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維修技術(shù)
熱電廠風(fēng)機(jī)電機(jī)系統(tǒng)高壓變頻的節(jié)能改造
內(nèi)容簡介:智光電氣scp是通過國家輸出兩相直接短路試驗的核心技術(shù)。針對高壓電機(jī)和電纜頭可能存在的相間短路而采取專有的抑制技術(shù),可有效防止巨大的短路電流沖擊功率管而導(dǎo)致?lián)p壞,用戶外部的任何故障不造成zinvert的損壞。
    工程概述與節(jié)能改造的必要性旺隆熱電廠擁有兩臺額定蒸發(fā)量為420t/h的高溫高壓自然循環(huán)煤粉鍋爐,發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量2*100mw。該廠是為了治理新塘地區(qū)大氣污染和東江水資源污染而建設(shè)的環(huán)保項目。該廠為熱電聯(lián)產(chǎn)型電廠,在發(fā)電的同時,向周邊的服裝、漂染廠等企業(yè)集中供給蒸汽,先后替代了東江二級水源保護(hù)區(qū)內(nèi)的164座效率低、污染大的自建小鍋爐,擬向附近的廣東南方制堿廠集中供熱,所產(chǎn)生的城市環(huán)保效益與節(jié)能效益明顯。
    經(jīng)過長期運(yùn)行分析和實地調(diào)研,#1、#2爐的4臺排粉機(jī)以及2臺脫硫增壓風(fēng)機(jī)在實際的生產(chǎn)過程中通過擋板或?qū)~來調(diào)節(jié)所需的風(fēng)量大小,主要存在以下問題: 
    (1)排粉風(fēng)機(jī)通過風(fēng)門檔板調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)壓,造成大量能量消耗在風(fēng)門阻力上,設(shè)備工作效率低,造成不必要的損耗。 
    (2)排粉風(fēng)機(jī)采用風(fēng)門調(diào)節(jié),會帶來風(fēng)機(jī)、管網(wǎng)較大振動、噪音和磨損,減少設(shè)備壽命,增大設(shè)備維護(hù)量。 
    (3)風(fēng)機(jī)采用風(fēng)門控制調(diào)節(jié)風(fēng)量、壓力,調(diào)節(jié)控制精度低,不利于遠(yuǎn)程控制或自動控制。 
    (4)脫硫增壓風(fēng)機(jī)采用靜葉調(diào)節(jié)方式,通過改變風(fēng)機(jī)靜葉的角度來調(diào)節(jié)風(fēng)量。盡管比采用控制入口擋板開度來實現(xiàn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)有一定的節(jié)能效果,但節(jié)流損失仍然很大,低負(fù)荷時節(jié)流損失更大。 
    (5)異步電動機(jī)的啟動電流一般達(dá)到額定電流的8-10倍,對廠用電形成沖擊,強(qiáng)大的沖擊轉(zhuǎn)矩對電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命存在很大不利影響。 
    經(jīng)過周密分析,有必要對以上電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。改變原始的擋板控制,不管是從生產(chǎn)工藝控制還是用電損耗、減少設(shè)備維護(hù)量以及自動化程度上都能帶來極大的改善。
風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能原理簡介 
    從流體力學(xué)的原理得知,使用感應(yīng)電動機(jī)驅(qū)動的風(fēng)機(jī)、水泵負(fù)載,軸功率p與流量q,揚(yáng)程h的關(guān)系為:
    當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由n1變化到n2時,q、h、p與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下: (1) (2) =  (3) 
    可見流量q和電機(jī)的轉(zhuǎn)速n是成正比關(guān)系的,而所需的軸功率p與轉(zhuǎn)速的立方成正比關(guān)系。所以當(dāng)需要80%的額定流量時,通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的80%,即調(diào)節(jié)頻率到40hz即可,這時所需功率將僅為原來的51.2%。
    當(dāng)所需風(fēng)量、流量從q1減小到q2時,如果采用調(diào)節(jié)閥門的辦法,管網(wǎng)阻力將會增加,管網(wǎng)特性曲線上移,系統(tǒng)的運(yùn)行工況點(diǎn)從a點(diǎn)變到新的運(yùn)行工況點(diǎn)b點(diǎn)運(yùn)行,所需軸功率p2與面積h2×q2成正比;如果采用調(diào)速控制方式,風(fēng)機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速由n1下降到n2,其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變,但風(fēng)機(jī)、水泵的特性曲線將下移,因此其運(yùn)行工況點(diǎn)由a點(diǎn)移至c點(diǎn)。此時所需軸功率p3與面積hb×q2成正比。從理論上分析,所節(jié)約的軸功率delt(p)與(h2-hb)×(c-b)的面積成正比。  考慮減速后效率下降和調(diào)速裝置的附加損耗,通過實踐的統(tǒng)計,風(fēng)機(jī)泵類通過調(diào)速控制可節(jié)能20%~50%,有些風(fēng)機(jī)負(fù)載節(jié)能比例達(dá)60%以上。  
    風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)電分析  根據(jù)上述節(jié)能原理,以#1爐排粉風(fēng)、增壓風(fēng)機(jī)為例,進(jìn)行節(jié)電分析: 
    1.風(fēng)機(jī)參數(shù)   
    2.運(yùn)行情況及節(jié)能分析   
    3.旺隆熱電變頻改造節(jié)能分析統(tǒng)計表   
    4.采用變頻調(diào)速節(jié)能增效附加好處  
    (1)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可提高到0.9以上,減少無功功率,滿足電網(wǎng)要求,可進(jìn)一步節(jié)約上游設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。  
    (2)通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)節(jié)能,負(fù)荷率較低時,轉(zhuǎn)速也降低,設(shè)備的軸承等磨損減輕,設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用下降。  
    (3)電機(jī)可實現(xiàn)軟啟動,啟動時電流不超過額定值的1.2倍,對電網(wǎng)無沖擊,使用壽命延長。  
    (4)變頻器具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升等多項保護(hù)功能,更完善地保護(hù)了電機(jī)。 
項目改造的方案簡介
1、電氣改造方案 
    采用“一拖一自動旁路”方式高壓變頻裝置: 
    變頻器一次回路由真空接觸器qf3、qf4、qf5組成,6kv電源高壓開關(guān)柜真空斷路器qf1,電氣一次接線如圖2、變頻改造后有兩種運(yùn)行工況:(1)變頻運(yùn)行:6kv電源經(jīng)qf1、qf3至變頻裝置,再經(jīng)qf4連接電機(jī);(2)工頻運(yùn)行:6kv電源經(jīng)qf1、qf5直接連接電機(jī)。其中,qf5與qf3、qf4構(gòu)成電氣閉鎖,確保相關(guān)開關(guān)任何時候不能同時合閘。 
2、系統(tǒng)控制方案 
    (1)本地控制:利用系統(tǒng)控制器上的鍵盤、控制柜上的按鈕、電位器旋鈕等就地控制。 
    (2)遠(yuǎn)方控制:系統(tǒng)提供數(shù)字和模擬輸入接口,由dcs或上位機(jī)實現(xiàn)控制。 
3、系統(tǒng)散熱方案 
    系統(tǒng)使用了移相隔離變壓器及大功率高頻開關(guān)元件,發(fā)熱量較大,運(yùn)行環(huán)境的溫度影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及功率元件的使用壽命,因此為了使變頻器能長期穩(wěn)定和可靠地運(yùn)行,我廠采用室內(nèi)空調(diào)冷卻方式:通過全廠制冷站向各高壓變頻室送冷風(fēng)以冷卻環(huán)境溫度,同時安裝4臺電空調(diào)作為備用,以滿足系統(tǒng)運(yùn)行的溫度要求。 
zinvert高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成及功能簡介 
1.系統(tǒng)構(gòu)成 
    (1)旁路柜:連接高壓開關(guān)柜與高壓電機(jī)的載體,實現(xiàn)工/變頻間的自主及故障切換。 
    (2)變壓器柜:實現(xiàn)高壓電源的切分,降為相互獨(dú)立的低壓電源,實現(xiàn)多重化整流,有效的抑制諧波含量。 
    (3)功率柜:安放功率單元,變頻系統(tǒng)的核心部件。 (4)控制柜:變頻器的操作面板和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 
2.功能簡介 
    (1)頻率設(shè)定 
    裝置可通過lcd面板按鍵、遠(yuǎn)方操作盤、計算機(jī)后臺通信或dcs等智能接口設(shè)定、外部4~20ma或0~10v模擬信號輸入給定、開關(guān)量頻率升降給定等多種給定方式進(jìn)行頻率設(shè)定。 
    (2)斷電恢復(fù)再啟動功能 
    電網(wǎng)瞬時停電并在短時間內(nèi)恢復(fù)后,系統(tǒng)能在0.2~1.0秒內(nèi)自動搜索電機(jī)轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)無沖擊再啟動至設(shè)定轉(zhuǎn)速,保證負(fù)載的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。 
    (3)自動旁路功能 
    當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時,可將變頻器自動進(jìn)行旁路,將電機(jī)直接接入原電網(wǎng)繼續(xù)運(yùn)行,大大提高了運(yùn)行可靠性,保證用戶生產(chǎn)工藝不受影響。 
    (4)主回路專利scp技術(shù)的應(yīng)用
    智光電氣scp是通過國家輸出兩相直接短路試驗的核心技術(shù)。針對高壓電機(jī)和電纜頭可能存在的相間短路而采取專有的抑制技術(shù),可有效防止巨大的短路電流沖擊功率管而導(dǎo)致?lián)p壞,用戶外部的任何故障不造成zinvert的損壞。 
結(jié)語: 
    熱電廠是耗能企業(yè),“以熱定電,熱電聯(lián)產(chǎn)”的電力生產(chǎn)模式,符合以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)相協(xié)調(diào)的廣州市城市總體建設(shè)與發(fā)展模式,符合國家節(jié)能降耗的產(chǎn)業(yè)政策。我廠與廣州智光密切合作,通過合同能源管理(epc)的節(jié)能服務(wù)運(yùn)營模式,達(dá)到共贏的目的。 綜合我廠多年節(jié)能實踐經(jīng)驗及理論計算,與改造前比較,每年可以節(jié)約電量共計約439萬kwh,折合rmb約218.62萬元;按3.45×10-4 噸標(biāo)煤/kwh 計算,年節(jié)約標(biāo)煤約1514.55噸。 
    由于變頻節(jié)能系統(tǒng)剛剛投產(chǎn),具體節(jié)能的效益還有待時間驗證。 參考文獻(xiàn) 
    [1]張淼,馮垛生.變頻器的應(yīng)用與維護(hù)[m].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2009. 
    [2]zinvert系列高壓智能節(jié)能系統(tǒng)用戶手冊,2008. 注:文章內(nèi)所有公式及圖表請以pdf形式查看。
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