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热加工车间排热方案住宅中央空调现状及发展方向高压变频器在鹤岗
摘要：住宅中央空调目前主要有三种形式，即空气－空气管道机，空气－水户用机、多联机和小区集中中央空调。三种形式各有利弊，未来住宅中央空调的发展方向是优质价廉、健康环保、性能稳定，控制方便，高智能化。
随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对居住居住和工作环境的要求越来越高，居住环境的改善相应地带动住宅中央空调行业的快速发展。2001年住宅中央空调市场需求量在10万套左右，产值达40亿元人民币。据权威人士预计，到2006年，住宅中央空调将占据10％的家用空调市场。
1. 住宅中央空调方式
目前住宅中央空调常用的有以下几种方式：户式中央空调、多联机和小区集中供冷供热。
1.1 户式中央空调
户式中央空调的形式很多，目前市场上常用的有两种：①一台小型空气－水热泵室外机，带几台室内盘管。盘管数量根据房间的多少而定。盘管的形式根据个人喜好和装修要求，能够很好满足个性化的要求，可以很好地解决新风问题。该机型和大型风冷热泵原理基本一致，技术相对比较成熟，而且结合家庭使用的特点作了一些改进：将膨胀水箱和冷水泵全部内置，增加辅助电加热，控制上也有多种形式供用户选择，很多产品都采用PLC（可编程控制器）控制，用户只需在技术人员的指导下将一些参数设定好，机组运行，能量调节和自我保护均可通过电脑自行控制，非常方便，还可以通过电话或电脑网络远程控制。由于该形式工程比较简单，经济实用，所以目前在国内用得很普遍。其缺点是容易滴水霉变，冬季运行的可靠性还需提高。
②小型空气－空气热泵，室外机内置压缩机、冷凝器和各种辅助配件，室内机内置蒸发器和膨胀阀。根据制冷量大小可以配一只或两只膨胀阀，通过铜管将室内、外机连接，室内机接风管将冷（热）风送到各个房间，所以又称管道机。相对于其它形式的家用中央空调，管道机初投资较少，若引入新风，其空气品质将得到较大改善。空气－空气热泵工作稳定性比空气－水热泵高，其缺点是由于采用风管送风，层高要求较高，控制不如空气－水热泵方便，浪费能源。该形式在美国用得比较多。
另外还有燃气空调，太阳能空调，地温空调，水源热泵等多种形式，由于种种原因，使用得还不多，但随着能源结构的改善，国家能源政策的调整，这些形式的家用中央空调也会走进千家万户。
1.2 多联机
多联式变冷媒量热泵空调工程，目前以日本大金的VRV，青岛海尔的MRV和美的的MDV为代表，它以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其它制冷附件组成，末端由直接蒸发式换热器和风机组成。该形式由于采用磁阻式直流电机、涡旋式压缩机、直流风机电机及PAM脉冲振幅调控制和MIO （多段输入和输出）及BP（冷媒分配器）等先进技术，能够实现变频控制，所以能节能能源，特别是部分负荷下节能明显。多联式工程末端有天花板卡式嵌入式、风管连接式、挂壁式、暗藏式等多种形式供用户选择，能够很好地配合室内装修和个性化的要求，控制也非常方便。该形式的缺点是制冷剂管道较多，容易泄漏，新风很难解决，安装较复杂。该形式在日本使用得比较多，由于价格较高，在国内只有部分中高收入家庭使用。
1.3 小区集中中央空调
小区集中中央空调近年来发展较快，由于存在如下问题：工程投资较多，工程维护较麻烦，分户计费难以公平，工程同时利用系数低导致工程运行成本过高等等，房地产商一般不愿意搞小区集中中央空调，所以小区集中空调使用得并不多。但随着中央空调技术的发展，小区集中空调也将走向成熟，为住宅中央空调提供更多的选择。
2. 住宅中央空调发展方向
2.1 改善室内空气品质IAQ
随着人们环保和健康意识的增强，人们开始重视自己生活和工作环境的空气品质了，而且国家也制订了相应的法规，对室内空气品质作了严格的规定。因此住宅中央空调要顺应人们的这种要求，不仅改善室内空气的温湿度，还能明显改善室内空气品质。
室内空气品质，即人体舒适度和健康，人体舒适度是一个很复杂的问题，它是指人体的主观感觉，同一个人在不同的状态感觉会不一样，比如工作性质，衣着情况，温度，相对湿度，风速，噪声等，都会影响人体热舒适性指标。我们要使人体感到舒适，只有通过先进的传感技术，根据人体的活动量（人体代谢率），衣服热阻，调节室内空气温度、相对湿度、风速、辐射量等。由于相关的专业协会没有建立相应的行业标准和测试方法，所以实际操作还比较困难。健康我们追求的目标之一，现在很多家庭装修都大量采用建筑复合材料、石材、粘接剂等，这些物质在很长的时间内（至少1~2年）都将会释放大量有害气体，如甲醛、丙酮、氡及其蜕变物等。2002年一季度上海市有关部门对该市使用一年以上的商品房进行了抽查，抽查结果是甲醛严重超标，平均达到 0.2g/m3空气（国标是0.08g/m3空气），平均合格率仅0.16%，不足0.2%.如果房间内没有通风换气装置及时将这些物质排出或补充新鲜空气的话，这些物质会对人体造成很大危害。现在很多厂家和研究机构正在研究采用过滤网，静电除尘，用活性碳或光催化过滤器去除室内异味及挥发性物质，用LTC-M2触媒技术清除空气中的甲醛等，这些都可以提高室内空气品质，保证人体健康，但具体这些装置怎么与住宅中央空调结合使用及其效果怎样，都值得厂家和学者去重点研究。同时也是现代住宅中央空调的发展方向之一。
2.2 提高住宅中央空调的性价比
由于住宅中央空调绝大部分是采用风冷，所以机组性能系数（COP）较低。因此要想提高主机性能，主要提高机组的COP值，首先是提高压缩机性能，采用高效变频压缩机，提高压缩机加工和装配精度，对压缩机结构进行优化设计等；其次要提高换热器的换热效率，采用新材料（比如用内螺纹铜管波纹片），新工艺（加装融霜电磁阀，合理配管等），优化换热器结构（比如铜管翅片布置排列方式）；还要改进风机、水泵结构（比如采用双速风机，在冬季启动高速，大风量，增强换热效率，延长结霜时间，减少除霜时间）；目前，还应该完善机组性能系数的评价方法，仅采用的用某个工况下的COP值评价机组能耗是不够的，很多专家都提出应该用季节性供冷（供热）性能系数来评价机组能耗。目前已有这方面的评价软件，使用结果证明能很好地与实际吻合。
住宅中央空调的主机性能不仅涉及主机性能，还要看安装人员的水平和安装质量。性能再好的主机，工程安装质量很差，性能不能充分发挥，使主机性能大受影响。
住宅中央空调的价格主要受压缩机、换热器、风机和阀件影响。由于目前大部分住宅中央空调的压缩机都是从国外进口的，而它的价格占整个机组造价的 1/3～1/4，加之一些关键阀件也需要进口，所以住宅中央空调价格还是很高。这也是影响它快速进入家庭的主要因素之一。但随着技术进步，越来越多的部件被国产部件逐渐代替，相信住宅中央空调的性价比会越来越高。
2.3 机组的稳定性和可靠性
由于住宅中央空调是给家庭使用，所以机组稳定性要求非常高，很多国外品牌之所以大受欢迎，就是由于其稳定性和可靠性比很多国产品牌高。由于中国各地区之间气候差异很大，机组工作环境相差也很大，很多产品在恶劣的气候下工作波动很大，甚至不能工作，特别冬季低温工况，机组除霜和各种保护频繁动作，严重影响空调的效果。在可靠性方面，虽然很多厂家都尽力提高机组可靠性，特别是对电气自控，压缩机的高、低压，过载，过流，缺相等保护等方面进行可靠性设计，但离要求还有很大距离。另外，各种人为因素也会导致机组稳定性和可靠性降低。
2.4 机组维护的便捷性
机组维护的便捷性是衡量技术成熟与否的标志，随着计算机网络技术的发展，很多产品增加机组自动维护功能，故障自动检测，自动修复，自动报警，故障内容自动显示等。还可以通过网络诊断故障，不管产品装在世界哪个角落，通过互联网，厂家可以清楚知道机组工作正常与否，并可指导用户进行简单维护，简单问题厂家只需一个电话就可解决问题。
2.5 机组环保性
环保是人类共同关心的话题，对于住宅中央空调来说，它包含降低机组噪声，降低能源消耗，使用对人类无害，可回收，可再生的制冷剂等。
2.6 提高智能化程度
随着电子技术，计算机技术和网络技术的飞速发展，住宅中央空调的智能化程度已发展到一个新的高度。很多厂家和研究结构正在探索将智能除霜、模糊控制和神经网络控制、安防连控等新技术应用到住宅中央空调的前景和意义。有些技术已
一.概况
鹤岗矿务局热电厂位于中国的北方煤城——黑龙江鹤岗市，隶属于矿务局工程，共四机六炉，包括两台50MW发电机组和两台25MW发电机组，四台75吨锅炉和两台220吨锅炉。其中五号和六号炉为220吨锅炉，目前正增建七号炉（220吨锅炉）。
冬季除了正常向东北电网供电外，还要负责鹤岗大部分地区的供热。长期以来我电厂220吨炉的送、引风机电机一直采用工频运行的方式，依靠送、引风机的挡板来调整风量，维持锅炉负压，风机挡板的开度一般在40%左右，这样大量的能量就浪费在风机的挡板上，造成该电厂的厂用电率高居不下。
夏季时，一般只运行一台220吨锅炉，就可以满足负荷的要求。冬季为了供暖的需要，一般两台220吨锅炉都要运行。6号炉和5号炉锅炉给水工程采用母管制，锅炉给水泵的配置为1用1备。当两炉同时运行时，一台工频给水泵的给水量及给水压力刚好满足。在一台锅炉运行的时候，启用一台给水泵，但是给水泵的出口压力为15MP，而现场实际需要的给水压力仅为12.5MP，这样给水泵的出口压力过高，需要调整。因为给水泵是由定速电机拖动的，因此只能通过炉侧阀门来控制给水流量和压力，不但经济效益差，而且由于炉前给水压力过高，对给水管道的安全运行还造成一定的隐患。
为了彻底解决上述问题，我厂决定对6号炉的四台引送风机（两台引风机，两台送风机）及一台给水泵进行技术改造，通过对电机调速来实现上述风机和给水泵的变速运行，对风量、给水流量及压力进行合理调节，以达到改善工艺和节能的目的。
二.调速方式的选择
目前，大功率高压异步电动机的主要调速方式有以下几种：串级调速、液力偶合器调速及变频调速等。
串级调速——优点是可以回收转差功率，所以调速效率比较高，但存在的问题也很多：它不适合于鼠笼型异步电机，必须更换电机；不能实现软起动，启动过程非常复杂；启动电流大；调速范围有限；响应慢，不易实现闭环控制；功率因数和效率低，并随转速的调低急剧下降；很难实现同PLC、DCS等控制工程的配合，对提高装置的整体自动化程度和实现优化控制无益；同时因控制装置比较复杂、谐波污染大对电网有较大干扰；进一步限制了它的使用，属落后技术。
液力偶合器调速——属低效调速方式，调速范围有限，高速丢转约5%-10%，低速转差损耗大,最高可达额定功率的15%,因效率与速度成正比，低速时效率极低，精度低、线性度差、响应慢，启动电流大，装置大，必须加装在设备与电机之间，不适合改造；无法软启动，偶合器故障时，无法切换运行，维护复杂、费用大，不能满足提高装置整体自动化水平的需要。
高压变频器调速——由于应用了先进的电力电子技术、计算机控制技术、现代通信技术和高压电气、电机拖动等综合性领域的学科技术，因此具有其它调速方式无法比拟的优点：
①变频器采用液晶显示数字界面，调整触摸式面板，可随时显示电压电流、频率、电机转速，可非常直观地显示电机在任何时间的实时状态。
②精确的频率分辨率和高的调速精度，完全可以满足各种生产工艺工况的要求。
③高压变频器具有国际通用的外部接口，可以同可编程控制器（PLC）和工控机等各种仪表相连，并可与原设备控制回路相连接，构成部分闭环工程，如与原DCS工程实现数据交换和连锁控制等。
④具有就地和异地操作功能，另可通过互联网实现远程监控功能。
⑤具有电力电子保护和工业电气保护功能，保证变频器和电机在正常运行和故障时的安全可靠。
⑥电机可实现软启动、软制动；启动电流小，小于电机的额定电流；电机启动时间可连续可调，减少了对电网影响。
⑦减少配件的损耗，延长设备使用寿命，提高劳动生产效率。
综合上述调速方式，我电厂选择了当前最为先进的调速形式——高压变频调速，通过对众多高压变频器厂家综合考评，决定选用北京利德华福电气技术有限公司生产的单元串联多电平结构的高压变频器，该变频器具有如下优点：
①在国内高压变频器厂家中业绩最多，工程运行稳定；
②全中文界面显示，适合国内用户；
③针对国内用户量身定做，尽量考虑国内电网的综合因素，在其可靠性，安全性方面有其独到的技术优势；
④内置PLC，易于改变控制逻辑关系，适应多变的现场需要。
三.工程配置方案
根据实际情况，四台锅炉风机变频器及一台给水泵变频器的现场主回路均采用手动一拖一的方案，如右图：
此结构是手动旁路的典型方案,原理是由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成（其中QF为原高压开关柜内的断路器）。要求QS2和QS3不能同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。在检修变频器时，有明显断电点，能够保证人身安全，同时也可手动使负载投入工频电网运行等。
四.高压变频器改造实施情况
根据现场实际设备，选择变频器的型号如下：
上述五台高压变频器于2005年8月19日运抵现场，至10月1日，全部安装调试完毕，并投入运行，累计工期为一个月。
用于锅炉风机调速的变频器安装于零米处，在锅炉主控间配备一台上位机，同时对四台风机变频器进行监控。另外对原有高压开关柜控制回路进行改造，从变频器控制柜取一对常开节点串入高压开关柜的分闸回路，该节点定义为“合闸允许”，闭合有效。当变频器送控制电自检正常后，该节点闭合，可以通过原有的合闸回路给变频器送高压电。另从变频器控制柜取一对常开节点并入高压开关柜分闸回路，该节点定义为“紧急分断”，闭合有效，当变频器运行中出现重故障时，变频器将自动停机，同时该节点闭合，高压开关跳闸，断开变频器主回路高压电源，对变频器进行及时有效的保护。给水泵变频器的高压开关柜除了上述改造外，在变频器运行前还将原有的电机差动保护回路断开，如果电机需要转入工频运行，则该保护投入。
锅炉给水泵变频器安装于给水泵旁，将上位机监控工程安装于给水泵操作间内，对高压开关柜同样进行类似的改造，以满足变频器投运的要求。
五.运行情况及节能分析
四台锅炉风机变频器从投运以来一直正常运行，由于6号锅炉不是采用DCS控制方式，炉控操作盘上安装空间有限，因此变频器没有使用硬连线方式进行远程的控制，而是通过安装一台专用的监控上位机对变频器进行启动、停止及设定频率等相应操作。因为上位机无法安装于司炉工正前方，在操作及时性上难以保证，因此当前四台锅炉风机变频器运时仍需要挡风板配合，即：根据锅炉负荷情况，通过上位机将变频器调整到较低的运行频率（一般在40赫兹左右），挡风板开度在80%左右，当锅炉风量需要微调时，通过挡风板进行及时调整，保证风量调节的及时性。
给水泵变频器投运以来运行一直都很正常，在6号炉或7号炉单独运行时，给水泵采用变频器调速控制，将炉侧给水阀门全部打开。进入冬季供暖后，6号炉和7号炉同时运行时，单台给水泵需要满负荷运行才能满足负荷要求，因此需要将变频器退出运行，电机转入工频运行。待用户7号炉投入运行时（在建，220吨锅炉），则可以实现两台给水泵同时运行，一台工频运行，另一台变频运行，变频给水泵将起到补充给水的作用，通过变速电机来调整锅炉给水量及给水压力。
变频器投入运行以来，节能效果显著，风机节能数据如下：
注：以上按每年365天计算，按现在6号炉每年累计共运行10个月计算运行系数为：10/12=0.833 , 每年可节约电费为：158×0.833=131 万元
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1. 住宅中央空调方式
目前住宅中央空调常用的有以下几种方式：户式中央空调、多联机和小区集中供冷供热。
1.1 户式中央空调
户式中央空调的形式很多，目前市场上常用的有两种：①一台小型空气－水热泵室外机，带几台室内盘管。盘管数量根据房间的多少而定。盘管的形式根据个人喜好和装修要求，能够很好满足个性化的要求，可以很好地解决新风问题。该机型和大型风冷热泵原理基本一致，技术相对比较成熟，而且结合家庭使用的特点作了一些改进：将膨胀水箱和冷水泵全部内置，增加辅助电加热，控制上也有多种形式供用户选择，很多产品都采用PLC（可编程控制器）控制，用户只需在技术人员的指导下将一些参数设定好，机组运行，能量调节和自我保护均可通过电脑自行控制，非常方便，还可以通过电话或电脑网络远程控制。由于该形式工程比较简单，经济实用，所以目前在国内用得很普遍。其缺点是容易滴水霉变，冬季运行的可靠性还需提高。
②小型空气－空气热泵，室外机内置压缩机、冷凝器和各种辅助配件，室内机内置蒸发器和膨胀阀。根据制冷量大小可以配一只或两只膨胀阀，通过铜管将室内、外机连接，室内机接风管将冷（热）风送到各个房间，所以又称管道机。相对于其它形式的家用中央空调，管道机初投资较少，若引入新风，其空气品质将得到较大改善。空气－空气热泵工作稳定性比空气－水热泵高，其缺点是由于采用风管送风，层高要求较高，控制不如空气－水热泵方便，浪费能源。该形式在美国用得比较多。
另外还有燃气空调，太阳能空调，地温空调，水源热泵等多种形式，由于种种原因，使用得还不多，但随着能源结构的改善，国家能源政策的调整，这些形式的家用中央空调也会走进千家万户。
1.2 多联机
多联式变冷媒量热泵空调工程，目前以日本大金的VRV，青岛海尔的MRV和美的的MDV为代表，它以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其它制冷附件组成，末端由直接蒸发式换热器和风机组成。该形式由于采用磁阻式直流电机、涡旋式压缩机、直流风机电机及PAM脉冲振幅调控制和MIO （多段输入和输出）及BP（冷媒分配器）等先进技术，能够实现变频控制，所以能节能能源，特别是部分负荷下节能明显。多联式工程末端有天花板卡式嵌入式、风管连接式、挂壁式、暗藏式等多种形式供用户选择，能够很好地配合室内装修和个性化的要求，控制也非常方便。该形式的缺点是制冷剂管道较多，容易泄漏，新风很难解决，安装较复杂。该形式在日本使用得比较多，由于价格较高，在国内只有部分中高收入家庭使用。
1.3 小区集中中央空调
小区集中中央空调近年来发展较快，由于存在如下问题：工程投资较多，工程维护较麻烦，分户计费难以公平，工程同时利用系数低导致工程运行成本过高等等，房地产商一般不愿意搞小区集中中央空调，所以小区集中空调使用得并不多。但随着中央空调技术的发展，小区集中空调也将走向成熟，为住宅中央空调提供更多的选择。
2. 住宅中央空调发展方向
2.1 改善室内空气品质IAQ
随着人们环保和健康意识的增强，人们开始重视自己生活和工作环境的空气品质了，而且国家也制订了相应的法规，对室内空气品质作了严格的规定。因此住宅中央空调要顺应人们的这种要求，不仅改善室内空气的温湿度，还能明显改善室内空气品质。
室内空气品质，即人体舒适度和健康，人体舒适度是一个很复杂的问题，它是指人体的主观感觉，同一个人在不同的状态感觉会不一样，比如工作性质，衣着情况，温度，相对湿度，风速，噪声等，都会影响人体热舒适性指标。我们要使人体感到舒适，只有通过先进的传感技术，根据人体的活动量（人体代谢率），衣服热阻，调节室内空气温度、相对湿度、风速、辐射量等。由于相关的专业协会没有建立相应的行业标准和测试方法，所以实际操作还比较困难。健康我们追求的目标之一，现在很多家庭装修都大量采用建筑复合材料、石材、粘接剂等，这些物质在很长的时间内（至少1~2年）都将会释放大量有害气体，如甲醛、丙酮、氡及其蜕变物等。2002年一季度上海市有关部门对该市使用一年以上的商品房进行了抽查，抽查结果是甲醛严重超标，平均达到 0.2g/m3空气（国标是0.08g/m3空气），平均合格率仅0.16%，不足0.2%.如果房间内没有通风换气装置及时将这些物质排出或补充新鲜空气的话，这些物质会对人体造成很大危害。现在很多厂家和研究机构正在研究采用过滤网，静电除尘，用活性碳或光催化过滤器去除室内异味及挥发性物质，用LTC-M2触媒技术清除空气中的甲醛等，这些都可以提高室内空气品质，保证人体健康，但具体这些装置怎么与住宅中央空调结合使用及其效果怎样，都值得厂家和学者去重点研究。同时也是现代住宅中央空调的发展方向之一。
2.2 提高住宅中央空调的性价比
由于住宅中央空调绝大部分是采用风冷，所以机组性能系数（COP）较低。因此要想提高主机性能，主要提高机组的COP值，首先是提高压缩机性能，采用高效变频压缩机，提高压缩机加工和装配精度，对压缩机结构进行优化设计等；其次要提高换热器的换热效率，采用新材料（比如用内螺纹铜管波纹片），新工艺（加装融霜电磁阀，合理配管等），优化换热器结构（比如铜管翅片布置排列方式）；还要改进风机、水泵结构（比如采用双速风机，在冬季启动高速，大风量，增强换热效率，延长结霜时间，减少除霜时间）；目前，还应该完善机组性能系数的评价方法，仅采用的用某个工况下的COP值评价机组能耗是不够的，很多专家都提出应该用季节性供冷（供热）性能系数来评价机组能耗。目前已有这方面的评价软件，使用结果证明能很好地与实际吻合。
住宅中央空调的主机性能不仅涉及主机性能，还要看安装人员的水平和安装质量。性能再好的主机，工程安装质量很差，性能不能充分发挥，使主机性能大受影响。
住宅中央空调的价格主要受压缩机、换热器、风机和阀件影响。由于目前大部分住宅中央空调的压缩机都是从国外进口的，而它的价格占整个机组造价的 1/3～1/4，加之一些关键阀件也需要进口，所以住宅中央空调价格还是很高。这也是影响它快速进入家庭的主要因素之一。但随着技术进步，越来越多的部件被国产部件逐渐代替，相信住宅中央空调的性价比会越来越高。
2.3 机组的稳定性和可靠性
由于住宅中央空调是给家庭使用，所以机组稳定性要求非常高，很多国外品牌之所以大受欢迎，就是由于其稳定性和可靠性比很多国产品牌高。由于中国各地区之间气候差异很大，机组工作环境相差也很大，很多产品在恶劣的气候下工作波动很大，甚至不能工作，特别冬季低温工况，机组除霜和各种保护频繁动作，严重影响空调的效果。在可靠性方面，虽然很多厂家都尽力提高机组可靠性，特别是对电气自控，压缩机的高、低压，过载，过流，缺相等保护等方面进行可靠性设计，但离要求还有很大距离。另外，各种人为因素也会导致机组稳定性和可靠性降低。
2.4 机组维护的便捷性
机组维护的便捷性是衡量技术成熟与否的标志，随着计算机网络技术的发展，很多产品增加机组自动维护功能，故障自动检测，自动修复，自动报警，故障内容自动显示等。还可以通过网络诊断故障，不管产品装在世界哪个角落，通过互联网，厂家可以清楚知道机组工作正常与否，并可指导用户进行简单维护，简单问题厂家只需一个电话就可解决问题。
2.5 机组环保性
环保是人类共同关心的话题，对于住宅中央空调来说，它包含降低机组噪声，降低能源消耗，使用对人类无害，可回收，可再生的制冷剂等。
2.6 提高智能化程度
随着电子技术，计算机技术和网络技术的飞速发展，住宅中央空调的智能化程度已发展到一个新的高度。很多厂家和研究结构正在探索将智能除霜、模糊控制和神经网络控制、安防连控等新技术应用到住宅中央空调的前景和意义。有些技术已
一.概况
鹤岗矿务局热电厂位于中国的北方煤城——黑龙江鹤岗市，隶属于矿务局工程，共四机六炉，包括两台50MW发电机组和两台25MW发电机组，四台75吨锅炉和两台220吨锅炉。其中五号和六号炉为220吨锅炉，目前正增建七号炉（220吨锅炉）。
冬季除了正常向东北电网供电外，还要负责鹤岗大部分地区的供热。长期以来我电厂220吨炉的送、引风机电机一直采用工频运行的方式，依靠送、引风机的挡板来调整风量，维持锅炉负压，风机挡板的开度一般在40%左右，这样大量的能量就浪费在风机的挡板上，造成该电厂的厂用电率高居不下。
夏季时，一般只运行一台220吨锅炉，就可以满足负荷的要求。冬季为了供暖的需要，一般两台220吨锅炉都要运行。6号炉和5号炉锅炉给水工程采用母管制，锅炉给水泵的配置为1用1备。当两炉同时运行时，一台工频给水泵的给水量及给水压力刚好满足。在一台锅炉运行的时候，启用一台给水泵，但是给水泵的出口压力为15MP，而现场实际需要的给水压力仅为12.5MP，这样给水泵的出口压力过高，需要调整。因为给水泵是由定速电机拖动的，因此只能通过炉侧阀门来控制给水流量和压力，不但经济效益差，而且由于炉前给水压力过高，对给水管道的安全运行还造成一定的隐患。
为了彻底解决上述问题，我厂决定对6号炉的四台引送风机（两台引风机，两台送风机）及一台给水泵进行技术改造，通过对电机调速来实现上述风机和给水泵的变速运行，对风量、给水流量及压力进行合理调节，以达到改善工艺和节能的目的。
二.调速方式的选择
目前，大功率高压异步电动机的主要调速方式有以下几种：串级调速、液力偶合器调速及变频调速等。
串级调速——优点是可以回收转差功率，所以调速效率比较高，但存在的问题也很多：它不适合于鼠笼型异步电机，必须更换电机；不能实现软起动，启动过程非常复杂；启动电流大；调速范围有限；响应慢，不易实现闭环控制；功率因数和效率低，并随转速的调低急剧下降；很难实现同PLC、DCS等控制工程的配合，对提高装置的整体自动化程度和实现优化控制无益；同时因控制装置比较复杂、谐波污染大对电网有较大干扰；进一步限制了它的使用，属落后技术。
液力偶合器调速——属低效调速方式，调速范围有限，高速丢转约5%-10%，低速转差损耗大,最高可达额定功率的15%,因效率与速度成正比，低速时效率极低，精度低、线性度差、响应慢，启动电流大，装置大，必须加装在设备与电机之间，不适合改造；无法软启动，偶合器故障时，无法切换运行，维护复杂、费用大，不能满足提高装置整体自动化水平的需要。
高压变频器调速——由于应用了先进的电力电子技术、计算机控制技术、现代通信技术和高压电气、电机拖动等综合性领域的学科技术，因此具有其它调速方式无法比拟的优点：
①变频器采用液晶显示数字界面，调整触摸式面板，可随时显示电压电流、频率、电机转速，可非常直观地显示电机在任何时间的实时状态。
②精确的频率分辨率和高的调速精度，完全可以满足各种生产工艺工况的要求。
③高压变频器具有国际通用的外部接口，可以同可编程控制器（PLC）和工控机等各种仪表相连，并可与原设备控制回路相连接，构成部分闭环工程，如与原DCS工程实现数据交换和连锁控制等。
④具有就地和异地操作功能，另可通过互联网实现远程监控功能。
⑤具有电力电子保护和工业电气保护功能，保证变频器和电机在正常运行和故障时的安全可靠。
⑥电机可实现软启动、软制动；启动电流小，小于电机的额定电流；电机启动时间可连续可调，减少了对电网影响。
⑦减少配件的损耗，延长设备使用寿命，提高劳动生产效率。
综合上述调速方式，我电厂选择了当前最为先进的调速形式——高压变频调速，通过对众多高压变频器厂家综合考评，决定选用北京利德华福电气技术有限公司生产的单元串联多电平结构的高压变频器，该变频器具有如下优点：
①在国内高压变频器厂家中业绩最多，工程运行稳定；
②全中文界面显示，适合国内用户；
③针对国内用户量身定做，尽量考虑国内电网的综合因素，在其可靠性，安全性方面有其独到的技术优势；
④内置PLC，易于改变控制逻辑关系，适应多变的现场需要。
三.工程配置方案
根据实际情况，四台锅炉风机变频器及一台给水泵变频器的现场主回路均采用手动一拖一的方案，如右图：
此结构是手动旁路的典型方案,原理是由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成（其中QF为原高压开关柜内的断路器）。要求QS2和QS3不能同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。在检修变频器时，有明显断电点，能够保证人身安全，同时也可手动使负载投入工频电网运行等。
四.高压变频器改造实施情况
根据现场实际设备，选择变频器的型号如下：
上述五台高压变频器于2005年8月19日运抵现场，至10月1日，全部安装调试完毕，并投入运行，累计工期为一个月。
用于锅炉风机调速的变频器安装于零米处，在锅炉主控间配备一台上位机，同时对四台风机变频器进行监控。另外对原有高压开关柜控制回路进行改造，从变频器控制柜取一对常开节点串入高压开关柜的分闸回路，该节点定义为“合闸允许”，闭合有效。当变频器送控制电自检正常后，该节点闭合，可以通过原有的合闸回路给变频器送高压电。另从变频器控制柜取一对常开节点并入高压开关柜分闸回路，该节点定义为“紧急分断”，闭合有效，当变频器运行中出现重故障时，变频器将自动停机，同时该节点闭合，高压开关跳闸，断开变频器主回路高压电源，对变频器进行及时有效的保护。给水泵变频器的高压开关柜除了上述改造外，在变频器运行前还将原有的电机差动保护回路断开，如果电机需要转入工频运行，则该保护投入。
锅炉给水泵变频器安装于给水泵旁，将上位机监控工程安装于给水泵操作间内，对高压开关柜同样进行类似的改造，以满足变频器投运的要求。
五.运行情况及节能分析
四台锅炉风机变频器从投运以来一直正常运行，由于6号锅炉不是采用DCS控制方式，炉控操作盘上安装空间有限，因此变频器没有使用硬连线方式进行远程的控制，而是通过安装一台专用的监控上位机对变频器进行启动、停止及设定频率等相应操作。因为上位机无法安装于司炉工正前方，在操作及时性上难以保证，因此当前四台锅炉风机变频器运时仍需要挡风板配合，即：根据锅炉负荷情况，通过上位机将变频器调整到较低的运行频率（一般在40赫兹左右），挡风板开度在80%左右，当锅炉风量需要微调时，通过挡风板进行及时调整，保证风量调节的及时性。
给水泵变频器投运以来运行一直都很正常，在6号炉或7号炉单独运行时，给水泵采用变频器调速控制，将炉侧给水阀门全部打开。进入冬季供暖后，6号炉和7号炉同时运行时，单台给水泵需要满负荷运行才能满足负荷要求，因此需要将变频器退出运行，电机转入工频运行。待用户7号炉投入运行时（在建，220吨锅炉），则可以实现两台给水泵同时运行，一台工频运行，另一台变频运行，变频给水泵将起到补充给水的作用，通过变速电机来调整锅炉给水量及给水压力。
变频器投入运行以来，节能效果显著，风机节能数据如下：
注：以上按每年365天计算，按现在6号炉每年累计共运行10个月计算运行系数为：10/12=0.833 , 每年可节约电费为：158×0.833=131 万元
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