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变频技艺在电站的环保化上的运用

变频技艺在电站的环保化上的运用

点击数:7594 次   录入时间:03-04 11:54:41   整理:http://www.55dianzi.com   应用案例

随着我国电网的扩大、机组装机容量的增加以及负荷峰谷差的拉大,发电机的负荷率降低,大型发电机组也要参加调峰运行。而为满负荷设计的大型辅机工况调节方法不适合于调峰运行方式,导致辅机和驱动的异步电动机都工作在低效率区域,造成大量的能源浪费,而且随着启停次数的增多,对辅机、电动机及电网的冲击也更频繁。在我国火力发电厂中,电动机功率选择时一般都留有一定裕量,如可根据所需的流量调节转速,就可获得很好的节电效果,一般可节电20% ̄50%。

  美国电力研究院早在1981年就开始研究电力电子调速传动在电厂大型异步电动机上的应用,并在1984年 ̄1989年进行了连续5年的风机和泵类负载大型异步电动机变频调速现场试验,对大型变频调速装置的经济性和运行可靠性得出肯定的结论。

  目前我国大型异步电动机应用变频调速还刚刚起步,随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展,带动了交流传动技术日新月异的进步。电气传动技术正面临着一场历史性的革命,即交流调速取代其它调速及计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流调速技术是节能、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速、启动和制动性能、高效率、高功率因素和节电效果、广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为是最有发展前途的调速方式。

  风机水泵传统的调节方式是调节入口或出口的挡板阀门开度,以此来调节流量和压力,是一种经济效益差、能耗大、设备损坏严重、维修难度大、运行费用高的落后办法。主要存在以下问题:①采用挡板阀门调节时,大量的能量损耗在挡板阀门的截流过程中;②介质对挡板阀门和管道冲击较大,设备损坏严重;③挡板阀门动作迟缓,手动时人员不易操作,而且操作不当会造成风机震动。挡板阀门执行机构一般为大力矩的电动执行器,故障较多,不能适应长期频繁调节,调节线性度差,构成闭环自动控制较难,且动态性能不理想;④异步电动机在直接起动时起动电流一般达到电机额定电流的6倍至8倍,对电网冲击较大,也会引起电机发热,强大的冲击转矩对电机和风机的机械寿命存在不利的影响。

  (1)变频调速能节约原来损耗在挡板阀门截流过程中的大量能量,大大提高了经济效益。由于风机水泵大都为平方转矩负载,轴功率则与转速大致成立方关系,所以当风机水泵转速下降时,消耗的功率大大下降。-1表示了风机采用各种调节方法时消耗功率与风量关系曲线。其中曲线1为输出端风门控制时电机消耗的功率,2曲线为输入端风门控制时电机消耗的功率,3曲线为转差调速控制(采用滑差电机,液力耦合器)时电动机消耗的功率,4曲线为变频调速控制时电动机消耗的功率,最下面一条曲线为调速控制时风机实际所需轴功率(即电机轴输出功率)。可见,在众多的调节方式中,节能效果最好的是变频调速。

  2采用变频调速后,可实现软起动,对电网的冲击和机械负载的冲击都不存在了,同时延长了电机和风机水泵的寿命。采用变频调速后,电机的无功功率通过变频器直流环节的滤波电容进行了瞬时补偿(电压源型变频器),变频器的输入功率因数可达0.95以上。相对电机直接工频运行而言,功率因数大大改善,对低速电机效果尤为明显。实现变频调速后,风机和水泵经常在额定转速以下运行,介质对水泵叶轮,风机风扇的磨损,轴承的磨损,密封的损坏都大大降低。同时,烟气对烟道挡板的冲击磨损大大降低,延长了烟道挡板的检修周期,减少了维护工作量。电机运行的振动和噪声也明显降低(3)采用变频调速后,可以很方便地构成闭环控制,进行自动调节。控制器输出的4-20mA信号进入变频器(或通过通信接口进行控制),通过变频器调节电机转速,可以平稳地调节风量、流量,且线形度较好、动态响应快、精度高,使机组在更经济的状态下安全稳定运行。

  作为以工艺控制(速度控制)和节能为目的的产品,变频器在电力、冶金、石油、化工、纺织与化纤、食品饮料、建材、造纸、市政、中央空调等行业中得到广泛应用。

  在2003年的中国电力消耗中,60%~70%为电动机所消耗,而在总容量为5.8亿千瓦的电动机总容量中,只有不到2000万千瓦的电动机是带变频器的。据中国工控网的市场研究报告分析,在中国,带变动负载、具有节能潜力的有1.8亿千瓦。因此,国家大力提倡节能措施,并着重推荐了变频调速技术。

  发电厂是电动机应用大户,大部分厂用电是用在电动机上。部分电厂在送风机、引风机、灰渣泵、疏水泵、给粉机和给煤机上安装变频速装置后,均取得了较好的效益。从国内应用情况看,中小功率电动机变频调速装置在电厂中应用较多,特别是低压电动机,由于低压变频器造价较低,一般可根据工艺需要装设变频调速装置以达到调节出力和节能的效果。在电厂中,采用低压变频器较多的电动机有:给煤机、给粉机、生活给水泵、工业给水泵、回水泵、渣水泵、供油泵、锅炉补给水升压泵、除盐水泵以及空调系统和空压机等。

  目前大功率电动机变频调速装置相对应用较少(主要是6kV/10kV的中压电动机)。由于高压变频器造价较高,一般国产设备为1000元/kVA,进口产品则为1500元 ̄1800元/1kVA,因此初期投资较高,限制了高压变频器的使用。

  根据发电厂工艺系统的特点和其他工程的应用情况,在电动给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、一次风机、灰浆泵等处都可使用变频调速。

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