科技信息O電力與能源OSCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2011年第27期高壓變頻器在火電廠汽輪機(jī)循環(huán)水泵上的應(yīng)用宋強(qiáng)1趙修民2(1.淮南礦業(yè)集團(tuán)潘三電廠安全生產(chǎn)技術(shù)部安徽淮南232094;2.淮南礦業(yè)集團(tuán)潘三電廠設(shè)備管理部安徽淮南232094)[摘要]介紹了HIVERT -Y06/130 高壓變頻器的特點(diǎn).闡述了高壓變頻器在火力發(fā)電廠汽輪機(jī)循環(huán)水聚上應(yīng)用中遇到的問題,分析了節(jié)能應(yīng)用情況。[關(guān)鍵詞]高壓變頻器;循環(huán)水泵;節(jié)能0概述3.1 系統(tǒng)構(gòu)成隨著我國節(jié)能降耗工作的大力開展,高壓變頻器火力發(fā)電廠引風(fēng)HIVERT- Y06/173高壓變頻器采用單元申聯(lián)多電平技術(shù),6kV輸機(jī)、送風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵上得到了廣泛的推廣,而由于汽輪機(jī)循環(huán)水泵的出。由移相變壓器功率單元和控制器組成。系統(tǒng)由18個(gè)功窄單元模特殊性,很少在汽輪機(jī)循環(huán)水泵上應(yīng)用。潘三電廠勇于挑戰(zhàn)，成功地將塊組成,每6個(gè)功率單元模塊串聯(lián)構(gòu)成- -相,三相Y聯(lián)接,直接給6kV高壓變頻器運(yùn)用于汽輪機(jī)循環(huán)水泵上,取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，獲得了很電機(jī)供電。移相變壓器將輸人高壓變換為副邊的多組低壓,各副邊繞組在繞好的經(jīng)濟(jì)效益。制時(shí)采用延邊三角接法，相互間移相10,構(gòu)成36脈沖整流方式,這種方式，消除了大部分由獨(dú)立模塊引起的諧波電流,可以大大改善網(wǎng)側(cè)1循環(huán)水泵的運(yùn)行工況凝汽式機(jī)組主要是由循環(huán)水冷卻汽輪機(jī)低壓缸排氣溫度,加上真的電流波形,使變頻器網(wǎng)側(cè)電流近是正弦波。空泵的抽氣,在低壓排汽缸出口形成真空,降低排汽壓力.使得主蒸汽在通過汽輪機(jī)時(shí)最大限度的釋放能敏做功轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。循環(huán)水泵的作用是將冷卻水輸入凝光器中與作過功的過熱蒸汽進(jìn)行熱交換，降低汽輪機(jī)末端排壓。吸收熱量的循環(huán)水被輸送至冷卻塔后噴淋,經(jīng)逆流自然通后循環(huán)使用。我廠每臺(tái)機(jī)組配置兩臺(tái) 800kw循環(huán)水泵,兩臺(tái)機(jī)組循環(huán)水泵母管間設(shè)有聯(lián)絡(luò)門。根據(jù)季節(jié)不同,氣溫差異開啟一臺(tái)或兩臺(tái)循環(huán)水泵。夏季需要開兩臺(tái)，,春秋開一臺(tái)，而在冬季開一臺(tái)水量卻有富余,但不管在哪個(gè)季節(jié)由于負(fù)荷、水溫的不同所需的循環(huán)水量也不同,這就給節(jié)能帶來了空間。2變頻器節(jié)能原理3.2功率單元.功率單元輸人電源端R.S.T接變壓器二次線圈的三相低厭輸異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f、轉(zhuǎn)差率s、電機(jī)極對(duì)數(shù)p出三相二極管全波整流為直流環(huán)節(jié)電容充電,電容上的電壓提供給三個(gè)參數(shù)有如下關(guān)系:由ICBT組成的單相H形橋式逆變電路。n= 60(1-3)功率單元通過光纖接收信號(hào)，采用空間矢量正弦波脈寬調(diào)制改變其中任何- -個(gè)參數(shù)都可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的改變。變頻器是通過改(PWM)方式,控制Q1-Q4 ICBT的導(dǎo)通和關(guān)斷.輸出單相脈寬調(diào)制波變電源頻率f的方式來改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的。在異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)形。功率單元具有單元旁路功能,當(dāng)某個(gè)單元發(fā)生熔斷器故障過熱和ICBT故障而不能繼續(xù)工作時(shí),該單元及其另外兩相相應(yīng)位置上的單制造完成后,轉(zhuǎn)速與頻率的線性關(guān)系既確定如圖1-1所示:元將自動(dòng)旁路.以保證變頻器連續(xù)T.作,并發(fā)出旁路告警。每個(gè)功能單..........元內(nèi)有獨(dú)立的一塊控制板和- -塊驅(qū)動(dòng)板。. 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)單元驅(qū)動(dòng)板簡稱驅(qū)動(dòng)板, 用于產(chǎn)生4個(gè)IGBTICBT的故障信號(hào)反饋到單元控制板3.3 旁路柜每臺(tái)循環(huán)水泵查頻器配置-套自動(dòng)旁路柜,通過旁路柜的切換操作來實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的工頻、變頻運(yùn)行方式的切換。原理圖如下,工頻、變頻100% ?真空接觸器之間采用電氣聯(lián)鎖。圖1-1變頻調(diào)速 中轉(zhuǎn)逮與頻率關(guān)系曲線由于轉(zhuǎn)速n與頻率f之間為線性關(guān)系,從理論上分析調(diào)速范圍在0-100%內(nèi),線性度都很好,省去由于閥門.擋板節(jié)流等帶來的功率損失,達(dá)到節(jié)能的目的。對(duì)于水泵,由流體動(dòng)力學(xué)理論可以知道,流量與卟&s--轉(zhuǎn)速的一次方成正比,扭矩與轉(zhuǎn)速二次方成正比，面泵的功率則與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。用n. N分別表示轉(zhuǎn)速和功率,腳標(biāo)“0"均表示額定工況參數(shù)。當(dāng)流量由額定值Q0降至Q時(shí),與額定功率NO比較,采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的電機(jī)的功耗為:N(號(hào))N當(dāng)流量由100%降到70% .則轉(zhuǎn)速相應(yīng)降到70%，而電機(jī)的功耗降到34.3% NO,也就是節(jié)約電能65.7%。扣除閥門調(diào)節(jié)時(shí)的功耗與額中國煤化工定功耗的差，轉(zhuǎn)速下降引|起電機(jī)的效率下降等因素,節(jié)電效果也是非fYHCNMHG常顯著的。.3 HIVERT 高壓變頻器特點(diǎn)與改造基本配t3572011年第27期SCIENCE & TECHNOLOGY INPORMATIONO電力與能源O科技信息機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),采用變頻方式運(yùn)行,當(dāng)變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故摩時(shí),由上圖對(duì)比可知,改造后真空度比改造前更接近最佳有利真空。自動(dòng)切換到工頻運(yùn)行方式,減少人工切換時(shí)間。4.2 水泵揚(yáng)程與共振3.4 改造方案由于轉(zhuǎn)速的變化不但影響了流量同時(shí)還影響了泵的出口壓力與每臺(tái)機(jī)組改造- -臺(tái)循環(huán)水泵,冬季運(yùn)行變頻狀態(tài),夏季運(yùn)行在工揚(yáng)程 改造時(shí)必須考慮變頻后出口壓力與揚(yáng)程滿足要求,否則改造可頦狀態(tài)。配置自動(dòng)旁路柜,當(dāng)變頻器重故障時(shí)自動(dòng)切換到工頻旁路。能失敗。每臺(tái)水泵都有其臨界轉(zhuǎn)速,在臨界轉(zhuǎn)速下，電機(jī)與泵的振動(dòng)最大,4改造焦點(diǎn)問題分析與處理如果在改造后變頻器合理運(yùn)行頻率恰在臨界轉(zhuǎn)速上就可能造成改造4.1 真空度失汽輪機(jī)的真空度在抽氣系統(tǒng)不變的情況下主要是靠調(diào) 節(jié)冷卻水我廠改造前出口壓力保持在0.15MPa左右,改造后運(yùn)轉(zhuǎn)在40-流量來控制的。運(yùn)行中的凝光器壓力主要取決于蒸汽負(fù)荷冷卻水入口48Hz 下可以保證出口壓力在0.14MPa,完全滿足系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水壓力和溫度和冷卻水水量。冷卻水溫- -般取決于自然條件于是在蒸汽負(fù)荷一揚(yáng)程的要求。定的情況下就只有靠增加冷卻水的流量來提高凝汽器的真空度。真空經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),我廠變頻器在36- 48Hz 運(yùn)行范圍內(nèi)沒有發(fā)生共度對(duì)機(jī)組汽耗有著顯著影響,變頻改造不能僅為降低循環(huán)能耗而對(duì)真振現(xiàn)場(chǎng)空產(chǎn)生過大影響,真空度應(yīng)在合理范圍內(nèi)。由于真空度提高汽輪機(jī)功率4.3 水泵啟動(dòng) 、聯(lián)鎖與并列運(yùn)行的增量Onl應(yīng)大于為增加循環(huán)水量水泵所多消耗的功率An2。顯然，循環(huán)水泵出口采用液壓蝶閥控制,為保證循環(huán)水泵安全,其啟動(dòng)汽輪機(jī)的最有利真空peco (又稱為經(jīng)濟(jì)真空),應(yīng)位于凈增功率On=有一定的條件, 改造前在水泵啟動(dòng)時(shí),先開蝶閥到159 ,然后再啟動(dòng),這Onl- On2的最大值處”,此時(shí)汽輪機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。如下圖所就出 現(xiàn)水梨倒轉(zhuǎn),造成啟動(dòng)時(shí)對(duì)泵的沖擊大,電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間過長。改造后調(diào)整到20Hz時(shí)啟動(dòng),逐漸調(diào)高頻率,當(dāng)泵的出口壓力達(dá)0.13MPa左右,再打開出口液壓蝶閥,對(duì)泵的沖擊極小,減輕了對(duì)泵和電機(jī)的沖擊變頻器重故障時(shí)自動(dòng)切換到工頻旁路。當(dāng)變頻器整體系統(tǒng)電氣故障,6kV開關(guān)柜保護(hù)裝置跳開斷路器時(shí),聯(lián)鎖啟動(dòng)另-臺(tái)循環(huán)水泵。 當(dāng)ioo .------ " s.出口壓力低到0.1 1MPa時(shí)不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求時(shí),聯(lián)鎖工頻啟動(dòng)另-臺(tái)循環(huán)水泵。變頻改造后,可以更加方便的根據(jù)季節(jié).負(fù)荷的不同,調(diào)整循環(huán)水泵的運(yùn)行方式。冬季可以兩臺(tái)泵變頻運(yùn)行,也可以1臺(tái)工潁另1臺(tái)變頻:夏季可以兩臺(tái)泵工頻,1臺(tái)變頻運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行方式靈活性,大大DmsD.提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。dw為冷卻水流量,p為汽輪機(jī)的凝代器真空,8n為功事差值,8n公為了保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。，在使用交頻器時(shí),母管聯(lián)絡(luò)門打開,兩在冷卻水水量比較小的時(shí)候隨冷卻水量的增大面增加,到點(diǎn)a達(dá)到最臺(tái)水泵變頻并列運(yùn)行,大大提升了系統(tǒng)的安全性。大,如果再進(jìn)-步增大冷卻水水流量,8n反而開始減小,直至為零。但5改造后的經(jīng)濟(jì)效益當(dāng)?shù)竭_(dá)c點(diǎn)時(shí),汽輪機(jī)末級(jí)噴嘴的膨脹能力已達(dá)到極限,汽輪機(jī)功率5.1 節(jié)約用電效果顯著不會(huì)再增加,故e點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的真空稱為極限真空"。從圖中可以看出,改造前電機(jī)運(yùn)行電流值曲線圖如下:由a點(diǎn)引等水量線與凝汽器壓力線相交的b點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的真空值peco就是最有利真空,a點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的冷卻水水量deco就是最佳冷卻水水量。因此循環(huán)水泵變頻改造后.只要合理控制,就能使汽輪機(jī)的真空度處在最佳范圍內(nèi)。我廠在實(shí)踐過程中,變頻器開度基本在45Hz左右,改造前后天氣氣溫差別較小,取改造前后真空度如下圖:改造后電機(jī)運(yùn)行電流值曲線如下圖m ---0 m.Dm靜改造前機(jī)組真空度中國煤化工MYHCNMHG--I改造后機(jī)組真空度由以.上兩圖可以看出,在氣候溫度真空度相似(下轉(zhuǎn)第361頁)- 358