有關(guān)高壓變頻調(diào)速裝置在電廠的應(yīng)用論文
摘要:根據(jù)山東十里泉電廠供水泵應(yīng)用高壓變頻調(diào)速裝置的實效,說明國產(chǎn)高壓變頻調(diào)速裝置的技術(shù)已日趨成熟,大力推廣應(yīng)用它所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是十分可觀的。
關(guān)鍵詞:高壓變頻調(diào)速;水泵流量調(diào)節(jié);節(jié)能
引言
山東十里泉電廠是一個具有5臺125MW,2臺300MW及一臺140MW機組的中型電廠。
十里泉發(fā)電廠目前由30km外的水源地供水,水源地共裝有5臺水泵,均由560kW/6kV高壓電動機拖動,多數(shù)情況下啟動1~2臺泵就可滿足發(fā)電要求,采用手動節(jié)流調(diào)節(jié)方法控制水流量。如果節(jié)流閥開度不大、并且水流量足夠,則停一臺水泵;如果節(jié)流閥全開仍不滿足水流量要求,則再開啟一臺水泵,由于管道長達(dá)30km,且節(jié)流閥始終處于調(diào)節(jié)狀態(tài),如選擇一臺水泵進(jìn)行變頻調(diào)速改造,節(jié)流閥全開,實現(xiàn)恒水壓控制,不但具有良好的節(jié)能效果,泵站的控制特性也大為改善。
1 高壓變頻調(diào)速裝置選型依據(jù)
對于6kV等級,目前主要有3種方式的'高壓變頻裝置:單元串聯(lián)多電平型、三電平型和電流源型。由于單元串聯(lián)多電平方式容易實現(xiàn)冗余運行,在單元故障時能進(jìn)行旁路而不影響電動機連續(xù)運行,并且具有諧波小、dv/dt低、技術(shù)成熟等顯著優(yōu)點,因此,決定采用這種方式的高壓變頻器。
在對國內(nèi)外各廠家的單元串聯(lián)多電平高壓變頻裝置,進(jìn)行性能價格比較和運行可靠性評估后,選用了上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究所和上?七_(dá)機電控制有限公司生產(chǎn)的MAXF700-6000/750型高壓變頻調(diào)速裝置,該類型產(chǎn)品具有如下6個特點:
1)功率單元冗余運行、故障時自動快速旁路,確保電機正常運行;
2)可在線更換功率單元,不須停機;
3)采用無極性電力電容代替電解電容,提高了裝置壽命和整體可靠性,20年內(nèi)不須更換電容;
4)采用特制散熱器,使功率單元溫升低,裝置體積減小(寬3800,深1200,高2200);
5)輸出dv/dt低(在500V以下),電動機絕緣不受損害;
6)電網(wǎng)自動重合閘后繼續(xù)運行。
2變頻運行的其它優(yōu)點
該泵站經(jīng)高壓變頻改造后,除了節(jié)能外,水流量控制特性以及電動機和泵的運行特性明顯改善,主要有以下6項優(yōu)點。
1)實現(xiàn)恒母管水壓控制操作人員只須改變母管壓力設(shè)定值,不再調(diào)整節(jié)流閥,運行自動化程度大為提高,運行和維護(hù)工作量降低。
2)管道壓力降低原來節(jié)流調(diào)節(jié)時,流量變小時,管道壓力反而升高,容易爆管,不利于管道安全運行,而采用變頻調(diào)節(jié)后,流量變小時,管道壓力亦變低。
3)電動機軟啟動避免水泵頻繁啟停經(jīng)測量,變頻運行時起動電流<5a,而工頻直接起動電流>300A,因此,變頻運行完全消除了因直接啟動造成的對電動機和電網(wǎng)的沖擊,降低了電動機故障率(電廠電動機因直接啟動造成故障已屢見不鮮)。
4)功率因素提高從電網(wǎng)側(cè)看,工頻運行時功率因數(shù)為0.85左右,變頻運行時功率因數(shù)達(dá)到0.95,因此,即使同樣是滿負(fù)荷運行,變頻運行時,高壓輸入電流明顯比工頻運行時小,這也有利于節(jié)能和設(shè)備安全運行。
5)電機和泵運行壽命延長設(shè)備轉(zhuǎn)速降低后,運行噪聲降低,磨損減少,設(shè)備壽命延長。
6)控制響應(yīng)速度增快改變水壓設(shè)定值后,裝置迅速改變運行轉(zhuǎn)速,使母管水壓迅速跟蹤設(shè)定值。
3 現(xiàn)場實際操作
交流會上來自山東黃臺,德州,石橫,白楊河,里彥,聊城,凱賽,皺縣,萊城,臨沂,威海,危房,滕州,辛店,章丘,青島等17個電廠及上海寶鋼電廠等50余名代表,在現(xiàn)場進(jìn)行了實地操作,并重點觀察了以下4項試驗。
>1)單元切換和自動平衡試驗在額定負(fù)荷時,切換1~15中任意功率單元,電動機始終保持連續(xù)運行,且單元投切后三相電壓電流保持平衡。
2)自動手動切換試驗在自動恒水壓控制和手動恒頻率控制之間切換,裝置運行頻率和水壓波動不超過規(guī)定值。
3)自動運行時階躍響應(yīng)試驗由于變頻泵在運行時,要承受工頻泵的開停沖擊,這相當(dāng)于約20%的階躍信號,因此,試驗時,在自動運行狀態(tài)下對設(shè)定值施加20%階躍變化,超調(diào)量和振蕩次數(shù)不超過規(guī)定值。
4)變頻泵運行時,工頻泵投切試驗系統(tǒng)自動運行時,當(dāng)升高設(shè)定值到裝置給出“壓力過低”報警信號時,投入一臺工頻泵,此時變頻泵自動降低轉(zhuǎn)速并將母管壓力調(diào)節(jié)到設(shè)定值,超調(diào)量和振蕩次數(shù)不超過規(guī)定值,報警信號自動消失。當(dāng)降低設(shè)定值到裝置給出“壓力過高”報警信號時,切除一臺工頻泵,此時變頻泵自動降低轉(zhuǎn)速并將母管壓力調(diào)節(jié)到位,超調(diào)量和振蕩次數(shù)不超過規(guī)定值,報警信號自動消失。
4 節(jié)能效果
高壓變頻調(diào)速裝置投入運行后,節(jié)流閥全開,采用遠(yuǎn)方自動恒水壓控制方式,平時操作值班人員只須改變壓力設(shè)定值(在操作室用按鈕進(jìn)行升降設(shè)定),多數(shù)情況下,變頻器運行在40Hz左右,功率270kW左右,高壓輸入電流不到30A,而50Hz定速運行時功率約530kW,高壓輸入電流60A左右。
運行平均負(fù)荷按0.95×560kW計算,每年運行300天,即7200h,節(jié)電1340MWh。按上網(wǎng)電價計算,兩年不到便可收回投資,如按電的售價算,因為該裝置投資不到73萬元,則一年就可以收回全部投資。
5 結(jié)語
國產(chǎn)高壓變頻調(diào)速裝置用于拖動發(fā)電廠大型風(fēng)機和泵電動機,不僅節(jié)能,而且大大改善了控制特性和運行特性。目前,高壓變頻技術(shù)日趨成熟,其運行可靠性已達(dá)到發(fā)電廠要求,建議大力推廣使用。
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