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高压变频调速技术在空压机上的应用

2010-8-30

通过对新疆奎屯电厂二厂给空压机变频改造前后运行工况的对比分析。公用母管式给水系统中,采用高压变频器来调节电机转速的调节方案可以大幅度节约电能。变频调速调节法比台数调节法更经济,也更安全,防止了根据负荷经常起动和停泵的不安全因素,一种经济实用的改造方案。

1引言

高压变频器在电厂附机系统中的应用对于落实十一个五规划中提出的突出抓好在电厂等行业中的节能工作”及重点工程“电机系统节能在煤炭等行业进行电动机拖动风机、空压机系统优化改造”具有重大意义。

新疆生产建设兵团奎屯热电厂二厂归属兵团农七师独立电网(电网总装机容量为100NW农七师和奎屯垦区供电、供热的主力电厂。锅炉容量为1160Th和2130Th由于独立电网的原因,电厂装机容量为225MW采用抽气式汽轮机和内冷式发电机。给空压机、循环空压机等辅机直接启动时,启动电流大;启动时电网电压跌落比较大;另外给空压机等采用定速运行,阀门调整节流损失大、入口压力高、管损严重、系统效率低,造成能源的浪费。

为实现节能及提高生产工艺。设备投运使用以来,装置了1台广东明阳龙源电力电子有限公司的NLVERT-D061600.A高压变频器用于4#5#给空压机的变频调速。运行稳定可靠,节能效果明显。

 

2给空压机工艺要求

给空压机的运行原理如图1所示。经过高压加热器加热后,将除氧水箱的凝结水通过给空压机提高压力。输送到锅炉省煤器入口,作为锅炉主给水。

图2为奎屯热电厂二厂两台火电机组给空压机回路原理示意图。采用5台给空压机并联运行,采用2台机组公用母管式给水系统。其中1#2#3#给空压机电机的额定功率为1000KN额定电压为6KV额定电流为109.5A 4#5#空压机电机的额定功率为1250KW额定电压为6KV额定电流为137.69A 空压机的入口压力为15MPa而正常运行时的汽包压力为10MPa设计上,空压机入口压力与正常汽包压力之间有比较大的差异(约5.0NPa原因是考虑到锅炉检修以后打水压试验的需要,另外为提高调节系统的反应速度,给水调节阀前需提供较大的压力。

 

给空压机电机采用变频调速驱动后。节省了因阀门阻力引起的附加损耗,用改变电动机的转速来满足不同的压力要求。达到节能的目的使用调速方法来改变压力的调节方法非常连续,使锅炉汽包水位自动调节系统的反应连续平滑,改善了锅炉给水调节系统的性能。

3改造方案确定

3.1给空压机电机参数

1型 号:YSK500-2

2额定功率:1250KW

3额定电压:6KV额定电流:137.69A

4额定频率:50Hz额定转速:2989转/分

3.2系统构成

为节约成本。系统接线方案如图3所示。该方案的特点是可以满足一台给空压机变频运行故障,采样“一拖二”系统连接方案对4#5#给空压机进行变频改造。工频联动备用给空压机的要求。

3.3变频运行控制方式

NLVERT-D06系列高压变频器内置S7-200型PLC通过电厂DCS系统下发的速度指令进行频率调节。关闭再循环阀门。由于给空压机的流量是根据机组的负荷大小来控制的主要控制参数是汽泡水位,变频改造后。汽泡水位过高将影响蒸汽品质,过低则破坏锅炉水循环,严重时会引起爆管。经过现场测试,建立了以汽包水位、给水流量、过热蒸汽流量三个被调量的给水系统控制方案。但由于汽泡水位、给水流量、过热蒸汽流量由于受温度影响较大,经过现场试验和一段时间的试运行,采用软件弥补的方法解决了此问题,通过闭环跟踪汽包水位,稳定控制了汽包液面的高度,优化了生产工艺。

同时。通过DCS控制变频器的输出频率。变频器还可选择运行在开环状态。

4HLVERT-D06系列变频器原理及主要技术特点

4.1原理简介

2主要技术特点

NLVERT-D系列高压变频器具有以下特点:

120-100%负载变化情况内达到或超过0.96功率因数(无需功率因数补偿装置)

2无需滤波器变频器就可输出正弦输出电流和电压波形。可以使用普通异步电机,对电机没有特殊的要求。电机不用降额使用。具有软起动功能,没有电机启动冲击引起的电网电压下跌,可确保电机安全、临时运行。装置对输出电缆长度无任何要求,电机不会受到共模电压和dvdt影响。

3变频器对电网电压波动有极强的适应能力。30%电压下降情况下变频器能继续运行而不跳闸,±15%范围内变频器能满载工作。40%电压下降可以短时运行,轻载时时间更长。

变频器自动再起动的功能。4具有电网瞬时掉电后。

5功率单元模块化结构。维护简单。可以互换。

进一步提高了运行的可靠性。6功率单元自动旁路功能。

有自诊断功能。7控制系统采用全数字微机控制。

8变频器功率单元和主控系统通讯采用光纤连接。平安性好。具有很高的通信速率和抗干扰能力。

9过载能力为120%1min满足泵类和风机类负荷要求。

10采用全中文操作平台。便于学习,直观、清楚。容易掌握。触摸屏可随时显示变频器的工况,工作参数及故障类型和故障点,便于分析和查找。

5效益分析

NLVERT-D061600.A变频器自2005年在建设兵团新疆奎屯电厂投运以来。达到改造的目的运行良好。

根据变频改造前后的运行记录。每一班8小时,变频改造前。耗电为10000KW/h变频改造后,每一班8小时,耗电为8000KWh变频改造后相比改造前节能达20%。依照年平均运行300天计算,年节电可达:1000080003300=180万度,经济效益十分可观。

变频改造以后。防止了起动过程中转子绕组及阻尼绕组承受很高的热应力和机械应力,由于电动机的变频软起动可提供高的起动转矩且平滑无冲击。延长了电机和空压机的使用寿命;电动机的变频软起动对独立电网的电压没有任何冲击影响;另外调整阀门全开,使调整阀工作安全特性变好,通过调节电机转速来实现给水压力和流量的调节,减少了阀门处的阻力损耗,提高了系统效率;使用变频调速方法来改变压力的调节方法非常连续,使锅炉汽包水位自动调节系统的反应连续平滑,改善了锅炉给水调节系统的性能,提高了生产工艺的自动化水平。


 

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