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通過對熱電廠給水泵高壓變頻器改造前后的工況分析對比，確定在公用母管式給水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速調(diào)節(jié)法可以帶來良好的經(jīng)濟效益；同時簡要介紹了HLVERT-D系列變頻器的結(jié)構(gòu)原理及主要性能特點。
1 引言
高壓變頻器在電廠附機系統(tǒng)中的應用對于落實十一個五規(guī)劃中提出的“突出抓好在電廠等行業(yè)中的節(jié)能工作”及重點工程“電機系統(tǒng)節(jié)能在煤炭等行業(yè)進行電動機拖動風機、水泵系統(tǒng)優(yōu)化改造”具有重大意義。
新疆生產(chǎn)建設兵團奎屯熱電廠二廠歸屬兵團農(nóng)七師獨立電網(wǎng)（電網(wǎng)總裝機容量為100NW），是農(nóng)七師和奎屯墾區(qū)供電、供熱的主力電廠，電廠裝機容量為2×25MW，采用抽氣式汽輪機和內(nèi)冷式發(fā)電機，鍋爐容量為1×160T／h和2×130T／h。由于獨立電網(wǎng)的原因，給水泵、循環(huán)水泵等輔機直接啟動時，啟動電流大；啟動時電網(wǎng)電壓跌落比較大；另外給水泵等采用定速運行，閥門調(diào)整節(jié)流損失大、出口壓力高、管損嚴重、系統(tǒng)效率低，造成能源的浪費。
為實現(xiàn)節(jié)能及提高生產(chǎn)工藝，安裝了1臺廣東明陽龍源電力電子有限公司的NLVERT-D06／1600．A高壓變頻器用于4#、5#給水泵的變頻調(diào)速，設備投運使用以來，運行穩(wěn)定可靠，節(jié)能效果明顯。
2 給水泵工藝要求
給水泵的運行原理如圖1所示，是將除氧水箱的凝結(jié)水通過給水泵提高壓力，經(jīng)過高壓加熱器加熱后，輸送到鍋爐省煤器入口，作為鍋爐主給水。
圖2為奎屯熱電廠二廠兩臺火電機組給水泵回路原理示意圖，采用2臺機組公用母管式給水系統(tǒng)，采用5臺給水泵并聯(lián)運行，其中1#、2#、3#給水泵電機的額定功率為1000KN，額定電壓為6KV，額定電流為109.5A；4#、5#水泵電機的額定功率為1250KW，額定電壓為6KV，額定電流為137.69A。水泵的出口壓力為15MPa，而正常運行時的汽包壓力為10MPa。在設計上，水泵出口壓力與正常汽包壓力之間有比較大的差別（約5.0NPa）的原因是考慮到鍋爐檢修以后打水壓試驗的需要，另外為提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應速度，給水調(diào)節(jié)閥前需提供較大的壓力。
給水泵電機采用變頻調(diào)速驅(qū)動后，用改變電動機的轉(zhuǎn)速來滿足不同的壓力要求，節(jié)省了因閥門阻力引起的附加損耗，達到了節(jié)能的目的；使用調(diào)速方法來改變壓力的調(diào)節(jié)方法非常連續(xù)，使鍋爐汽包水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應連續(xù)平滑，改善了鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能。
3 改造方案確定
3.1 給水泵電機參數(shù)
（1）型 號：YSK500-2
（2）額定功率：1250KW
（3）額定電壓：6KV；額定電流：137.69A
（4）額定頻率：50Hz；額定轉(zhuǎn)速：2989轉(zhuǎn)／分
3.2 系統(tǒng)構(gòu)成
為節(jié)約成本，采樣“一拖二”系統(tǒng)連接方案對4#、5#給水泵進行變頻改造，系統(tǒng)接線方案如圖3所示。該方案的特點是可以滿足一臺給水泵變頻運行故障，工頻聯(lián)動備用給水泵的要求。
3.3 變頻運行控制方式
NLVERT-D06系列高壓變頻器內(nèi)置S7-200型PLC，通過電廠DCS系統(tǒng)下發(fā)的速度指令進行頻率調(diào)節(jié)，變頻改造后，關(guān)閉再循環(huán)閥門。由于給水泵的流量是根據(jù)機組的負荷大小來控制的，主要控制參數(shù)是汽泡水位，汽泡水位過高將影響蒸汽品質(zhì)，過低則破壞鍋爐水循環(huán)，嚴重時會引起爆管。經(jīng)過現(xiàn)場測試，建立了以汽包水位、給水流量、過熱蒸汽流量三個被調(diào)量的給水系統(tǒng)控制方案。但由于汽泡水位、給水流量、過熱蒸汽流量由于受溫度影響較大，經(jīng)過現(xiàn)場試驗和一段時間的試運行，采用軟件補償?shù)姆椒ń鉀Q了此問題，通過閉環(huán)跟蹤汽包水位，穩(wěn)定控制了汽包液面的高度，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝。
同時，變頻器還可選擇運行在開環(huán)狀態(tài)，通過DCS控制變頻器的輸出頻率。
4 HLVERT-D06系列變頻器原理及主要技術(shù)特點
4.1 原理簡介
4．2 主要技術(shù)特點
NLVERT-D系列高壓變頻器具有以下特點：
1）在20-100%的負載變化情況內(nèi)達到或超過0.96功率因數(shù)（無需功率因數(shù)補償裝置）。
2）無需濾波器變頻器就可輸出正弦輸出電流和電壓波形，對電機沒有特殊的要求，可以使用普通異步電機，電機不必降額使用。具有軟起動功能，沒有電機啟動沖擊引起的電網(wǎng)電壓下跌，可確保電機安全、長期運行。裝置對輸出電纜長度無任何要求，電機不會受到共模電壓和dv／dt的影響。
3）變頻器對電網(wǎng)電壓波動有極強的適應能力，在±15%范圍內(nèi)變頻器能滿載工作，在30%的電壓下降情況下變頻器能繼續(xù)運行而不跳閘，40%的電壓下降可以短時運行，輕載時時間更長。
4）具有電網(wǎng)瞬時掉電后，變頻器自動再起動的功能。
5）功率單元模塊化結(jié)構(gòu)，可以互換，維護簡單。
6）功率單元自動旁路功能，進一步提高了運行的可靠性。
7）控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機控制，有自診斷功能。
8）變頻器功率單元和主控系統(tǒng)通訊采用光纖連接，具有很高的通信速率和抗干擾能力，安全性好。
9）過載能力為120% 1min，滿足泵類和風機類負荷要求。
10）采用全中文操作平臺，直觀、清楚，便于學習，容易掌握。觸摸屏可隨時顯示變頻器的工況，工作參數(shù)及故障類型和故障點，便于分析和查找。
5 效益分析
NLVERT-D06／1600．A變頻器自2005年在建設兵團新疆奎屯電廠投運以來，運行良好，達到了改造的目的。
根據(jù)變頻改造前后的運行記錄，在變頻改造前，每一班8小時，耗電為10000KW/h； 變頻改造后，每一班8小時，耗電為8000KW／h，變頻改造后相比改造前節(jié)能達20％。按照年平均運行300天計算，年節(jié)電可達：（10000－8000）×3×300＝180萬度，經(jīng)濟效益十分可觀。
變頻改造以后，由于電動機的變頻軟起動可提供高的起動轉(zhuǎn)矩且平滑無沖擊，避免了在起動過程中轉(zhuǎn)子繞組及阻尼繞組承受很高的熱應力和機械應力，延長了電機和水泵的使用壽命；電動機的變頻軟起動對獨立電網(wǎng)的電壓沒有任何沖擊影響；另外調(diào)整閥門全開，使調(diào)整閥工作安全特性變好，通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)給水壓力和流量的調(diào)節(jié)，減少了閥門處的阻力損耗，提高了系統(tǒng)效率；使用變頻調(diào)速方法來改變壓力的調(diào)節(jié)方法非常連續(xù)，使鍋爐汽包水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應連續(xù)平滑，改善了鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能，提高了生產(chǎn)工藝的自動化水平。
6 結(jié)論
通過對新疆奎屯電廠二廠給水泵變頻改造前后運行工況的對比分析，采用高壓變頻器來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)方案可以大幅度節(jié)約電能，在公用母管式給水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速調(diào)節(jié)法比臺數(shù)調(diào)節(jié)法更經(jīng)濟，也更安全，避免了根據(jù)負荷經(jīng)常起動和停泵的不安全因素，是一種經(jīng)濟實用的改造方案。 |
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