【文章內(nèi)容簡介】 環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈與黃河三角州經(jīng)濟(jì)帶的結(jié)合部，南臨省會濟(jì)南，北依天津、北京，地理位置十分優(yōu)越， 20 220國道、濟(jì)青 、津汕、威烏 高速公路穿境而過，公路交通網(wǎng)絡(luò)四通八達(dá)。 (二 )能源充足，通訊便捷。 全市擁有 110 千伏及以上變電站 16 座，變電總?cè)萘? 億千伏安，輸電線路 ，配電線路 。供電電壓合格率完成 %，其中 A類達(dá)到 %，配電系統(tǒng)供電 可靠率 RSRS3均達(dá)到 %， 110千伏線路全部實現(xiàn)手拉手、雙電源供電。500 千伏黃河北輸變電工程建成投運(yùn)，為 ****增加了電源支撐點，提高了電壓質(zhì)量和可靠性。 ****市通訊網(wǎng)已完全實現(xiàn)交換程控化、傳輸數(shù)字化、傳輸介質(zhì)已全部實現(xiàn)光纜傳輸，具有高寬帶傳輸能力，通信網(wǎng)完全可提供數(shù)字、圖像、音頻等各種信息的交換和傳輸，已建成 ****信息港，通信網(wǎng)是具有世界先進(jìn)水平的信息網(wǎng)絡(luò)平臺，能保證 項目區(qū) 通訊設(shè)施正常使用。 (三 )基礎(chǔ)設(shè)施完善，投資環(huán)境優(yōu)越 。 ****是首批國家級衛(wèi)生城市。西區(qū)行政文化中心建設(shè)已 初步完成?！八沫h(huán)五?！惫こ?(即 :環(huán)城公路、環(huán)城水系、環(huán)城綠化帶、環(huán)城風(fēng)景區(qū)和東、西、南、北、中五座平原水庫 ),集園林與湖水于一色 ,融產(chǎn)業(yè)、生態(tài)、文化為一體 ,規(guī)劃設(shè)計達(dá)到國內(nèi)、國際先進(jìn)水平 ,一個生態(tài)園林型現(xiàn)代化中心城市正在崛起。經(jīng)過多年的開發(fā)建設(shè)，****市的基礎(chǔ)設(shè)施日益完善，交通、通訊、給排水、綠化美化等建設(shè)日新月異，城市承載功能顯著增強(qiáng)?，F(xiàn)代通信在全市實現(xiàn)了無縫覆蓋。不斷完善的基礎(chǔ)設(shè)施為建設(shè) ****創(chuàng)造了便利條件。 第五章 改造規(guī)模與產(chǎn)品方案 模 對 糧食深加工 生產(chǎn)的設(shè)備進(jìn)行變頻節(jié)能改造 改造規(guī)模 ：對 6KV高壓電機(jī)設(shè)備進(jìn)行 變頻節(jié)能改造 （含配套供電線路改造及 DCS 控制系統(tǒng)調(diào)整） 。 對上述設(shè)備的傳動控制系統(tǒng)全部更換改造為先進(jìn)可靠的變頻傳動控制系統(tǒng)。 在保證設(shè)備連續(xù)、可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，安全穩(wěn)定的同時 ，大幅度降低電力消耗。 對 風(fēng)機(jī)、 壓縮機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行變頻節(jié)能改造 風(fēng)機(jī)、 壓縮機(jī)節(jié)能改造規(guī)模為：對 糧食深加工 生產(chǎn)中的 風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)進(jìn)行改造。 將 上述 風(fēng)機(jī)、 壓縮機(jī)的傳動控制系統(tǒng)全部更換改造為先進(jìn)可靠的變頻傳動控制系統(tǒng)。在保證設(shè)備連續(xù)、可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，安全穩(wěn)定的同時，大幅度 降低電力消耗。 本項目的實施，原來的產(chǎn)品方案保持不變，不影響企業(yè)目前的產(chǎn)品工藝和生產(chǎn)規(guī)模。 第六章 生產(chǎn)設(shè)備節(jié)電技改方案 目前， ********有限公司 是一家大型 糧食深加工 企業(yè)。主要產(chǎn)品 3 大類 32 個品 種， 年 設(shè)計能力為： 民用粉 30 萬噸、 專用粉 70萬噸、 掛面 5萬噸； 僅高壓電機(jī) 年耗電量 就有 14000萬 千瓦時，是當(dāng)?shù)氐挠秒姶髴簟? 從現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)看出，需改造的高壓電機(jī)設(shè)備在運(yùn)行中電流波動很大，電機(jī)負(fù)荷實際使用不高，高次諧波含量很高，瞬流和浪涌大量存在。負(fù)荷率不足，大馬拉小車 現(xiàn)象嚴(yán)重，浪費大。高次諧波引起變壓器和電機(jī)銅損、鐵損的增加和電機(jī)線圈額外溫升增加，使導(dǎo)體的阻值增大，增加了不必要的損耗，使設(shè)備維修費用增加，設(shè)備使用壽命減短。 現(xiàn)有設(shè)備 節(jié)電技改主要設(shè)備的運(yùn)行 情況 介紹 表 61 序號 電機(jī) 功率（ kW） 數(shù)量（臺） 序號 電機(jī) 功率（ kW） 數(shù)量（臺） 1 250 6 10 560 1 2 280 8 11 570 3 3 320 8 12 580 1 4 350 8 13 630 5 5 380 2 14 780 4 6 400 14 15 800 12 7 450 4 16 850 3 8 500 9 17 900 5 9 550 5 合計： 98 臺（ 套 ） 電機(jī) 、設(shè)備方案 改造方案分析 （ 1）高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)原理 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用先進(jìn)的功率單元串聯(lián)疊波（又稱功率單元多重化結(jié)構(gòu)）方式、空間矢量控制的正弦波 PWM調(diào)制方法，利用成熟的低壓變頻器技術(shù)和功率器件 IGBT，從原理上保證了系統(tǒng)的可靠性，并使變頻器的輸入輸出波形得到極大改善，在美國該方式變頻器號稱完美無諧波。 功率單元和控制系統(tǒng)之間采用光纖通訊 ，實現(xiàn)強(qiáng)弱電間的完全電氣隔離，提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力。 電壓疊加原理類同于“電池組疊加”技術(shù)。對于 6kV系統(tǒng)，每相 6 單元串聯(lián)，每個功率單元輸出交流有效值 Vo為 577V，相電壓為 3464V，線電壓為 6000V。 圖 6－ 1【電壓疊加形成高壓輸出原理結(jié)構(gòu)】 變頻器系統(tǒng)控制原理圖 (6kV系列 ) 功率單元單元A5隔離變壓器輸入電源單元A2單元A1單元B1單元C5單元C2單元B2單元B5光纖板(3 )A B C信號板輸出電流取樣分壓電阻輸入電壓信號輸入電流信號主控板PLC信號平板電腦/操作界面現(xiàn)場 系統(tǒng)，通訊協(xié)議信號單元C1單元A9單元B9單元C9 10電動機(jī) 變頻器系統(tǒng)控制原理圖 (6kV 系列 ) 功率單元主要由三相橋式整流橋、濾波電容器、 IGBT逆變橋構(gòu)成，同時還包括由功率器件驅(qū)動、保護(hù)、信號采集 、光纖通訊等功能組成的控制電路。通過控制 IGBT 的工作狀態(tài)，輸出 PWM 電壓波形。每個功率單元在結(jié)構(gòu)及電氣性能上完全一致，可以互換。 圖 6－ 2【功率單元電路結(jié)構(gòu)】 圖 6－ 3【單元輸出 PWM 波形】 功率單元具有旁路功能。當(dāng)某個單元發(fā)生熔斷器故障、過熱和IGBT故障而不能繼續(xù)工作時，該單元及其另外兩相相應(yīng)位置上的單 元將自動旁路，此時 L+、 L、 R+、 R封鎖輸出，接觸器 k導(dǎo)通，以保證變頻器連續(xù)工作，并發(fā)出旁路告警。單元旁路時，變頻器因運(yùn)行單元數(shù) 量減少，額定輸出電壓能力將降低，但當(dāng)變頻器本身運(yùn)行頻率較低，如 6kV 系列運(yùn)行頻率低于 40Hz， 10kV 系列運(yùn)行頻率低于 時，變頻器將自動提高工作單元的輸出電壓，而保證變頻器輸出性能不變，實現(xiàn)無擾動自動旁路。 （ 2）高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻器的主要優(yōu)勢及特點 1）該裝置由移相變壓器、功率單元和控制器組成。移相變壓器副邊繞組分為三相， 18個功率單元，每相由 6個功率單元串聯(lián)構(gòu)成，每個單元的主回路相對獨立，可等效為一臺單相低壓變頻器，便于采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)。 2） 每個功率單元電路為基本的交 直 交單相逆變電 路，整流側(cè)為二極管三相全橋，構(gòu)成 36脈沖整流方式，通過對 IGBT逆變橋進(jìn)行正弦 PWM控制，得到每個單元的輸出。然后將每相 6個單元的輸出串聯(lián)成星形接法，通過對每個單元的 PWM波形進(jìn)行重組，得到階梯正弦 PWM 波形。這種波形正弦度好， dv/dt 小，諧波分量少于國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。 3）電動機(jī)實現(xiàn)了真正的軟啟動、軟停運(yùn)，變頻器提供給電機(jī)的無諧波干擾的正弦波電流，峰值電流和峰值時間大為減少，可消除對電網(wǎng)和負(fù)載的沖擊，避免產(chǎn)生操作過電壓而損傷電機(jī)絕緣，延長了電動機(jī)和風(fēng)機(jī)、 壓縮機(jī) 的使用壽命。同時，變頻器設(shè)置共振點跳轉(zhuǎn)頻率，避 免了風(fēng)機(jī)、 壓縮機(jī) 處于共振點運(yùn)行的可能性，使風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī) 工作平穩(wěn)，軸承磨損減少，啟動平滑，消除了機(jī)械的沖擊力，提高了設(shè)備的使用壽命。 4）變頻器自身保護(hù)功能完善，同原來繼電保護(hù)比較，保護(hù)功 能更多，更靈敏，瞬間過流保護(hù) (超過 200%額定電流峰值 )10μ s,動作有效過流保護(hù) (150%額定電流 )3s 動作，過載保護(hù) (120%額定電流 )1min動作，大大加強(qiáng)了對電動機(jī)的保護(hù)。 5）調(diào)速工段內(nèi)的設(shè)備調(diào)節(jié)和優(yōu)化控制由機(jī)組 DCS完成， DCS負(fù)責(zé)采集模擬量、開關(guān)量等信號，變頻器輸出的模擬量、開關(guān)量信號全部進(jìn)入 DCS系統(tǒng)，形成閉 環(huán)控制，同時實現(xiàn)相關(guān)輔機(jī)聯(lián)鎖功能等。 變頻調(diào)速節(jié)能原理 根據(jù) 風(fēng)機(jī)、 壓縮機(jī)運(yùn)行特性以及從流體力學(xué)的原理知，使用感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動的壓縮機(jī)和使用感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動的風(fēng)機(jī)軸功率 P與流量 Q，壓力 H 的關(guān)系為： HQP ?? 當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由 n1變化到 n2 時 , Q、 H、 P 與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下 : 1212 nn ?? (1) 21212 ?????????? nnHH (2) 2p = 1p 312 ????????? nn (3) 可見流量 Q和電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n是成正比關(guān)系的，而所需的軸功率P 與轉(zhuǎn)速的立方成正比關(guān)系。所以當(dāng)需要 80％的額定流量時，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的 80％，即調(diào)節(jié)頻率到 40 赫茲即可，這時所需功率將僅為原來的 ％。 如下圖所示，從 運(yùn) 行 風(fēng) 機(jī)曲線圖來分析采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果。 圖 3－ 1風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線 當(dāng)所需流量從 Q1減小到 Q2時，如果采用 非變頻的辦法 ，管網(wǎng)阻力將會增加 ， 管網(wǎng)特性曲線上移，系統(tǒng)的運(yùn)行工況點從 A點變到新的運(yùn)行工況點 B點運(yùn)行，所需軸功率 P2與面積 H2 Q2成正比；如果采用調(diào)速控制方式，風(fēng)機(jī) 、壓縮機(jī) 轉(zhuǎn)速由 n1 下降到 n2，其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變，但風(fēng)機(jī) 、壓縮機(jī) 的特性曲線將下移，因此其運(yùn)行工況點由 A點移至 C點。此時所需軸功率 P3與面積 HB Q2成正比。從理論上分析，所節(jié)約的軸功率 Delt(P)與（ H2HB）（ CB）的面積成正比。 考慮減速后效率下降和調(diào)速裝置的附加損耗，通過實踐的統(tǒng)計，風(fēng)機(jī)類通過調(diào)速控制可節(jié)能 20％～ 70％。 （ 2）變頻改造節(jié)能預(yù)計分析 1) 預(yù)計改造前工頻運(yùn)行功率計算公式 ?c o s7 3 ???? IUP 其中： U —— 工頻運(yùn)行電機(jī)電壓， kV； I —— 工頻運(yùn)行電機(jī)電流， A； 1P —— 工頻運(yùn)行功率， kW ； ?cos —— 工頻運(yùn)行功率因數(shù)，小于額定功率因數(shù)。 2）改造后變頻運(yùn)行預(yù)計功率計算公式： 由于壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)采用變頻器調(diào)速的特性和壓縮機(jī)運(yùn)行特性得知，因此利用公式 ： 21212 ??????????nnHH 和 2p = 1p 312 ?????????nn 即得： 變P =P 額 （ ） 179。247。η