造后啟/停方式部分改變原有操作方式，啟動時，按下原操作系統“啟動”后，高壓斷路器合閘，然后從上位機系統啟動變頻器，變頻器按照設定曲線運行;停機時，從上位機系統“停止”變頻器運行，變頻器按照設定曲線停機，此時變頻器高壓進線端仍帶電，然后按下原操作系統“停機”后，高壓斷路器分閘。工頻啟/停方式在變頻器轉換柜進行電源切換后，不改變原有操作方式。 （7） 閉環控制：變頻器根據管道壓力信號的反饋值控制水泵的轉速，實現母管壓力的穩定，co3系統母管壓力范圍為：1.1 mpa～1.7mpa。 （8） 高壓變頻器與現場高壓接口：從現場電機的原高壓電源柜取電源點連接到變頻器系統的旁路柜輸入刀閘，旁路柜輸出刀閘連接到現場電機，都采用高壓鎧裝電纜連接。 （9）變頻器的高壓輸入輸出電纜由變頻器柜體下進/下出。 3　hinv-10/870b型高壓變頻裝置的原理 hinv-10/870b型高壓變頻裝置主要由主回路、功率單元和控制系統組成。 3.1 主回路 hinv-10/870b型高壓變頻器采用交-直-交直接高壓（高-高）方式，電網電壓經過移相變壓器的隔離、移相后分組輸出，每組三相，為串聯輸出的功率單元供電，形成多重化移相整流；功率單元經過三相整流后，單相逆變單元輸出。全部功率單元分為數量相同三組，組內輸出串聯，形成高壓電動機的三相相電壓；三相輸出為y接，得到驅動電機所需的可變頻三相高壓電源。 3.2 功率單元 功率單元為三相交流輸入，單相全橋輸出的電路拓撲，功率單元原理示意圖如圖2所示。功率單元的輸入為移相變壓器的分組輸出，經整流濾波電路后形成直流電壓，組成單相全橋的igbt在控制器控制下將此直流電壓變換為spwm的交流輸出電壓。 [align=center] 圖2　功率單元原理示意圖[/align] 功率單元通過光纖接收信號，采用空間矢量正弦波脈寬調制（pwm）方式，控制q1～q4igbt的導通和關斷，輸出單相脈寬調制波形。每個單元僅有三種可能的輸出電壓狀態，當q1和q4導通時，l1和l2的輸出電壓狀態為1；當q2和q3導通時，l1和l2的輸出電壓狀態為-1；當q1和q2或者q3和q4導通時，l1和l2的輸出電壓狀態為0。 功率單元具有旁路功能。當某個單元發生熔斷器故障、過熱和igbt故障而不能繼續工作時，該單元及其另外兩相相應位置上的單元將自動旁路，此時q1—q4封鎖輸出，可控硅k導通，以保證變頻器連續工作，并發出旁路告警，單元旁路時，變頻器因運行單元數量減少，額定輸出電壓能力將降低，變頻器將自動提高工作單元的輸出電壓，從而保證變頻器輸出性能不變，實現無擾動自動旁路。 3.3 控制系統 系統控制器的核心是由dsp數據處理器、超大規模集成電路和16位mcu組成，完成高壓變頻器的實時控制及其外部接口（內置plc控制器）的控制，視窗控制器通過通信將指令發到系統控制器，同時接收和顯示變頻器的工作狀態。 4　參數設置 參數設定為多卡片式頁面，包含變頻器、電機參數、pid調節參數、模擬輸入參數、模擬輸出參數、上位通訊共五個頁面。 （1） 變頻器、電機參數如表2所示。 （2） pid調節參數如表3所示。 （3） 模擬輸入參數如表4所示。 5　節能分析 5.1 節能原理 當采用變頻調速時，可以按需要升降電機轉速，改變水泵的性能曲線，使水泵的額定參數滿足工藝要求。當采用變頻調速時，由于變頻裝置的內濾波電容產生的改善功率因數的作用，50hz滿載時功率因數為0.96，工作電流比電機額定電流值要低很多，電流降為31a。 5.2　節能計算 根據變頻器的運行記錄，統計水泵在一天中高低速段的運行時間全年工作時制按8600h計算，得到年節電率:為35.4%。 6　結束語 試運行時，電機在頻率30－32hz之間存在機械共振，后設置變頻跳躍頻率點，避開共振區，供水泵組穩定運行;實際調速時，可降到額定的40%，各種參數符合其特性曲線。 通過這次改造，電機實現了真正的軟啟動、軟停運，變頻器提供給電機的無諧波干擾的正弦電流，降低了電機的故障次數，使水泵工作平穩，水泵軸承麿損減少，延長了電機、水泵的使用壽命和維修周期，提高了水泵的利用時率，節約了大量電能。 變頻器自身保護功能完善，同原來繼電保護比較，保護功能更多，更靈敏，大大加強了對電機的保護。 作者簡介 李占濱（1972-）　男　本科　工程師　現任熱力廠電氣車間主任助理。 參考文獻 [1] hinv系列高壓變頻器用戶手冊