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高压变频器在电厂引风机节能革新中的使用

2014-04-14 11:43:04

  高压变频器在电厂引风机节能革新中的使用
  Applications of High Voltage Inverters on Fans in the Power Plant Energy Transformation

  广西信发铝电有限公司电厂  潘照富
  山东新风光电子科技发展有限公司  刘丽敏  王伟  田利瑞
  Pan Zhaofu  Liu Limin  Wang Wei  Tian Lirui

  摘  要:本文引见了风景高压变频器在广西信发铝电有限公司电厂汽锅引风机的使用状况。变频器现场运转状况表白,电厂行业接纳高压变频器对汽锅引风机停止调速节能,节能结果是较着的。
  关键词:高压变频器   电厂   汽锅引风机   革新
  Abstract: This paper describes the application of the Fengguang brand high voltage inverters on the boiler fans in Guangxi Xinfa Aluminum & Power Co. power plant. Drive-site operation that uses high-voltage inverter power industry boiler induced draft fan speed energy saving, energy-saving effect is obvious.
  Key words: High voltage inverter   Power plant  Boiler fan  Transformation
  1 弁言
  广西信发铝电有限公司电厂有3台155MW发电机组(汽机),4台520t/h 汽锅,感化有两个:一个是发电供消费需求,另一个是供应氧化铝厂所需蒸汽。每台汽锅装备两台离心式引风机,拖动机电选用YKK630-4型电动机,额定功率:2000kW,额定电压:6kV,额定电流:226A,功率身分:0.89,额定转速:1490r/min,靠改动风机风门的开度来调理风量。接纳液力耦合器调速,其缺陷表示在:风机的服从低,消耗大,特别低速运转时,服从更低。因为液耦常常呈现毛病,以是持久根本处于恒速形态。
  电厂的发电负荷按照用电和用汽要求,凡是在额定负荷的50%~100%之间停止调解、变革。发电机输出功率的变革,汽锅体系相干装备也要跟着负荷的变化作响应的调解。汽锅的送风量、引风量响应变革,引风机着力调解接纳经由过程改动风机风门的开度来调理。撙节丧失大,特别是在低负荷运转时,电动机输出功率大量的能源消耗在挡板上,撙节丧失更大。异步电动机在启动时启动电流普通到达电动机额定电流的5~8倍,对电动机、动力电缆形成较大打击,对厂用电体系不变运转也有必然的影响,同时壮大的打击转矩和打击电流,收缩了电动机和风机机器的使用寿命。经由过程大量使用表白,使用高压变频调速安装来改动机电转速,满意差别负载的工艺要求,是处理以上冲突的有用手腕。
  为了低落厂用电率,削减机组运转本钱,公司电厂指导决议在3#、4#发电机组4台引风机上接纳山东新风光电子科技发展有限公司消费的4套2000kW/6kV高压变频器对3#、4#发电机组引风机别离停止革新。
  2变频调速节能道理
  在交换调速中,交换机电的调速公式N=60f1(1-s)/p,而机电功率P′=P(N′/N)?,当机电频次降落时,机电的转速成比例减小,流量按(2)式比例减小,功率按(1)式大大低落,从而到达节能的目标。
  其削减的功耗 △P=P0〔1-(N1/N0)?〕(1)式
  削减的流量   △Q=Q0〔1-(N1/N0)〕(2)式
  此中N1为改动后的转速,N0为机电本来的转速,P0为原机电转速下的机电耗损功率,Q0为原机电转速下所发生的流量。
  由上式能够看出,流量与转速成反比,压力与转速的平方成反比,轴功率与转速的三次方成反比,当风机转速低落后,其轴功率随转速的三次方低落,驱动风机的电动机所需的电功率亦可响应低落,而当风机转速发作变革时,其运转服从变革不大,以是调速是风机节能的重要途径。接纳变频调速后能够实现对引风机电动机转速的线性调理,经由过程改变电动机转速使炉膛负压、汽锅氧量等目标与因风机风量保持必然的干系。
  因为今朝引风机风量调理方法不能很好地满意汽锅熄灭才能及稳定性运转需求,以是有必要对引风机停止节能和调理机能革新,来满意机组团体调理机能的需求。变频调速安装能够优化电动机的运转形态,大大提高风机运转服从,到达节能目标。
  3 风景JD-BP37系列高压变频体系技术参数
  山东新风光电子公司消费的风景牌JD-BP37系列高压变频器以高速DSP为掌握焦点,接纳无速度矢量掌握手艺、功率单位串连多电平手艺,属高-高电压源型变频器,其谐波目标远小于IEE519-1992的谐波国家标准,输入功率因数高,输出波形质量好,没必要接纳输入谐波滤波器、功率因数抵偿安装和输出滤波器;不存在谐波惹起的机电附加发热和转矩脉动、乐音、输出dv/dt、共模电压等成绩,能够利用一般的异步电机。2007年9月,风景牌JD-BP37系列高压变频器荣获“中国名牌”称呼。
  JD-BP37-2000F高压变频器技术参数如表1所示。

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  4.1计划引见
  变频调速体系本体操纵方面,接纳DCS掌握和RS485监控,提高了体系的安全机能。经由过程今朝电厂已有的DCS对高压变频器运转形态停止掌握,经由过程RS485通信对高压变频器运转参数停止多地监控。
  在汽锅引风机控制系统中,变频运转方法分为手动掌握及炉膛负压PID调理自动控制两种。一般状况下,甲、乙变频引风机同时投入运转,引风控制系统将引风机风门开度为全开,由PID调节器经由过程掌握引风机转速不变炉膛负压。
  当单台变频器毛病跳闸时,体系联跳变频器上口的高压开关,由引风机原有的连锁行动逻辑实现单侧引风机掉闸,汽锅联跳单侧送风机,实现机炉主动降负荷的掌握逻辑。炉膛负压主动调理体系主动提高另外一台引风机的转速,经由过程送风机的前馈旌旗灯号延时封闭跳闸引风机的出口挡板,从而减小单台引风机掉闸对炉膛负压值发生的扰动影响。体系单侧引风机跳闸后,为满意体系的快速呼应特性,炉膛负压主动调理体系主动调解PID掌握参数,从而提高单台引风机的呼应速度,包管机炉在变负荷运转时的掌握品格。
  4.2现场有关旌旗灯号对接
  山东新风光电子科技发展有限公司的高压变频器的掌握部门由DSP、人机界面和PLC配合组成。DSP实现PWM掌握和功率单位的庇护。人机界面供给友爱的全中文监控界面,同时能够实现长途监控和网络化掌握。内置PLC用于柜体内开关旌旗灯号的逻辑处置,能够和用户现场灵敏接口,满意用户的特别需求。该高压变频器利用西门子S7-200系列PLC,具有较好的与DCS体系接口才能,按照风机的特性运转要求以及高压变频器掌握的具体要求采纳了响应掌握计划。DCS体系与高压变频器之间的旌旗灯号统共有12个,此中开关量旌旗灯号9个,模仿量旌旗灯号有3个。详细旌旗灯号以下。
  变频调速体系接入发电机组现有的DCS体系。变频器需求提供给DCS的开关量输出包罗毛病报警、停当唆使、运转唆使、高压合闸许可、联跳高压旌旗灯号、引风机旁路开关合闸旌旗灯号、变频KM1合闸旌旗灯号;DCS需求提供给变频器的开关量包罗:变频启动(干节点,闭合时有效)、变频截至(干节点,闭合时有效)、变频急停(干节点,闭合时有效);DCS需求提供给变频器的模仿量有:1路4~20mA的电流源输出,用于引风机频次给定,作为变频器的转速给定值;用于变频器需求提供给DCS的模仿量有:2路4~20mA的电流源输出,模仿输出对应的物理量为输出频次和输出电流。
  5 变频革新主回路引见
  广西信发铝电有限公司电厂3#、4#炉引风机接纳4套JD-BP37-2000F(2000kW/6kV)高压变频调速体系停止调速掌握,将原液力耦合器撤除,接纳联轴器间接毗连机电与风机。引风机体系革新主回路如图1所示。

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  3#、4#炉引风机革新前采用工频运转,对4台引风机增设变频调速安装,接纳一拖一加手动/主动旁路的方法。将原引风机风门调理的运转方法改为由变频调理风机风量的运转方法。当变频器毛病或检验,可选择主动或手动方法切换至工频运转。当引风机变频运转时在DCS界面上调理风机频次去调解风机转速,从而到达调理引风机风量的目标。
  为了包管发电机组安全运转,引风机的动力体系计划旁路计划接纳手动/自动控制方法。挑选手动掌握方法时,假如引风机的动力体系计划为一拖一手动旁路,经由过程判定,确认单侧引风机跳闸的毛病点是在变频器本体,原有引风机动力体系没有成绩的状况下,能够将引风机手动规复工频运转方法,然后调解风门开度。经由过程炉膛负压调理体系,实现甲乙引风机的风量均衡,从而到达一台引风机变频调速,另外一台引风机风门调解下两种差别的掌握工具,仍旧可以实现机炉的全负荷呼应的掌握要求。
  在旁路主动形态下,若变频器呈现毛病且主动投入许可,体系将起首分断变频器高压输入、输出开关,颠末必然延时后,工频旁路开关合闸,机电投入电网工频运转。同时DCS逻辑将风量调理方法转为工频调理方法,此时运转职员到场调理,掌握风量风压一般,确保炉膛熄灭不变。
  变频器维修完成,体系规复变频器运转时,能够封闭引风机出口挡板,依托单台变频引风机带汽锅50%~70%的负荷,将引风机切换至变频运转方法,依托变频器供给的飞车启动功用,在引风机没有完整截至的状况下规复装备运转,从而大大削减机组减负荷的工夫。
  主回路如图1所示,掌握详细引见以下,旁路柜在变频器进、出线端增长了两个断绝刀闸,以便在变频器退出而机电运转于旁路时,能安全地停止变频器的毛病处置或保护事情。
  旁路柜次要设置:三个真空断路器(QF1、QF2、QF3)和两个刀闸断绝开关K1、K2。QF2与QF3实现电气互锁,当QF1、QF2闭合,QF3断开时,机电变频运转;当QF1、QF2断开,QF3闭合时,电机工频运转。另外,QF1闭合时,K1操纵手柄被锁死,不能操纵;QF2闭合时,K2操纵手柄被锁死,不能操纵。
  电机工频运转时,若需对变频器停止毛病处置或保护,牢记在QF1、QF2分闸形态下,将断绝刀闸K1和K2断开。
  合闸闭锁:将变频器“合闸许可”旌旗灯号串连于QF1、QF2合闸回路。在变频器毛病或不停当时,真空断路器QF1、QF2合闸不允许;在QF1、QF2合闸形态下,若变频器呈现毛病,则“合闸许可”断开,QF1、QF2跳闸,分断变频器高压输入电源。
  以变频转工频主动旁路投入为例,引见其历程:将变频器“旁路投入”旌旗灯号并联于QF3合闸回路。变频运转形态下,若变频器呈现毛病且主动投入许可,体系将起首分断变频器高压输入、输出开关QF1和QF2,颠末必然延时后,“旁路投入”闭合,即工频旁路开关QF3合闸,机电投入电网工频运转,并把旁路形态旌旗灯号发送给DCS。同时DCS逻辑主动将引风机转为工频响应风门调理方法。
  如变频器发作隐患,变频器发送“变频器报警”旌旗灯号至DCS,此时变频器持续运转,检验职员可到当地按照变频器报警旌旗灯号的信息解除隐患。
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  6.1节能计较
  引风机变频革新工程于2012年1月一次胜利投运,革新到达了预期目标。以下是3#机组甲、乙引风机高压变频器运转后,对革新前2011年4月11日至17日与革新后2012年4月11日至17日机组消费数据停止比力,负荷根本不异,革新前后3#汽锅运转统计数据如表2所示。

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  经由过程表2数据比照,从节电率阐发,3#机组在发电负荷不异状况时,3#机组两台引风机工频运转天天均匀耗电量33 753kW·h,3#机组两台引风机变频运转天天均匀耗电量21 279kW·h,节省电量12 474kW·h,节电率为36.96%。
  两台引风机节电用度,按全年运转7200小时统计,利用两台高压变频调速引风机,与工频调理相比较,经计较,全年能够节流3 742 200 kW·h。按发电本钱电价0.25元/kW·h计较,3 742 200kW·h×0.25元/ kW·h =935 550元。3#机组与4#机组负荷根本分歧,如许算下来,3#、4#汽锅四台引风机一年共节流电费约180万元。
  6.2其他结果
  (1)风机变频革新后,机电实现了软启动,消弭了对电网和负载的打击,制止发生操纵过电压而毁伤机电绝缘,耽误了电动机和风机的使用寿命。
  (2)接纳变频调理,削减了挡板撙节丧失,且能平均调速,满意消费需求,节省大量的电能。
  (3)低负荷下转速低落,削减了机器部门的磨损和振动,耽误了风机大修周期,从而节流了大量的检验用度。
  (4)具有掌握精度高、抗干扰能力强、谐波含量小的特性,且有完美的庇护功用,有利于电动机和风机的安全运转。
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  风景JD-BP37系列高压变频器在广西信发铝电有限公司电厂3#、4#机组引风机的调速革新中使用是胜利的。高压变频器的先进性、可靠性已获得很多产业使用的证明。在各行各业,关于很多高压大功率的风机水泵装备推行和接纳高压变频调速手艺,不只能够获得相称明显的节能结果,并且也获得国家产业政策的撑持。

 

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