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維修技術
仟億達節(jié)能熱電廠電機變頻改造技術應用效果
內容簡介:仟億達節(jié)能熱電廠電機變頻改造本身由變壓器柜、功率柜、控制柜三部分組成。 三相高壓電經高壓開關柜進入,經輸入降壓、移相給功率單元柜內的功率單元供電,功率單元分為三組,一組為一相,每相的功率單元的輸出首尾相串。
     北京仟億達科技有限公司簡稱仟億達,是以節(jié)能減排、新能源利用、能源循環(huán)利用技術為基礎,集設計、研發(fā)、安裝與工程總承包為一體的高新技術企業(yè)。專業(yè)做余熱發(fā)電項目、高低壓變頻器節(jié)能改造、永磁調速節(jié)能改造、高效電機節(jié)能改造、電機拖動節(jié)能改造、煙氣回收、余熱余壓回收等節(jié)能產品技術及運營管理。  
1仟億達節(jié)能熱電廠電機變頻改造中心換熱站及外網控制  

     鍋爐系統(tǒng)中主要包括系統(tǒng)恒壓補水、系統(tǒng)熱水(載體)循環(huán)、系統(tǒng)燃燒控制與爐膛壓力控制,在熱電聯(lián)產中,它所產生過熱蒸汽可以直接輸出,也可經過汽水交換后輸出熱水,蒸汽或熱水的熱能經過管網中的各個換熱站提供給各個熱用戶。  

2仟億達節(jié)能控制引風機的高壓變頻  

熱電廠電機變頻改造是一種串聯(lián)疊加性高壓變頻器,即采用多臺單相三電平逆變器串聯(lián)連接,輸出可變頻變壓的高壓交流電。 按照電機學的基本原理,電機的轉速滿足如下的關系式:  

其中:P 為電機極對數;f 為電機運行頻率;s 為滑差)。 從式中看出,電機的同步轉速 n0正比于電機的運行頻率(n0=60f/p),由于滑差 s 一般情況下比較小(0~0.05), 電機的實際轉速 n 約等于電機的同步轉速 n0,所以調節(jié)了電機的供電頻率 f,就能改變電機的實際轉速。電機的滑差 s 和負載有關,負載越大則滑差增加,所以電機的實際轉速還會隨負載的增加而略有下降。  

仟億達節(jié)能熱電廠電機變頻改造本身由變壓器柜、功率柜、控制柜三部分組成。 三相高壓電經高壓開關柜進入,經輸入降壓、移相給功率單元柜內的功率單元供電,功率單元分為三組,一組為一相,每相的功率單元的輸出首尾相串。 主控制柜中的控制單元通過光纖時對功率柜中的每一功率單元進行整流、逆變控制與檢測,這樣根據實際需要通過操作界面進行頻率的給定,控制單元把控制信息發(fā)送到功率單元進行相應的整流、逆變調整,輸出滿足負荷需求的電壓等級。  

輸入側由移相變壓器給每個單元供電,移相變壓器的副邊繞組分為三組;這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網側的電流波形,使其負載下的網側功率因數接近 1。 另外,由于變壓器副邊繞組的獨立性,使每個功率單元的主回路相對獨立,類似常規(guī)熱電廠電機變頻改造。  

輸出側由每個單元的 U、V 輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電,通過對每個單元的 PWM波形進行重組,可得到階梯 PWM 波形。 這種波形正弦度好,dv/dt 小,可減少對電纜和電機的絕緣損壞,無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長,電機不需要降額使用,可直接用于舊設備的改造;同時,電機的諧波損耗大大減少,消除了由此引起的機械振動,減小了軸承和葉片的機械應力。  

3 仟億達節(jié)能外網循環(huán)泵的控制  

熱電廠電機變頻改造保證供熱系統(tǒng)內的壓力恒定是供熱系統(tǒng)正常運行的基本前提條件。 供熱系統(tǒng)的管網通常是封閉的管道系統(tǒng),從理論上講,水的消耗量很少。 然而在實際中難以避免的“跑、冒、滴、漏”和人為的失水,必然影響系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。 另外系統(tǒng)內水流的溫度高低也影響著壓力的變化。 而要系統(tǒng)供熱穩(wěn)定,則必須保證系統(tǒng)的最高點處于滿水狀態(tài),同時壓力也不能超過系統(tǒng)的承受能力。 要做到這一點,需要在系統(tǒng)的回水管道上確定一個恒壓點,在系統(tǒng)循環(huán)的過程中,保持一個穩(wěn)定的壓力數值,使循環(huán)泵的流量、揚程限定在一定的范圍內,實現流量、揚程自動調節(jié),對于鍋爐系統(tǒng)在一定的程度上也可以避免超溫和超壓。 采用熱電廠電機變頻改造的補水泵對系統(tǒng)定壓,可以平滑地調節(jié)補水泵的轉速,及時地調補水量,保證系統(tǒng)內水體積的穩(wěn)定。 其方法是用壓力傳感器將取自系統(tǒng)恒壓點的壓力信號轉變成(4~20)mA 電流信號,輸送到壓力調節(jié)器,調節(jié)器將其與預先設定的壓力值進行比較后, 發(fā)出頻率指令給變頻器,變頻器則自動調整水泵電機的轉速,進而調節(jié)補水量,由于液體不可壓縮的特性,對液體的壓力控制響應速度快, 很容易使恒壓點的壓力維持在設定值。  

供熱系統(tǒng)中,水是熱能的載體,熱能的輸送是依靠水的流動完成的。仟億達節(jié)能水的溫度越高,單位水的熱含量也越高,水的流量越大,輸送的熱能越大。 為了整體熱網的熱量平衡采用熱電廠電機變頻改造調節(jié)循環(huán)泵的流量,則可以在系統(tǒng)壓力穩(wěn)定的條件下,對流量進行調節(jié)保證供熱系統(tǒng)的安全運行。 首先依照目前推薦使用“低出水溫度,小出回溫差”原則與運行調節(jié)公式,根據環(huán)境氣溫溫度的變化來調節(jié)系統(tǒng)的出水溫度。 同時根據出回水溫差來調節(jié)循環(huán)泵的轉速,從而通過調節(jié)系統(tǒng)的流量達到間接調節(jié)溫度的目的。 具體做法是利用溫度傳感器將取樣點溫度的變化量,轉換成相應的電壓值或電流值后輸送到調節(jié)器, 調節(jié)器將其與預先設定的溫度值進行比較后,發(fā)出頻率指令給變頻器,仟億達節(jié)能熱電廠電機變頻改造則自動調整水泵電機的轉速。  
通過流體力學的基本定律可知:風機、泵類設備均屬變轉矩負載,其轉速n 與流量q,壓力p 以及軸功率P具有如下關系:流量與轉速和頻率成正比、壓力與轉速的平方成正比、軸功率與轉速的立方成正比。  

Q1/Q2 = n1/n2=f1/f2  

H1/H2 = (n1/n2)2  

P1/P2 = (n1/n2)3  

2、仟億達節(jié)能電動機變頻改造調速節(jié)能的背景  

采用電動機變頻改造是節(jié)能降耗的重要途徑。水泵、風機等恒轉矩負載在沒有調速情況下,要求改變流量時,只能通過機械調整閥門開啟角度,雖然流量下降了,但泵或風機的出口壓力升高,功率下降并不明顯,近似成為恒功率負載,造成電源利用率極低(用于克服調節(jié)裝置的阻力)。當使用電動機變頻改造時,如果流量要求減小,就可以通過降低泵或風機的轉速,即可滿足要求。而泵或風機的功率與轉速的立方成正比,隨著轉速的降低,功率會快速下降。  

仟億達節(jié)能電動機變頻改造前大部分風機、泵類負載設計時留有較大的裕度,有一部分設備為考慮擴產需要,容量選大后閥門常年未全開;另一部分設備要根據生產情況隨時調節(jié)閥門來控制流量;還有一部分設備生產過程不斷的變動中有降速的條件而電機未做調節(jié),上述設備電耗長期維持在一個較高水平上,浪費嚴重。  

在實際的生產領域中,為了保證生產的可靠性,各種生產機械在設計配用動力驅動時,都留有一定的富余量。電機不能在滿負荷下運行,除達到動力驅動要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的浪費,在壓力偏高時,電動機變頻改造可降低電機的運行速度,使其在恒壓的同時節(jié)約電能。  

由此可見降低電機轉速可得到立方級的節(jié)能效果。這就是變頻器電機控制對于電機容量預留和生產負荷階段調整的節(jié)能原理。  

電動機變頻改造后,還能提高其所控電機系統(tǒng)的功率因數,減少配電系統(tǒng)的網損。  

因此,仟億達節(jié)能采用可靠的高、低壓變頻節(jié)能技術及產品對工廠現有生產領域相關電機系統(tǒng)進行以變頻器為主要節(jié)能手段的技術改造,通過對前述各類高低壓電動機驅動的風機、水泵、空氣壓縮機等負載進行電動機變頻改造,從而實現節(jié)能減排及確保電機變頻節(jié)能改造項目的投資達到預期的經濟性。 
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