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本文介紹了蘇州匯川技術(shù)有限公司HD90高壓變頻器在大唐七臺河發(fā)電有限責(zé)任公司一次風(fēng)機，送風(fēng)機中的變頻改造應(yīng)用情況。結(jié)果表明，變頻改造后實現(xiàn)了鍋爐風(fēng)機的穩(wěn)定高效運行，滿足電廠的調(diào)峰需求,達(dá)到了很好的節(jié)能降耗的目的。
關(guān)鍵詞：高壓變頻器 火電廠 一次風(fēng)機 送風(fēng)機 節(jié)能改造 單元旁路 穩(wěn)定運行
大唐七臺河電廠為凝汽式燃煤坑口電廠，鍋爐采用煤粉爐，鍋爐燃燒方式是采用把煤磨細(xì)成煤粉，用空氣吹入爐膛燃燒的方式。由于燃燒的是粉末對鍋爐磨損較小，所以比循環(huán)流化床鍋爐好控制，給鍋爐加壓或降壓的時候反應(yīng)時間比循環(huán)流化床快。采用凝汽式汽輪機提高了汽輪機的熱效率，減少汽輪機排汽缸的直徑尺寸，將做過部分功的蒸汽從汽輪機內(nèi)抽出來，送入回?zé)峒訜崞?，用以加熱鍋爐給水。
鍋爐燃燒的具體的過程是，煤斗中的原煤要先送至球磨機內(nèi)磨成煤粉。經(jīng)過空預(yù)器加熱后的一次風(fēng)機的熱空氣吹入球磨機攜帶煤粉送入鍋爐的爐膛內(nèi)燃燒，同時送風(fēng)機的空氣經(jīng)過空預(yù)器加熱后和煤粉混合使燃燒更加充分。煤粉燃燒后形成的熱煙氣沿鍋爐的水平煙道和尾部煙道流動，放出熱量，最后進(jìn)入除塵器，除塵器將燃燒后的煤灰分離出來。潔凈的煙氣在引風(fēng)機的作用下通過煙囪排入大氣。助燃用的空氣由送風(fēng)機送入裝設(shè)在尾部煙道上的空氣預(yù)熱器內(nèi)，利用熱煙氣加熱空氣。這樣，一方面使進(jìn)入鍋爐的空氣溫度提高，易于煤粉的著火和燃燒，另一方面也可以降低排煙溫度，提高熱能的利用率。從空氣預(yù)熱器排出的熱空氣分為兩股：一股去磨煤機干燥和輸送煤粉，另一股直接送入爐膛助燃。燃煤燃盡的灰渣落入爐膛下面的渣斗內(nèi)，與從除塵器分離出的細(xì)灰一起用水沖至灰漿泵房內(nèi)，再由灰漿泵送至灰場。一次風(fēng)和和送風(fēng)機工藝流程圖如下圖1所示，發(fā)電流程圖如下圖2所示。
一次風(fēng)機、送風(fēng)機是發(fā)電機組運行中的關(guān)鍵設(shè)備，如若發(fā)生故障，不能快速恢復(fù)，整機停機后將有導(dǎo)致整個發(fā)電機組跳機的事故。整個發(fā)電機組運行在自動運行狀態(tài)下，如果一次風(fēng)或者送風(fēng)量發(fā)生變化，DCS系統(tǒng)會同時自動改變給煤量和送風(fēng)量和其他變量，可能會導(dǎo)致鍋爐滅火，發(fā)電機組跳機事故，即使配備整機自動旁路，上切到工頻后，因為風(fēng)量突然變大，而風(fēng)門又不能及時關(guān)小，同樣可能會導(dǎo)致發(fā)電機組跳機事故，所以要求高壓變頻器有較高的運行穩(wěn)定型。一次風(fēng)機、送風(fēng)機系統(tǒng)同時也是發(fā)電系統(tǒng)中耗電量較大的設(shè)備，風(fēng)機變頻改造后，實現(xiàn)了良好的節(jié)能效益和安全可靠的運行，減少了電機風(fēng)機設(shè)備維護(hù)量，變頻運行的節(jié)電率在20%以上。隨著火電機組調(diào)峰力度加大，機組的負(fù)荷變化范圍也會很大，實時調(diào)節(jié)風(fēng)機的流量，蘊藏著巨大的節(jié)能潛力。
調(diào)節(jié)風(fēng)門開度的調(diào)節(jié)方式很致命的缺點就是浪費能量多，無法根據(jù)工況變化準(zhǔn)確調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，不管負(fù)荷如何變化，電機均維持在最高轉(zhuǎn)速運行，大量的能量浪費在了管阻上，浪費電量很嚴(yán)重。而根據(jù)異步電動機的運行特點，可以知道通過調(diào)節(jié)電源頻率f可以達(dá)到調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，即調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，以這種方式就能夠在不改變管阻特性的情況下來調(diào)節(jié)風(fēng)機的流量，這種方式有很大的節(jié)能空間。
QS1、QS2、QS3為3個隔離刀閘，QS1、QS2處于變頻運行回路上，QS3為用戶工頻回路隔離刀閘。QS2與QS3采用機械和電氣互鎖，確保不向變頻器輸出端反送電。當(dāng)變頻運行時，QS1、QS2閉合，QS3斷開，合QF1電機變頻運行;斷開QS1、QS2，合上QS3，合QF1，電機工頻運行。這是高壓變頻器工變頻手動切換的典型應(yīng)用。
高壓變頻器與DCS系統(tǒng)有較好的接口能力，其控制部分由高速DSP+RAM+FPGA作為核心的處理器共同構(gòu)成。DSP實現(xiàn)矢量控制算法和功率單元的保護(hù)。人機界面提供友好的全中文監(jiān)控界面，同時可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制。DCS系統(tǒng)與高壓變頻器之間的信號開關(guān)量15個，模擬量3個，共有18個;DCS系統(tǒng)與旁路柜之間的信號3個，均為開關(guān)量信號。
電網(wǎng)電壓經(jīng)主變壓器隔離移相后為每個功率單元供電，每個功率單元為一個單相交-直-交電壓型逆變器，單元串聯(lián)星接后形成三相變頻電源給高壓電動機供電。根據(jù)串聯(lián)單元級數(shù)的不同，產(chǎn)品分為3kV、6kV、10kV三個系列。變頻器輸出采用多重化PWM技術(shù)，輸出為近乎完美的正弦波，無須加輸出濾波器。變頻運行后電動機諧波損耗小，轉(zhuǎn)矩脈動小，無明顯電動機噪聲。電動機不需降額使用。輸出dV/dt和共模電壓小，對電動機無附加電應(yīng)力損害。
功率單元采用三相交流輸入，整流濾波后形成直流電壓，經(jīng)IGBT的H橋逆變后輸出脈寬調(diào)制(PWM)電壓。功率單元控制板由IGBT驅(qū)動電路和監(jiān)測保護(hù)電路、光纖通信電路、單元旁路電路和控制電源組成。運行中功率單元故障時，變頻器可將故障單元自動旁路并繼續(xù)運行，等情況允許時再停機排除故障。(其中單元旁路功能為選配，用戶可根據(jù)實際需要選擇)
匯川公司的電力電子，自動控制和計算機等領(lǐng)域具有理論水平和實踐經(jīng)驗的優(yōu)秀科研隊伍，長期致力于電力電子領(lǐng)域各類產(chǎn)品的開發(fā)研制，對于關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)工藝也作了大量的完善和改進(jìn)，如：其中層疊直流母線的制作工藝保證了直流母線的分布電感最小，有效抑制了功率器件在開關(guān)過程中的di/dt電壓尖峰;高密度FPGA貼片工藝保證了控制器在惡劣環(huán)境下能夠長期穩(wěn)定運行;整流橋、功率器件和電解電容的安裝工藝使整個系統(tǒng)的離散性達(dá)到最小，保證質(zhì)量和性能的高度一致性。為保障質(zhì)量和效率，公司還研制了各類具有特色的和方便使用的工藝調(diào)試工裝，建全了相應(yīng)的質(zhì)量管理體系。
匯川研發(fā)的核心團(tuán)隊承擔(dān)了中國第一代矢量控制變頻器的研發(fā)工作，并使其實現(xiàn)了真正的產(chǎn)業(yè)化;蘇州、深圳的雙研發(fā)中心戰(zhàn)略聚攬全國各地的優(yōu)秀工程師;匯川擁有研發(fā)人員500名，有長期從事高壓電機調(diào)速研發(fā)團(tuán)隊;每年投入當(dāng)年銷售額的10%用于研發(fā);公司現(xiàn)有產(chǎn)品試驗檢測平臺有環(huán)境模擬實驗室、EMC試驗室、模塊老化試驗室、IGBT試驗中心、熱仿真試驗平臺、先進(jìn)加工工藝有貼片加工工藝、全自動三防漆工藝。
在此次高壓變頻系統(tǒng)改造中，變頻運行后風(fēng)門全開。由于變頻運行時，風(fēng)機效率曲線平行位移，風(fēng)機始終處于最佳效率區(qū)。機轉(zhuǎn)速降低后，其軸功率隨轉(zhuǎn)速的三次方降低，驅(qū)動風(fēng)機的電機所需的電功率有效降低。采用變頻調(diào)速后實現(xiàn)了對引風(fēng)機電機轉(zhuǎn)速的線性調(diào)節(jié)，通過改變電動機轉(zhuǎn)速使?fàn)t膛負(fù)壓、鍋爐氧量等指標(biāo)與引風(fēng)機風(fēng)量維持一定的關(guān)系，保證鍋爐處在最佳狀態(tài)。
高壓大容量風(fēng)機應(yīng)用高壓變頻改造后，運行工況發(fā)生了很大變化，在變頻運行時可能會帶來機械共振，風(fēng)機喘震等問題。此次高壓變頻系統(tǒng)改造后，針對在變頻運行時可能會帶來的機械共振，風(fēng)機喘震等問題。高壓變頻系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)置了共振頻率跳躍點和下限頻率，設(shè)置 2對頻率跳轉(zhuǎn)點，使電機避開共振點運行，風(fēng)機不發(fā)生喘震。通過現(xiàn)場實際運行和測試來看，風(fēng)機沒有發(fā)生喘振現(xiàn)象。
目前，電力行業(yè)的競爭非常激烈，關(guān)鍵還是發(fā)電成本的競爭。電動機電耗占發(fā)電成本較大比例，因此做好電動機的降耗增效工作就顯得尤為重要。匯川技術(shù)有限公司依托多年的自動化行業(yè)的應(yīng)用經(jīng)驗，對電力行業(yè)的變頻改造具有獨到的方案解決能力。從350MW機組風(fēng)機變頻改造使用效果看，高壓變頻器系統(tǒng)運行穩(wěn)定，維護(hù)量小，節(jié)能效果顯著，為用戶的正常生產(chǎn)和節(jié)能降耗做出了貢獻(xiàn)。高壓變頻調(diào)速器節(jié)能技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，是電力廠節(jié)能改造的理想手段，具有很高的推廣價值。 富聯(lián)招商主管？新城注冊-新城平臺/登錄首頁
