摘 要：本文通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古某電廠6×600MW國(guó)產(chǎn)亞臨界燃煤發(fā)電機(jī)組循環(huán)水泵變頻改造來(lái)分析高壓變頻器在水泵上的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞： 火力發(fā)電 高壓變頻器 快速啟動(dòng) 閥門(mén)調(diào)節(jié)
Abstract:thisarticle through to the some 6 x 600 mw subcritical coal-fired power generating unitsin Nei Mongolfor domesticcirculation pump frequency conversion transformation to analyze the applicationof high voltage inverter in the water pump characteristic and advantage。
Keywords:Thermal power High voltage converter Quick start Regulating valve
引 言
內(nèi)蒙古某發(fā)電公司，位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟正藍(lán)旗境內(nèi)，是由內(nèi)蒙古蒙電華能熱電股份有限公司、北京能源投資（集團(tuán)）有限公司組建的公司制企業(yè)。作為向京津唐送電的北通道，是國(guó)家西電東送北通道建設(shè)的重要電源支撐點(diǎn)。
電廠主要供電方向?yàn)榫┙蛱齐娋W(wǎng)，送出由兩條 500KV輸電線(xiàn)路直接接入北京電網(wǎng)。完善和穩(wěn)定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增加向北京供電的經(jīng)濟(jì)性、可靠性；為確保了2008年奧運(yùn)會(huì)成功舉辦發(fā)揮了重要意義。同時(shí)對(duì)繁榮邊疆民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)，鞏固邊疆穩(wěn)定發(fā)揮重大作用。
該項(xiàng)目容量為6×600MW，機(jī)組為國(guó)產(chǎn)亞臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，一期工程于2003年7月開(kāi)工建設(shè)，一期工程建設(shè)兩臺(tái)60萬(wàn)千瓦國(guó)產(chǎn)亞臨界燃煤空冷發(fā)電機(jī)組，工程總投資51.37億元，二期工程建設(shè)兩臺(tái)60萬(wàn)千瓦國(guó)產(chǎn)亞臨界燃煤空冷發(fā)電機(jī)組，工程總投資53億元。
一期工程一號(hào)機(jī)組將于2006年8月下旬正式發(fā)電，二號(hào)機(jī)組10月正式發(fā)電，2006年共發(fā)電27億度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值8.36億元。二期工程于2007年下半年發(fā)電運(yùn)營(yíng)。三期工程建設(shè)兩臺(tái)660MW國(guó)產(chǎn)超臨界燃煤空冷發(fā)電機(jī)組， 2011年底竣工投產(chǎn)。
工藝介紹
（煤炭）燃料的化學(xué)能→蒸汽的熱勢(shì)能→機(jī)械能→電能。在鍋爐總，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮埽辉谄啓C(jī)中，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩喿有D(zhuǎn)的機(jī)械能；在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/span>
爐、機(jī)、電是火電廠中的主要設(shè)備稱(chēng)三大主機(jī)。與三大主機(jī)相輔工作的設(shè)備成為輔助設(shè)備或稱(chēng)輔機(jī)。火電廠的主要系統(tǒng)有燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。
電廠工藝圖
汽水系統(tǒng)：釋放出熱勢(shì)能的蒸汽從汽輪機(jī)下部的排汽口排出，稱(chēng)為乏汽。乏汽在凝汽器內(nèi)被循環(huán)水泵送入凝汽器的冷卻水冷卻，重新凝結(jié)成水，此水成為凝結(jié)水。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送入低壓加熱器并最終回到除氧器內(nèi)，完成一個(gè)循環(huán)。
在循環(huán)過(guò)程中難免有汽水的泄露，即汽水損失，因此要適量地向循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)給一些水，以保證循環(huán)的正常進(jìn)行。高、低壓加熱器是為提高循環(huán)的熱效率所采用的裝置，除氧器是為了除去水含的氧氣以減少對(duì)設(shè)備及管道的腐蝕。
3.1一次回路方案
選用一拖二手動(dòng)方案；方案的優(yōu)點(diǎn)就是可根據(jù)系統(tǒng)壓力狀況靈活設(shè)置變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。
方案主回路圖如下所示：
正常情況下系統(tǒng)工作在“一用一備”的狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí)，如果當(dāng)前變頻運(yùn)行的增壓泵在滿(mǎn)載情況下無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)要求，可將備用泵投入系統(tǒng)，及使系統(tǒng)工作在“一工一變”的狀態(tài)。
系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，變頻運(yùn)行增壓泵頻率信號(hào)由DCS經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后給定，由于矢量控制系統(tǒng)較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，循環(huán)水壓力將始終保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
1#變頻、2#工頻及互為備用操作流程：
1)操作每個(gè)旁路柜隔離開(kāi)關(guān)前，請(qǐng)確保相應(yīng)的斷路器位置在實(shí)驗(yàn)位置，否則隔離開(kāi)關(guān)電磁鎖處于閉鎖狀態(tài)，隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法操作。對(duì)應(yīng)關(guān)系為1號(hào)增壓泵旁路柜對(duì)應(yīng)318C開(kāi)關(guān)柜的斷路器，2號(hào)增壓泵旁路柜對(duì)應(yīng)318D開(kāi)關(guān)柜的斷路器。
2)操作1號(hào)增壓泵旁路柜前將觸摸屏上切換柜編號(hào)設(shè)為1，點(diǎn)分?jǐn)喔邏弘姲粹o，在彈出對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊是。操作2號(hào)增壓泵旁路柜前將觸摸屏上切換柜編號(hào)設(shè)為2，點(diǎn)分?jǐn)喔邏弘姲粹o，在彈出對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊是。
3)先按QS2,QS1的順序?qū)?號(hào)增壓泵旁路柜的隔離開(kāi)關(guān)合上，此時(shí)1號(hào)增壓泵旁路柜變頻指示燈亮（綠）。再將2號(hào)增壓泵旁路柜的隔離開(kāi)關(guān)QS6合上，此時(shí)2號(hào)增壓泵旁路柜工頻指示燈亮（黃）。
4)先將觸摸屏切換柜編號(hào)設(shè)為1，點(diǎn)擊變頻1，再將切換柜編號(hào)設(shè)為2點(diǎn)擊工頻。這時(shí)兩路合閘允許都給出。用戶(hù)輸出端子1顯示5000。
5)上級(jí)開(kāi)關(guān)柜合閘，直接啟動(dòng)電機(jī)，操作由DCS給出指令。
6) 此種模式下若運(yùn)行中若運(yùn)行中的一臺(tái)泵發(fā)生故障跳閘，自動(dòng)切換到另一臺(tái)運(yùn)行。
3.2控制模式
GD5000系列矢量型高壓變頻器控制系統(tǒng)采用DSP+FPGA+ARM三核模式，內(nèi)部自帶PID調(diào)節(jié)器，VF控制、矢量化的VF控制、有PG的矢量控制、無(wú)PG的矢量控制四種控制模式可選。
系統(tǒng)反應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)。控制柜門(mén)設(shè)置就地/遠(yuǎn)程一鍵轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。就地控制通過(guò)10.7寸觸摸屏交互式人機(jī)界面可實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)行參數(shù)的顯示，對(duì)變頻器的各種操作以及運(yùn)行和故障情況的實(shí)時(shí)記錄；遠(yuǎn)程控制可通過(guò)DCS或操作箱實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的操作和監(jiān)控。
本項(xiàng)目考慮安全性采用硬線(xiàn)連接模式，通過(guò)PID閉環(huán)調(diào)節(jié)方式，可方便地實(shí)現(xiàn)循環(huán)水量的無(wú)級(jí)平滑調(diào)節(jié)。
該電廠原來(lái)的水泵采用工頻運(yùn)行、閥門(mén)調(diào)節(jié)模式效率較低，造成能源浪費(fèi)，增加了生產(chǎn)成本。
當(dāng)水泵啟動(dòng)時(shí)，采用了直接啟動(dòng)方式；啟動(dòng)電流是額定電流的8倍達(dá)到400A，對(duì)電動(dòng)機(jī)的絕緣有較大威脅，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀電動(dòng)機(jī)。
而高壓電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的單軸轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象使水泵產(chǎn)生較大的機(jī)械振動(dòng)應(yīng)力，嚴(yán)重影響到電動(dòng)機(jī)、水泵及其它機(jī)械的使用壽命。
采用我公司GD5000-A0280-03-S高壓變頻改造后，大幅地改善了之前的運(yùn)行工況，具體表現(xiàn)在：
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改造前閥門(mén)開(kāi)度平均70%-80%，運(yùn)行電流38A；增加變頻器后，風(fēng)門(mén)處于100%全開(kāi)狀態(tài)，運(yùn)行電流28A左右；節(jié)電率在20%左右。
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經(jīng)過(guò)集中控制，水泵正常啟動(dòng)時(shí)間只需30秒左右，如果使用矢量轉(zhuǎn)速追蹤模式非正常旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)則只需幾秒，啟動(dòng)電流控制在1.5倍額定電流。
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快速啟動(dòng)：現(xiàn)場(chǎng)需要在時(shí)在5.9秒內(nèi)能從0Hz提速到50Hz。
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減小了對(duì)電機(jī)和水泵的機(jī)械沖擊，可顯著提高其使用壽命，降低維護(hù)使用成本。
結(jié) 束 語(yǔ)
熱電力行業(yè)水泵和風(fēng)機(jī)的耗電量占生產(chǎn)電耗44%左右,水泵類(lèi)耗電量占生產(chǎn)電耗的15%-25%。采用變頻調(diào)速技術(shù)可大幅度地降低電耗，所以，利用變頻技術(shù)對(duì)現(xiàn)有用電設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，是解決我國(guó)熱電行業(yè)高消耗、低效益的根本措施。
通過(guò)此項(xiàng)目的運(yùn)行情況分析，不難看出高壓變頻器在熱電長(zhǎng)水汽系統(tǒng)應(yīng)用中的明顯優(yōu)勢(shì)，從整個(gè)行業(yè)發(fā)展來(lái)看，也只有盡力挖掘生產(chǎn)流程中的每一處節(jié)能降耗空間，才能提高企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力，真正走上一條健康的可持續(xù)發(fā)展之路。
參考文獻(xiàn)：
1.汪衛(wèi)東 石平《熱力發(fā)電廠》
2.深圳市英威騰電氣股份有限公司 《GD5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》
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