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熱電廠供熱機組熱循環(huán)水系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)，目前常用的方法是閥門節(jié)流調(diào)節(jié)補水泵的流量或啟動、停止補水泵來維持循環(huán)水系統(tǒng)的壓力，這種方式雖然簡單卻能耗極大。根據(jù)測試當機泵的流量由100%降至50%時，電動機功率則為額定功率的64%，而此時機泵的軸功率理論計算值只有額定功率的12.5%，大部份功率損失在節(jié)流調(diào)節(jié)中，熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)補水泵的情況也大致相同。另外，更嚴重的問題是：當閥門調(diào)整不能滿足要求將采用間斷運行的方式進行補水造成循環(huán)系統(tǒng)壓力大幅度波動。采用變頻調(diào)速恒壓補水技術(shù)，隨著熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)壓力的變化、合理的調(diào)節(jié)機泵的運行狀態(tài)，則不僅方便工藝調(diào)節(jié)、節(jié)約大量能源又可保證熱網(wǎng)安全運行。
（一） 改造前的概況
雁南熱電廠于2004年10月中旬對供熱系統(tǒng)進行調(diào)試及試運行調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)高溫網(wǎng)和低溫網(wǎng)的兩套變頻補水裝置投入運行后嚴重干擾熱網(wǎng)測控儀表及設備儀表顯示異常，雜亂無章的閃爍控制紊亂導致整個熱網(wǎng)系統(tǒng)不能運行，使變頻器被迫退出運行,使用人工控制補水泵運行狀態(tài)以靠起動和停止補水泵來維持循環(huán)系統(tǒng)的壓力，壓力極其不穩(wěn)經(jīng)常超出正常的運行參數(shù)造成超壓事故，對熱網(wǎng)系統(tǒng)管道換熱器及熱用戶的散熱器等設備危害極大，對于頻繁起動的電動機補水泵沖擊很大,經(jīng)常損壞設備，維護費用大幅度增加。對此存在的干擾問題多次找建設、設計、安裝及調(diào)試部門都沒有得到解決，因此兩套變頻調(diào)速裝置在整個采暖期均不能投入使用。
（二） 改造變頻調(diào)速恒壓補水控制系統(tǒng)和投入的必要性
1、保障熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)安全運行的需要
由于人工調(diào)節(jié)控制熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)壓力波動很大，隨時都有可能造成熱網(wǎng)系統(tǒng)超壓而造成換熱器管道、熱用戶散熱器等設備爆破損壞的重大事故，更危險的是雁南熱電廠供熱的用戶是三礦大井井口,將危及三礦大井安全,絕不可輕視。所以恒壓補水系統(tǒng)的投入是非常必要的。
2、節(jié)能的需要
補水泵采用閥門調(diào)節(jié)的定速離心水泵、由于熱網(wǎng)實際運行工況與計算工況產(chǎn)生的差異致使水泵揚程、流量的設計值與實際運行的數(shù)值相差甚大，一般流量富裕系數(shù)達1.15－1.3；揚程富裕系數(shù)達1.2－1.5；電動機功率富裕系數(shù)達1.15－1.3。一般熱網(wǎng)補水為了滿足不同的池漏量要求,以上的富裕系數(shù)還要大。這樣就造成水泵運行負荷僅達設計負荷的50%－70%，電機常年運行負荷僅為額定負荷的70%，若設計效率為85%，而實際運行效率最多則有60%左右，這就是所謂的“高效設計、低效運行”，大量的能源浪費在過大的設計裕度和落后的調(diào)節(jié)方式上，如果將變頻調(diào)速裝置投入運行、因離心水泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的平方成正比、故降速之后，流量一般降低，而軸功率則大幅度降低，因而節(jié)能效果相當顯著。
3、工藝調(diào)節(jié)控制的需要
熱網(wǎng)在運行中，熱用戶涉及的設備非常廣泛,泄漏點難以確定和消除泄漏量不定控制機理復雜，如果控制不好，就難以達到理想的運行狀態(tài)，用節(jié)流方式調(diào)節(jié)及控制不僅浪費能源而且不夠方便，如果運用變頻調(diào)速對水泵進行調(diào)節(jié)控制，就可較方便地通過調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)水泵介質(zhì)流量，壓力達到與其它參數(shù)優(yōu)化配置的目的。
4、自動化控制的需要
實踐證明水泵采用變頻調(diào)速后，可方便有效地與計算機分散控制系統(tǒng)（DCS），可編程控制器（PLC）進行無縫連接，比如與機爐DCS控制系統(tǒng)連接后可對熱網(wǎng)系統(tǒng)進行高質(zhì)量的控制，提高機組和熱網(wǎng)系統(tǒng)運行的自動化水平及控制質(zhì)量。
（三） 分析生產(chǎn)干擾及導致熱網(wǎng)測控設備失靈的原因
通過分子細研究分析變頻器安裝使用說明資料以及設計施工圖紙，并檢查實際控制電纜.動力電纜.熱工信號電纜敷設情況，發(fā)現(xiàn)存在問題如下：
1、 變頻器控制回路及動力回路設計不合理具體情況見附圖1,變頻器電源、用于切換和起動的接觸器13KM、13KM＂、14KM、14KM＂在380V配電室;變頻器在就地安裝。操作開關 按鈕 中間繼電器位于熱網(wǎng)控制室，當變頻器帶電動機工作時，變頻器帶有強烈電磁諧干擾的輸出電流經(jīng)電纜回到380V配電室配電柜中的13KM、＂14KM＂接觸器切換后返往現(xiàn)場,驅(qū)動相對應的電動機帶泵工作。變頻器安裝技術(shù)指導書中嚴格規(guī)定變頻器輸出電纜應盡量短而且遠離電源電纜，控制信號電纜，以免耦合電磁干擾。如果有兩套變頻器工作，將有4條電纜擴散強烈的電磁幅射干擾、并耦合到同溝敷設的熱網(wǎng)熱工信號電纜，是造成熱工控制系統(tǒng)失常的主要原因。
2、 電纜敷設不符合技術(shù)要求
動力電纜、控制電纜、熱工控制電纜、熱工儀表電纜、變頻器輸出電纜，在同一電纜溝、同一托架敷設，無法消除電磁干擾的耦合，致使熱工儀表設備顯示控制紊亂。變頻器輸出至電動機電纜型號不符合要求。
根據(jù)AS/NZS2064，1997標準里對A級設備的要求對變頻器的電機電纜有嚴格的規(guī)定，TD2100型變頻器規(guī)定電機電纜必須使用帶有屏蔽層的對稱三芯電纜或是帶屏蔽層的四芯電纜。允許使用，屏蔽層電導率小于電纜電導率的50%時，需要使用單獨的PE導線。不允許使用無屏蔽層的四芯電纜或三芯電纜加一根保護接地、補水泵電動機使用的是無屏蔽層的3×2.5+1×1.5電纜、所以將會產(chǎn)生很大的電磁幅射。
根據(jù)以上多方面檢查分析基本可以確定引起熱工儀表及設備異常的根源是由于上述原因產(chǎn)生的電磁幅射干擾而導致的。
（五）研究消除干擾的解決方案
1、根據(jù)前面的分析產(chǎn)生干擾的原因已明確。要想各類電纜分開敷設已經(jīng)不可能，只能從改變原設計的電氣回路和采用符合要求的變頻輸出電纜來減少電磁幅射。為了證明這種想法的可行性，我們進行如下試驗：將變頻器移至就地，接好變頻器輸入電源，變頻器用1根推茬使用的屏蔽電纜與電動機連接好，解開水泵與電動機連接的對輪，送上變頻器電源，起動變頻器帶動電動機運行，實踐證明熱工儀表及控制設備顯示控制正常，這個試驗為確定改造方案打下了基礎。
2、解決干擾的方案之一
根據(jù)面上的分析及試驗的結(jié)果來看，干擾儀表設備的最主要的原因是變頻器輸出電纜在共用的電纜溝里往返時造成的兩次電磁干擾。為了避免干擾可以將電纜溝里的變頻器輸出電纜取消，但必須將380V配電室4個盤內(nèi)的13KM＂；13KM＂； 14KM＂；14KM＂的接觸器和相對應的熱繼電器及全部的二次配線和拆移到就地變頻器柜內(nèi)，控制電纜必須重新敷設。這個方案的缺點是改造的工作量非常大而且必須重新設計，施工、調(diào)試。具體施實難度很大，也浪費很多材料。
3、消除干擾方案之二
1、在就地變頻柜內(nèi)增加4塊接觸器，兩塊接觸器用于2臺補水泵變頻運行的切換，另2塊接觸器用于2臺補水泵的工頻運行（包括手動運行）的切換。原理見附圖2，當變頻器帶1＃泵運行時，接觸器ZC1閉合，SC1斷開。而SC1斷開是為了變頻器通過帶1＃泵工作時，防止強電磁干擾的電壓送入電纜溝使工頻電纜造成干擾，當手動運行1＃泵時ZC1斷開防止變頻電流送入工頻運行的1＃泵電動機，這樣改造后使變頻器輸出的帶有強烈電磁諧波電流不再往返于配電室與電動機之間使干擾降到最低。
2、更換符合技術(shù)要求的電纜根據(jù)變頻器的技術(shù)規(guī)范要求采用的屏蔽電纜線。
3、由于電阻遠傳壓力表經(jīng)常出現(xiàn) 線電阻接觸不良，電阻值脈動，導變頻器頻率驟變。造成輸出電流諧波成份增加而產(chǎn)生干擾。將原設計的電阻遠傳壓力表的電阻信號，改為電容式壓力變送器的4－20mA信號。
（五）改造工程項目的實施及調(diào)試
根據(jù)現(xiàn)場的具體情況為了取得較好的效果，我們采用了第二個方案
1、在兩臺現(xiàn)場變頻柜內(nèi)按附圖2進行安裝接觸器及柜內(nèi)配線，連接所有的動力電纜及信號和控制電纜。
2、將380V配電室的9＃、34＃、21＃及33＃柜內(nèi)部13KM＂、14KM＂接觸器拆除下口接線，并且按照附圖3改配線到備用端子上引出A11、C11、C1、C2。利用控制電纜的備用芯線送往熱網(wǎng)控制室、再用過渡線送往變頻柜控制電纜的備用芯線接到變頻柜內(nèi)的A11、C11、C1、C2端上。
3、將原電阻遠傳壓力表屏蔽電纜拆開按高溫網(wǎng)和低溫網(wǎng)分別串接在高溫網(wǎng)回水和低溫網(wǎng)回水的壓力變送器回路中，并把112端子接變頻器的正，116端子接負，114端懸空即可。
4、修改TD2100變頻器內(nèi)部功能碼參數(shù)將
F90設為1 F91設為0 F92設為20 F93設為0 F94設為100 F95設為100
F96設為1
2、打開變頻器蓋板，將主板的J4跳線跳為I、把盤柜的112端子和116端子分別接在變頻器的GG1和GND端子上。而后安裝好蓋板。
5、系統(tǒng)調(diào)試與試運行
兩變頻調(diào)速自動恒補水控制系統(tǒng)分別進行試運行、運行狀態(tài)也比較好，但發(fā)現(xiàn)運行一段時間后，壓力信號突然上升至16mA左右固定不動，重新起動后正常，過一段時間重復出現(xiàn)，經(jīng)仔細研究分析,定性為信號中有干擾導致配電器和壓力變送器失常引起，在變頻柜信號輸入回路加裝濾波電容后一切恢復正常,通過加入擾動信號，被調(diào)量在個1+1/2振蕩周期之后達到給定值的穩(wěn)定狀態(tài)，效果非常理想。
（六）改造后變頻調(diào)速恒壓補水控制系統(tǒng)投入產(chǎn)生的效益分析
1、通過這次改造使兩套恒壓補水系統(tǒng)得以使用，否則由于存在嚴重的干擾問題導致儀表控制系統(tǒng)失常根本不能使用，浪費投入資金如下：
變頻器柜8.9萬元 2臺
低壓配電柜1.5萬元 4臺
各種動力電纜、控制電纜及屏蔽電纜3.2萬元計
8.9×2＋1.5×4＋3.2＝27萬元
根據(jù)去年采暖熱網(wǎng)運行情況來看，由于熱網(wǎng)恒壓補水不能投入運、采用人工控制先后造成了2次超壓事故，如果今年還不能投入自動的話，2次超壓事故將會造成三礦大井井口換熱器停止供熱，由于超壓事故損壞的范圍太廣設備太多，恢復運行困難極大，每次搶修事故的時間在3天左右，將造成三礦井口換熱器結(jié)冰導致大井停產(chǎn)6天，影響生產(chǎn)原煤3萬噸按每噸煤按180元計算30000噸×180元＝360萬噸 將會給企業(yè)造成360萬元經(jīng)濟損失。
此系統(tǒng)的投入可避免事故的發(fā)生，為安全生產(chǎn)創(chuàng)造了極有利的基礎條件，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益是不可估量的。另外創(chuàng)造社會效益也是非常大的，事故的發(fā)生會給企業(yè)造成極壞影響，是短時期內(nèi)無法彌補的。
(七) 結(jié)論
理論和實踐證明我們這次對這兩變頻調(diào)速壓補水控制系統(tǒng)的改造是成功的，將不能使用的系統(tǒng)通過改造現(xiàn)在已經(jīng)投入使用了，不僅可節(jié)約大量的能源及資金，保證了設備運行的安全產(chǎn)生，為DCS分散控制系統(tǒng)及PLC可程控制器的接入創(chuàng)造條件，提高了我廠的自動化程度。
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