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变频调速在北方供暖工程中的节能潜力分析
谐波治理
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论文导读:：通过对某集中供暖工程中的分析，论述了对风机、水泵类电机采用变频器调速的节能潜力。以实例说明变频调速的节能效果及变频谐波的治理方案。
论文关键词：节能，变频，谐波治理
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1前言
目前我国建筑能耗约占总能耗的1//3，而集中供暖工程又是北方建筑不可缺少的组成部分，其运行时间长，涉及面较广，消耗能源之多，在创造节约低碳的新型社会中尤其引人关注。如何在保证舒适的前提下降低能耗，是目前研究的重点[1~2]。
供暖工程中需要使用到大量的风机、水泵等设备，这些设备都是耗电大户，当然对这些设备进行节能分析也是很有意义的。本文通过一个位于河北保定市的集中供暖项目为例，分析变频器在风机、水泵类电机中的节能效益，并对变频谐波提出具体的治理方案。
2变频调速装置在供暖工程中的应用
河北保定市某集中供暖工程谐波治理，规模为5台64MW的燃煤热水锅炉及其附属设施。总建筑面积约15000m2，新建变电站一座，安装2台10/0.4kV、1250kVA变压器和2台10/0.4kV、1000VA变压器，2台630kW大循环水泵采用10/0.69kV、800kVA、12脉冲整流变压器构成电动机变压器组供电。
在该项目中，选择CFC-2000变频器对风机和水泵等设备进行调速。CFC-2000变频器控制方式可以采用无PG矢量控制、有PG矢量控制及V/F控制。速度控制精度达到0.1%，提供1:1000的速度控制范围，可实现转速追踪再起动功能，实现对旋转中的电机的无冲击平滑启动。该工程主要的风机、水泵等设备均采用变频器调速，见表1。
表1主要风机、水泵配用变频器一览表
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电动机类型
电动机额定功率（kW）
所配变频器型号
供电变压器
Ⅰ、Ⅱ#锅炉引风机
400
CFC-2000-400
1#
Ⅰ、Ⅱ#锅炉鼓风机
132
CFC-2000-132
Ⅰ、Ⅱ#锅炉炉排
4
CFC-2000-4
Ⅰ、Ⅱ#锅炉分层给煤
3
CFC-2000-4
锅炉补水泵
22
CFC-2000-22
Ⅲ#锅炉引风机
400
CFC-2000-400
2#
Ⅲ#锅炉鼓风机
132
CFC-2000-132
Ⅲ#锅炉炉排
4
CFC-2000-4
Ⅲ#锅炉分层给煤
3
CFC-2000-4
Ⅰ、Ⅱ#锅炉小循环水泵
185
CFC-2000-185
Ⅳ（Ⅴ）#锅炉引风机
400
CFC-2000-400
3#
Ⅳ（Ⅴ）#锅炉鼓风机
132
CFC-2000-132
Ⅳ（Ⅴ）#锅炉炉排
4
CFC-2000-4
Ⅳ（Ⅴ）#锅分层给煤
3
CFC-2000-4
鼓风机、引风机、小循环水泵电机等（功率不大于400kW）采用380V变频器调速控制，既节约能源，又能软启动，减少启动电流对电网的冲击杂志网。
对于630kW大循环水泵电机，尽管可选到380V变频器，但采用380V电动机，电流太大，电缆损耗高，施工接线不方便。经比较有一下三种调速效果较好的方案：
（1）电机采用高压变频器调速，高压变频器控制装置为10kV输入，6kV（或10kV）输出，选用6kV（或10kV）高压电机。高压变频器调速电机电流小，电缆截面小，变频器节能效果显著。其缺点之一是价格昂贵，一次性投资较大；二是设备体积大谐波治理，占地面积大。
（2）电机采用660V变频器调速，该方案需设10/0.69kV变压器。660V变频器为成熟的设备，每千瓦投资与380V变频器接近，约为同功率同档次高压变频器调速装置价格的一半左右，且接线简单，技术可靠，不需要另外的电容补偿，功率因数可达到0.95以上。
（3）电机采用斩波内馈调速，斩波内馈调速技术是国内专利技术，以低电压、低功率对高压大功率电机进行调速，节能效果与变频器装置差不多，其成本比低压变频器高一些。其缺点是采用绕线型电机存在滑环和电刷问题，增加了电机维护量和运行成本，另外电机体积较大，占地面积大。
以上三种调速方案均为技术先进，节能效果显著的方案。从技术先进，运行可靠，控制精度，占地面积，节能效果等方面综合考虑，400kW以上至800kW电机采用660V变频调速方案较好。该工程两台630kW大循环水泵电机采用660V变频调速方案，减少了谐波的影响，变频器选用12脉冲整流。
该工程已于去年投入运行谐波治理，一个供暖期供暖时间为3240h，去年冬季5台锅炉运行2台已满足要求。根据现场统计资料，两条锅炉满负荷、90%负荷、80%负荷、70%及以下负荷运行时间各为15天、30天、60天、30天。鼓、引风机电机运行频率及变频器输入电流统计见表2所示。
表2鼓、引风机电机运行频率及变频器输入电流统计表
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负荷率
100%
90%~99%
80%~89%
＜80%
鼓风机电机（132kW，244A）
频率（
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