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      高壓大功率變頻器在火力發電廠的應用及發展前景
      作者:admin  來源:本站  發表時間:2015-08-26 10:57:46  點擊:2234

         發電廠既是電能的生產者,又是電能的用戶和消費者,我國的發電能源構成中,火電占70以上,而般的火電機組,其廠用電般占發電量的4070,而拖動大容量風機水泵類輔機的壓廠用電動機的耗電量占廠用電的80左右。由于電力體制改革中廠網分開競價上網等新舉措的出現,電廠的發電煤耗廠用電率已成為發電廠考核的重要指標,其直接關系到電廠的經濟效益和企業競爭力。而風機水泵類輔機的變速調節所起到選擇合適的高壓廠用電動機調速系統成為電廠節能工作的當務之急。

        2發電廠采用高壓變頻調速技術的可行性隨著我國電網的迅速發展,機組總裝機容量的增加及負荷峰谷的拉大,對機組的調峰能力要求越來越高,機組運行狀態必須根據電網負荷需求的變化而不斷變化,即使是帶基荷的機組,由于各種原因,風機水泵類輔機及其壓拖動電機,其容量也遠遠大于實際需求,造成了相當程度的浪費,這兩者在客觀上都要求輔機能夠變速調節工況,以滿足電廠的實際生產工藝要求。

        另據相關資料統計,廠用電動機的故障,約有15是由起動時的大電流及對繞組上的過大電磁力直接引起的,定子繞組接頭開焊轉子鼠籠斷條等缺陷以及輔機和相關設備的許多故障也都與直接起動有關。而調峰運行引起的電機起停次數的增多,更增加了設備的故障率,縮短了檢修周期和設備的使用壽命,增加了檢修費用和人力成本,由此造成顯然,為滿負荷設計的大型輔機工況調節方法已不適合于新的運行方式,原有的輔機工況調節方法能源浪費嚴重,且調節特性差,頻繁的起停對輔6機及拖動電機和電網造成的沖擊危害也越來越大,對發電機組的安全經濟運行構成了潛在的威脅。而高壓交流變頻調速技術無論從電機的軟啟動寬范圍的調速,還是良好的節能效果等,都能很好地滿足電廠高壓輔機的需求,為發電廠大型輔機工況調節提供了種安全經濟運行的可行方式。

        壓交流變頻調速技術是20世紀90年代迅速發展起來的種新型電力傳動調速技術,主要用于壓交流電動機的變頻調速,其技術和性能勝過其它任何種調速方式。變頻調速以其顯著的節能效益和效率高精度寬范圍的調速性能,完善的電力電子保護功能,以及易于實現的自動通信功能,得到了廣大電廠用戶和市場的認可。在運行的安全可靠安裝使用維修維護等方面,也給使用者帶來了極大的便利,使之成為電廠采用電機節能方式的首選。

        3電廠高壓大功率變頻器的應用選擇電廠選擇高壓變頻器應從可靠性經濟性適用性和環保要求等幾個方面來考慮3.1可靠性對壓變頻調速系統的可靠性可謂眾說紛紜,各廠商在主電路的拓撲結構和功率器件的選擇上各有千秋,但總的說來,可從以下幾個方面人手元器件的可靠性元器件的可靠性基本情況是低壓強于高壓,成熟產品強于不成熟產品。對于相同器件來講,目前的元器件基本上是全球采購,在品牌上等級上即可分出高下。

        主電路構成的可靠性基于大功率電動機降低輸電損耗的要求,電廠大功率電機絕大多數為高壓類型,我國設計規范中也有200kW以上電動機宜采用高壓類型的規定,電壓等級多為6kV,個別熱電廠為10kV.

        變頻器實現高壓有幾種方式,對于高方式來講,功率單元串聯的可靠性優于器件的直接串聯。對于高低或高低高方式來說,只是高壓大功率變頻器發展進程中的權宜之計,由于其效率低下,污染嚴重,技術上的缺陷,早應被淘汰。但有些專家認為應開發1.7,2.3,3.3,4.16kV等級的電機,或者改變現有電機的繞組接線方式,并在變頻器前加臺網側變壓器,以適應變頻器,這無異于削足適履。

        運行中的可靠性發電廠為保障發電機組部分功率單元損壞時可以降低出力繼續運行;整機故障時可安全地切換到工頻運行;瞬時失電或倒閘時變頻器不停機;控制單元帶有,8電源,380散熱風機電源由變頻器自身提供以保證整體安全性等,能否滿足上述條件是電廠應用高壓變頻器在可靠性方面最應當注重的。

        3.2經濟性經濟性可以從產品的價格,備品備件及維修服務費用和所帶來的經濟效益等幾個方面來講。目前國產中高壓大功率變頻器經多年的研發和推廣,在保證可靠性的前提下,產品化市場化程度已大大提高,其價格有著明顯的優勢,備品備件供應充足,價格合理。由于是自主研發和生產,售后服務質量好效率高,能夠最大限度地滿足電廠對設備技術服務的要求,減少維護費用,保護用戶投資。

        同時,高壓大功率變頻器技術上的特點,以及可靠性方面,也可反映出經濟性的優劣,比如需加裝諧波抑制裝置或功率因數補償裝置的設備,其效率必然下降,其可靠性也會下降,運行時間縮短;采用特殊電機的變頻器,其電機沒有互換性,增加了維修時間;沒有部分故障旁路功能整機故障時不能安全地切換等都可導致高壓變頻器整體裝置的MTBF大大下降,其最終結果都會導致機組整體效率的降低,節能效果的下降,其經濟性也就不言而喻了。

        3.3適用性從總體上來說,高壓變頻調速系統,方面要能適應電網的波動包括母線的欠壓和短時失壓,另方面在機組頻繁的起停和高低負荷出力的過程中,實現軟起動軟制動及智能調速。

        而國內電廠在外部環境和高壓大功率變頻器使用要求方面又有其特殊性。在以往的高壓變頻器的應用中,由于國外產品壟斷市場,使用廠家幾乎都是被動地接受國外的定型產品,包括前面所講的高低高高低等方式。同時在不明就里的情況下,在定貨以后,還要另加消諧器,補償裝置等,另外由于各代理商的技術水平參差不齊,使得現場應用方面不盡如人意,同時備件的供貨周期長,售后服務費用高昂等,都使國內的用戶吃盡苦頭,而如今國內產商的崛起,改變了這種局面。

        以北京利德華福技術有限公司為例,其所研發和生產的托尺丁系列單元串聯多電平胃電壓源型高壓變頻器,可定制化生產,在適用性方面,能夠更好地滿足國內電廠用戶的使用要求。

        在外部環境的適應性方面直接高進高出,無需諧波抑制或功率因數補償裝置變頻器可以承受30的電源電壓下降而繼續運行;6主電源欠壓時可不停機,自動降額,電壓正常后再恢復到原來速度;6kV主電流完全失電時,變頻器可以在3s內不停機相當于150個電力周期,能夠全面滿足變頻器動力母線切換時不停機的需要。而同類設備的該指標只有陽相當于5個電力周期。

        在操作和維護的方便性方面在變頻器中預裝具有自主版權的全中文操作和監控軟件,本機及遠程起停操作功能設定參數設定故障查詢運行記錄查詢等均采用全中文的界以00界3操作界面,改變了以往全英文或代碼操作顯的方形頻率和電機轉速,可非常直觀地顯電機在任何時間的實時狀態。具有很強的診斷指能力可檢測變頻器各部分的運行狀態,完整的故障監測電路精確的故障定位,在中文人機界面上精確定位顯故障位置類別,使故障點目了然,故障模塊更換方便,降低了河,適應于般操作工人和維護人員的技能水平。具有本地和異地操作功能,可靈活選擇現場控制遠程控制;可配備遠程監控功能,在異地通過電話網絡對變頻器實施監控,方面便于用戶在遠端隨時了解設備運行實際情況,另方面,也利于設備的遠程診斷和維護,使故障問可以及時得到解決。

        在機組控制的配合性方面可以和電廠的,3系統實現真正的無縫聯接;接受和輸出0104,20工業標準信號;實現數據交換和連鎖控制等。如果發生模擬信號掉線或短路時,變頻器可以提供報警信號,同時保持原有輸出頻率不變。變頻器直接內置有,10,易于改變控制邏輯關系,適應不同的現場需要;也具有國際通用的外部接口,可獨立完成閉環和開環控制。

        滿足用戶的特殊要求方面即定制化生產變頻器控制電源可接收交流220,和直流220輸入,并配備有。,3,在控制電源發生故障時可以繼續運行,同時提供報警。低壓動力電源也可由變頻器自身的變壓器次側提供,提高了整機可靠性?啥ㄖ粕a手動或自動旁路柜,整機故障時可安全地切換到工頻運行。大大提高了機組運行3.4環保要求高壓大功率變頻器在電廠應用中,最大的環保問是諧波污染,而諧波治理最完美的結果是不產生諧波,其次才是減少諧波。而采用多重化多電平界河技術等措施,在電路拓撲結構上加以改進使電力電子裝置本身不產生諧波和無功,是種最積極的節能降耗的辦法。單元串聯多電平PWM電壓源型高壓變頻器就是遵循此設計理念。在國內利德華福變頻器通過了國家權威機構的諧波檢測,當多臺此種變頻器同時運行時,均可滿足國際標準和國家標準。

        而另外些變頻器,對諧波問是先污染后治理,節能產品反而以耗能為代價來滿足環保,這樣做只會得不償失。

        4電廠高壓大功率變頻器的應用實例送風機所采用的4臺800kW6kV利德華福高壓大功率變頻器,通過了由省電力試驗研究院的竣工驗收試驗,改造內容為在4;爐甲乙雙側送風,甲乙雙側引風機的4臺電機高壓回路各安裝套變頻調速裝置。利用原有的電機進行變頻調速,風機及拖動電機設備及基礎保持原結構不變。保留原有引送風機風道擋板及執行器,裝設變頻器旁路刀閘,當變頻器故障時能使用工頻電源起動電動機,控制風道擋板調節風量。

        套變頻器按無人值班設計安裝,除本控變頻器本地控制外,在機爐集控室的,03界面上對變頻器進行全面操作和監視。從結果來看,采8用變頻調速收到如下效果滿足調速工藝要求,實現了發電機組控制系統自動化變頻器高精度寬范圍的無級調速功能,不僅全面滿足了電廠峰荷動態調節的需要,而且和電廠的005系統實現無縫接口,實現了電機軟起動軟制動和智能調速?梢愿鶕仩t燃燒需要來調節控制電機工作電源頻率,改變控制電機轉速達到調節控制爐膛引送風量,實現風量的閉環調節。提高了生產效率和機組自動化水平,大大改善了電廠的工作和生產環境。

        節能由于原發電機組經常處于調峰運行狀態,同時在設備容量設計上,單側風機具備讓發動機帶75負荷運行的能力,所以在機組運行時,引送風機擋板開度般最多達到50左右,擋板截流造成了大量的能量損失。通過變頻改造節電效果顯著,機組負載為50100額定負荷時,對應節電率為62.242.7,平均節電率為51.25.

        延長設備使用壽命,節省檢修費用和時間4機組采用變頻調速改造后,由于對電動機實現真正的軟起動,對電動機風機擋板高壓開關等設備以及電網的啟動沖擊大大減小,低轉速運行使得風機振動和軸承磨損大為減小,延長了設備使用壽命,節省了檢修費用和時間。

        至2002年7月,華鎣山發電廠41爐風機系統1設備運行狀態良好,設備性能穩定可靠安全,并且在23年即可收回全部投資。

        5高壓大功率變頻器在電廠應用前景在電廠采用高壓交流變頻調速技術,對風機泵類等大功率輔機進行變速調節,可使各工藝參數調整在最佳狀態,改善了工藝操作,提高了機組效率,可以節電節水節煤,降低生產成本,為電廠帶來極大的經濟效益。同時可與機組自控系統相配合,能提高自動回路投入率,組成完整的機組優化控制系統,達到省人省力省設備,提高機組整體自動化水平和電廠整體管理水平的目的。

        高壓大功率變頻器在電廠應用的前景取決于以下兩方面1高壓變頻技術本身的發展方面在短期內需著重解決高壓變頻器的大容量化和體積小型化;電動機加熱除濕器與電子剎車國內生產廠家很少,并且國內產品故障率高,嚴重影響了生產效率,增加了運行費用,對于些環境溫度比較低,空氣濕度比較大地方,如果電動機長時間處于停機狀態,空氣中的潮氣會使電動機繞組絕緣降低,起動前必須通電預熱,對機體進行干燥處理,恢復繞組的絕緣,這種情況下,建議用戶選擇合適的加熱除濕器。

        而軟起動器本身集成了傳統起動器的起動性能與電動機綜合保護器的保護性能,對于選用軟起動器起動電動機的傳動系統,電動機的起停參數各種保護參數用戶都可以通過編程設定,簡化了用戶外部接線,提高了系統的集成度,便于集中控制和遠程控制。

        6電動機的制動對有些工況,要求電動機發出停機命令后,電動機要盡可能的縮短停機時間,用戶要求安裝制動器,常用制動器分為機械制動與電氣制動。對于電動機來說的應該選擇電氣制動,而電氣制動又分為反接制動耗能制動再生制動。反接制動只能用在功率比較小的電動機,制動過程中的電流將達到電動機全壓直接起動電流的2倍以上;再生制動要求電動機轉速必須超過同步轉速,所以如果電源頻率無法改變,再生制動屬于電動機的高速制動;而對于轉速在同步轉速以下運行的中大功率電動機要求制動時,應該選擇耗能制動。摩托托尼電子制動器屬于耗能制動器,其工作過程為停機命令發出后,電動機主回路相電斷開,由制動器給電動機的任兩相通直流電,第相感應出電壓信號作為反饋信號,以此產生制動過程中的控制信號。

        其中可調參數包括停機時間,停機電流以及停機過程中的保護功能。

        7結束語美國摩托托尼,是專業生產電機控制系統的廠家,已有幾十年生產電機固態軟起動器和電力電子控制系統的經驗,其產品已廣泛應用于世界各地。

        摩托托尼將以先進的技術可靠的質量多年的專業制造經驗為中國用戶提供流的產品技術支持服務。

        2電廠應用水平方面生產廠商在短期內,要完善變頻裝置的故障自檢功能,快速修復故障功能,自動帶多切換等功能,解決工頻切換時擋板閥門的快速響應問,同自控系統的數字化銜接等問。同時在防塵散熱抗干擾性和進步提高可靠性方面積極地探索更好的方式。

        高壓變頻器在電廠的應用還遠遠沒有展開,要充分認識采用變頻調速技術的必要性與重要性還需各界人士共同努力,變頻裝置涉及工藝熱控和電氣等各個專業,只有通力合作,才能更好地應用。

        在國內應用高壓變頻器的過程中,也曾出現過失誤時,變速泵不出水工頻泵過負荷;風機設備變速后風壓太低,無法運行;變頻裝置無法同自控系統相銜接等情況。這就需要電廠相關技術人員不要盲目崇外,要能從電廠生產的特殊性上入手從專業技術人手,從應用實踐入手,選擇合適的產品,使高壓變頻器能發揮其應有的效果。

        6結論高壓大功率變頻器為發電廠大型輔機工況調節提供了種經濟運行的可行方式,其優良的性能和巨大的節能效益,使其在電廠具有廣闊的應用前景。但電廠選擇壓變頻器應考慮可靠性經濟性和適用性和環保要求等因素。由于目前國內壓變頻器在性能價格和售后服務方面有著明顯的優勢,又有電廠應用業績,選擇國產品牌不失為明智之舉。尤其是改造項目,采用國產壓大功率變頻進行輔機調速改造,是發電廠降低成本,增強競爭力的重要途徑。

       

       
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