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高壓變頻器在600MW機(jī)組凝結(jié)水泵上的應(yīng)用
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摘要:揚(yáng)州第二發(fā)電有限公司是江蘇省特大型火力發(fā)電企業(yè),為了降低發(fā)電能耗,我公司決定采用高壓變頻器對(duì)凝結(jié)水泵、脫硫增壓風(fēng)機(jī)等輔機(jī)進(jìn)行了變頻調(diào)速改造。設(shè)備投運(yùn)后,節(jié)能效果明顯,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞:節(jié)能降耗、高壓變頻器、凝泵節(jié)能改造、電網(wǎng)調(diào)峰

  揚(yáng)州第二發(fā)電有限公司是江蘇省特大型火力發(fā)電企業(yè),具有設(shè)備性能先進(jìn)、供電煤耗低、調(diào)峰能力強(qiáng)等顯著特點(diǎn)。目前共有4臺(tái)600MW燃煤發(fā)電機(jī)組。一期#1、#2機(jī)組采用亞臨界燃煤發(fā)電機(jī)組,二期#3、#4機(jī)組采用超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組。隨著電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇及電網(wǎng)峰谷差日趨增大,帶基本負(fù)荷的大型汽輪發(fā)電機(jī)組被要求參與電網(wǎng)調(diào)峰。從國(guó)內(nèi)外調(diào)峰的現(xiàn)狀來(lái)看,大型火電機(jī)組參加調(diào)峰主要采用低負(fù)荷運(yùn)行方式,以改變機(jī)組負(fù)荷來(lái)滿足系統(tǒng)調(diào)峰需要的運(yùn)行方式。它是一種傳統(tǒng)的調(diào)峰方式,為了增加可調(diào)出力,機(jī)組盡可能在允許的最低負(fù)荷下運(yùn)行。而機(jī)組輔機(jī)均按照最大發(fā)電負(fù)荷設(shè)計(jì),在低負(fù)荷時(shí),僅僅能夠依靠調(diào)節(jié)閥門、擋板開度來(lái)調(diào)節(jié)流量,造成電能的大量浪費(fèi)。如何優(yōu)化運(yùn)行方式,降低輔機(jī)的能耗,成為當(dāng)前階段電力企業(yè)必須面對(duì)的問(wèn)題。
  為了降低發(fā)電能耗,我公司成立專門的課題組,對(duì)國(guó)內(nèi)外同行企業(yè)進(jìn)行調(diào)研,最終認(rèn)為使用變頻調(diào)速技術(shù),采用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,平穩(wěn)調(diào)節(jié)輔機(jī)出力,將是有效解決該問(wèn)題的方法。隨后,我公司通過(guò)招標(biāo)選購(gòu)了北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器對(duì)凝結(jié)水泵、脫硫增壓風(fēng)機(jī)等輔機(jī)進(jìn)行了變頻調(diào)速改造。設(shè)備投運(yùn)后,節(jié)能效果明顯,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,滿足了我們的要求。

一、凝結(jié)水泵變頻改造方案

1.水泵負(fù)載調(diào)速節(jié)能原理
  變頻調(diào)速在水泵應(yīng)用上和風(fēng)機(jī)有所區(qū)別,在很多場(chǎng)合,負(fù)載管路特性的改變是用戶用水量減少(即用戶人為關(guān)閥)造成的。水泵在調(diào)速過(guò)程中還往往要求壓力恒定,這時(shí)水泵的工作點(diǎn)變化如下圖1所示:
圖1:水泵負(fù)載調(diào)速節(jié)能原理
  流量由Q1變?yōu)镼2時(shí),如果水泵定速運(yùn)行,工作點(diǎn)將由A點(diǎn)變?yōu)锽點(diǎn),壓力將升高,威脅管網(wǎng)安全;如果通過(guò)調(diào)速方式,水泵工作點(diǎn)將由A點(diǎn)變?yōu)镃點(diǎn),在提供需要流量的同時(shí),保持壓力不變。水泵在B、C兩點(diǎn)的輸出功率差為:PB -PC=(H3-H2)×Q2
  在A、C兩點(diǎn),盡管水泵速度不同,但由于在兩種情況下水泵所承擔(dān)的流量不同,其出口壓力和外管網(wǎng)壓力仍然保持平衡。由于壓力平衡的需要,水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí),調(diào)速水泵的速度不能低于N3,否則將出現(xiàn)根本不對(duì)外出水的現(xiàn)象。非但不節(jié)能,還出現(xiàn)水泵空轉(zhuǎn)耗能的現(xiàn)象。
  如果在管網(wǎng)特性不變的系統(tǒng)中進(jìn)行水泵調(diào)速,并且對(duì)水壓沒(méi)有要求,這種情況下節(jié)能效益比恒壓供水要顯著得多。
2.變頻調(diào)速原理
利德華福HARSVERT-A型高壓變頻器采用多電平串聯(lián)的結(jié)構(gòu)控制方式,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示:
圖2:利德華福HARSVERT-A型高壓變頻器結(jié)構(gòu)圖
  10kV系列有24個(gè)功率單元,每8個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相,每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致,可以互換,其電路結(jié)構(gòu)為交-直-交單相逆變電路,整流側(cè)為二極管三相全橋,通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制。
3.系統(tǒng)旁路柜控制方式
圖3:系統(tǒng)旁路柜控制原理(虛線框內(nèi)為變頻器廠家提供)
  基本原理:變頻裝置本身配置一臺(tái)斷路器QF2作為出線電源開關(guān),同時(shí)保留原有2臺(tái)斷路器,3臺(tái)斷路器完成變頻/工頻的切換,其中QF1與進(jìn),出線斷路器之間設(shè)計(jì)閉鎖,確保不會(huì)出現(xiàn)變頻回路與工頻回路同時(shí)閉合。在變頻運(yùn)行狀況下,變頻裝置進(jìn)出線開關(guān)閉合,開關(guān)QF1斷開。切換至工頻運(yùn)行時(shí),先斷開變頻器輸出,此時(shí)由電氣線路控制順序?yàn)椋阂来螖嚅_變頻器輸出,輸入開關(guān),然后閉合開關(guān)QF1使電機(jī)切換至工頻側(cè),使電機(jī)工頻運(yùn)行。
  另外,還保留了電機(jī)差動(dòng)保護(hù)功能,采取重新更換電機(jī)中性點(diǎn)CT,將其控制信號(hào)接入QF2開關(guān)柜內(nèi)綜保裝置,參與差動(dòng)保護(hù),完善電機(jī)保護(hù)功能。

二、節(jié)能數(shù)據(jù)分析

1.設(shè)備參數(shù)
凝結(jié)水泵 電動(dòng)機(jī)
廠家 上海KSB 電動(dòng)機(jī)功率Pdn(kW) 2000
型號(hào) NLT500-570ⅹ4S 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n0(r/min) 1493
流量(m3/H) 1631 電動(dòng)機(jī)電壓U0(KV) 10
最小流量(m3/H) 367 電動(dòng)機(jī)電流I0(A) 137.1
揚(yáng)程(m) 328 功率因數(shù) 0.904
效率 84.8% CT 250/1
    PT 10000/100

2.工頻/變頻狀態(tài)下的年耗電量計(jì)算
負(fù)荷 100% 90% 80% 70% 60%
工作時(shí)間(小時(shí)) 1000 1000 1000 2500 2000
工頻單位耗電(kW) 1663.586 1589.976 1545.81 1516.366 1428.034
變頻單位耗電(kW) 1546.3296 1230.4128 1064.1408 1030.8864 1014.2592
每年節(jié)約分項(xiàng)(元) 29314.10 89890.80 120417.30 303424.75 206887.40
每年每臺(tái)總
共節(jié)約成本(元)
749934.35
每年節(jié)約耗電(kW) 2999737.40
不同負(fù)荷下的節(jié)電率 7% 23% 31% 32% 29%

三、設(shè)備冷卻方式

  雖然變頻器的效率大于96%,但是滿負(fù)荷時(shí)仍有4%的損耗。其中變壓器的損耗約為總損耗的50%,功率逆變電路的損耗約為總損耗的50%。2000kW的變頻器,滿負(fù)荷時(shí)的最大損耗為80kW,全部都要轉(zhuǎn)換為熱量。因此,控制室的溫度在變頻器投運(yùn)后,將會(huì)很快上升,如果不采用任何措施,變頻器將無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。為了提高高壓大功率變頻器的應(yīng)用穩(wěn)定性,解決好高壓變頻器環(huán)境散熱問(wèn)題,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,將變壓器的熱量使用風(fēng)道排出室外,而功率柜采用密閉式空調(diào)冷卻。功率柜密閉冷卻裝置結(jié)構(gòu)如圖4所示:
圖4:功率柜密閉冷卻裝置其結(jié)構(gòu)
  冷卻設(shè)備主機(jī)安裝于變頻器功率柜頂部,該裝置配備兩臺(tái)制冷壓縮機(jī),單獨(dú)為功率柜進(jìn)行冷卻。該密閉冷卻裝置與現(xiàn)場(chǎng)接口簡(jiǎn)單,提供兩路380V交流電源即可,操作方便,維護(hù)量少,保護(hù)功能完善。正常運(yùn)行時(shí),每段電源各帶一臺(tái)壓縮機(jī);當(dāng)單段電源故障時(shí),另外一側(cè)工作電源帶兩臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行。兩臺(tái)壓縮機(jī)設(shè)備停運(yùn)時(shí),可以通過(guò)風(fēng)道回路設(shè)置的風(fēng)門實(shí)現(xiàn)變頻器功率柜自身冷卻,減少冷卻裝置故障對(duì)變頻器運(yùn)行的影響。完整的冷卻系統(tǒng)解決方案有效減低了輔助系統(tǒng)的故障率,保證設(shè)備安全運(yùn)行。
圖5:HARSVERT-A高壓變頻器在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行圖

四、結(jié)論

  北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定,完全滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。尤其是密閉冷卻裝置,別樹一幟的技術(shù)思路,大大降低了散熱所需的電能,降低了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,值得大力推廣。
  采用變頻調(diào)速裝置后,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng),電機(jī)啟動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定電流,啟動(dòng)時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng),對(duì)電網(wǎng)無(wú)大的沖擊,減輕了起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)機(jī)械損傷,降低噪音,降低了震動(dòng)系數(shù),有效的延長(zhǎng)了電機(jī)和水泵的使用壽命,減少了檢修維護(hù)開支,節(jié)約大量維護(hù)費(fèi)用。
  通過(guò)我廠的實(shí)踐,證明發(fā)電企業(yè)使用高壓變頻器的可行性和經(jīng)濟(jì)性,在今后的設(shè)備技改中,我們將會(huì)進(jìn)一步推廣該項(xiàng)技術(shù),為企業(yè)的節(jié)能降耗繼續(xù)努力。

參考資料:
1.《HARSVERT-VA系列高壓變頻器技術(shù)手冊(cè)》
2.《揚(yáng)州二電高壓變頻器改造項(xiàng)目工程資料匯編》
3.《利德華福公司電力行業(yè)資料匯編》


 

狀 態(tài): 離線

公司簡(jiǎn)介
產(chǎn)品目錄
供應(yīng)信息

公司名稱: 北京利德華福電氣技術(shù)有限公司
聯(lián) 系 人: 總機(jī)轉(zhuǎn)
電  話: 010-010-89776666
傳  真: 010-69764853
地  址: 北京市昌平區(qū)陽(yáng)坊鎮(zhèn)陽(yáng)坊工業(yè)南區(qū)
郵  編: 102205
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