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高壓變頻裝置在電廠引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用(圖)

2005/8/3 14:51:25   北京利德華福電氣技術(shù)有限公司  供稿
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1、問(wèn)題的提出
  
  焦作丹河發(fā)電有限公司#1發(fā)電機(jī)組容量為110MW,#1爐除塵器改造后,#1爐甲乙引風(fēng)電機(jī)由475KW增容至1000KW,容量比原來(lái)電機(jī)增加了525KW,使廠用電率升高。而電機(jī)的變頻調(diào)速運(yùn)行,是降低廠用電率、節(jié)電增效的有效措施及有效手段。#1爐電機(jī)調(diào)速用擋板調(diào)節(jié),風(fēng)道壓流損失嚴(yán)重,浪費(fèi)大,通過(guò)變頻調(diào)速,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)速,調(diào)速范圍寬,調(diào)節(jié)精度高,效率高,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng),減少了啟動(dòng)沖擊及設(shè)備磨損。另外變頻裝置較安裝方便,只需在原斷路器與電機(jī)之間串聯(lián)變頻裝置即可,無(wú)需對(duì)負(fù)載和電機(jī)做任何改動(dòng);正常運(yùn)行后,可靠性高,基本上無(wú)維護(hù)量。通過(guò)對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造.

2、HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置原理
  
  變頻裝置采用多電平串聯(lián)技術(shù),6KV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1,由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6KV系列有21個(gè)功率單元,每7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)見(jiàn)圖2,為基本的交-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,可得到如圖3所示的波形


  輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電,移相變壓器的副邊繞組分為三組,構(gòu)成42脈沖整流方式;這種多級(jí)移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形,使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。


  另外,由于變壓器副邊繞組的獨(dú)立性,使每個(gè)功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立,類(lèi)似常規(guī)低壓變頻器。
  
  輸出側(cè)由每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電,通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組,可得到如圖4所示的階梯PWM波形。這種波形正弦度好,dv/dt小,可減少對(duì)電纜和電機(jī)的絕緣損壞,無(wú)須輸出濾波器就可以使輸出電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng),電機(jī)不需要降額使用,可直接用于舊設(shè)備的改造;同時(shí),電機(jī)的諧波損耗大大減少,消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng),減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。


  當(dāng)某一個(gè)單元出現(xiàn)故障時(shí),通過(guò)使圖2中的軟開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)K導(dǎo)通,可將此單元旁路出系統(tǒng)而不影響其他單元的運(yùn)行,變頻器可持續(xù)降額運(yùn)行;如此可減少很多場(chǎng)合下停機(jī)造成的損失。避免了由于一個(gè)大功率高壓開(kāi)關(guān)器件的故障而導(dǎo)致整機(jī)的故障產(chǎn)生,以致停機(jī)。保證了多電平變頻器的可靠性。

3、變頻改造方案簡(jiǎn)介
  
  #1 爐引風(fēng)機(jī)是兩臺(tái)雙側(cè)布置,目前其引風(fēng)機(jī)的出力調(diào)節(jié)由人工調(diào)節(jié)擋板來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)冗余功率較大,加上風(fēng)量控制采用檔風(fēng)板引起的阻力損耗,造成廠用電率高,影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

電動(dòng)機(jī)參數(shù) 引風(fēng)機(jī)參數(shù)
型號(hào):Y560-8 型號(hào): Y4-73-11-27D
額定功率:1000kW 額定風(fēng)量:425700m3/h
額定電壓:6kV 額定風(fēng)壓: 5064Pa
額定電流:118.6A 介質(zhì)溫度: 90℃
額定頻率:50HZ
額定轉(zhuǎn)速:744r/min
  
  根據(jù)1#爐目前的實(shí)際運(yùn)行情況,考慮實(shí)際負(fù)荷情況,經(jīng)對(duì)改造前引風(fēng)機(jī)電機(jī)檔板調(diào)節(jié)情況,可采用的變頻器電流按100A左右來(lái)選擇,這樣比原電機(jī)額定電流118.6A減少了18.6A,也為設(shè)備的選取節(jié)省了一筆不小的開(kāi)支。經(jīng)過(guò)充分的市場(chǎng)調(diào)研,最后經(jīng)招標(biāo)選定北京利德華福技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置,額定電流105A。
  
  為了充分保證系統(tǒng)的可靠性,為變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置,變頻器異常時(shí),變頻器停止運(yùn)行,電機(jī)可以直接手動(dòng)切換到工頻下運(yùn)行。工頻旁路由3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2和QS3組成(見(jiàn)圖,其中QF為甲方原有高壓開(kāi)關(guān))。要求QS2不能與QS3同時(shí)閉合,在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí),QS1和QS2閉合,QS3斷開(kāi);工頻運(yùn)行時(shí),QS3閉合,QS1和QS2斷開(kāi)。
  
  為了實(shí)現(xiàn)變頻器故障的保護(hù),變頻器對(duì)6KV開(kāi)關(guān)QF進(jìn)行聯(lián)鎖,一旦變頻器故障,變頻器跳開(kāi)QF,要求甲方對(duì)QF的合分閘電路進(jìn)行適當(dāng)改造。工頻旁路時(shí),變頻器應(yīng)允許QF合閘,撤消對(duì)QF的跳閘信號(hào),使電機(jī)能正常通過(guò)QF合閘工頻啟動(dòng)。
  
  變頻調(diào)速系統(tǒng)配置上位機(jī),上位機(jī)可安裝在控制室,通過(guò)上位機(jī)可以對(duì)變頻器進(jìn)行啟動(dòng)、停機(jī)、調(diào)速等控制,并可在上位機(jī)上顯示變頻器的運(yùn)行數(shù)據(jù)和當(dāng)前狀態(tài)。為了保障調(diào)速系統(tǒng)的可靠性,在操作臺(tái)配置對(duì)變頻器的控制按鈕,也可以對(duì)變頻器實(shí)施啟動(dòng)、停機(jī)、加速和減速控制。

4、變頻裝置調(diào)試數(shù)據(jù)對(duì)比


5、變頻改造后的效益計(jì)算

  (應(yīng)按實(shí)際測(cè)試結(jié)果計(jì)算,測(cè)試數(shù)據(jù)看附件的測(cè)試記錄)

  1)110MW時(shí)每小時(shí)節(jié)約電量
  
  改造前引風(fēng)機(jī)功率:0.9539*6*67* *0.8506=565kw
  改造后引風(fēng)機(jī)功率:0.9539*6*29*1.05* *0.8506=257kw(565-257)*2=616kw

  2)80MW時(shí)每小時(shí)節(jié)約電量
  
  改造前引風(fēng)機(jī)功率:0.9539*6*60* *0.8506=506kw
  改造后引風(fēng)機(jī)功率:0.9539*6*21*1.05* *0.8506=186kw(506-186)*2=640kw

  3)60MW時(shí)每小時(shí)節(jié)約電量
  
  改造前引風(fēng)機(jī)功率:0.9539*6*55* *0.8506=464kw
  改造后引風(fēng)機(jī)功率:0.9539*6*11*1.05* *0.8506=97kw(464-97)*2=734kw
#1機(jī)2002年實(shí)際運(yùn)行小時(shí)為7764小時(shí),全年節(jié)電量為:
   7764*(616*25%+640*50%+734*25%)=5104830Kwh
  每Kwh按0.22元/Kwh計(jì)算
  全年節(jié)約費(fèi)用為5104830*0.22=112.31萬(wàn)元
  另外,由于HARSVERT-A系列變頻器功率因數(shù)可達(dá)0.95以上,大于電機(jī)功率因數(shù)0.8506,減少無(wú)功,提高上端設(shè)備利用率。并且電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng),可避免因大電流啟動(dòng)造成對(duì)電機(jī)絕緣及大電動(dòng)力沖擊對(duì)電機(jī)壽命的影響,減少電機(jī)維護(hù)量,節(jié)約檢修維護(hù)費(fèi)用。
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