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維修技術(shù)
熱電廠(chǎng)風(fēng)機電機系統高壓變頻的節能改造
內容簡(jiǎn)介:智光電氣scp是通過(guò)國家輸出兩相直接短路試驗的核心技術(shù)。針對高壓電機和電纜頭可能存在的相間短路而采取專(zhuān)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致?lián)p壞,用戶(hù)外部的任何故障不造成zinvert的損壞。
    工程概述與節能改造的必要性旺隆熱電廠(chǎng)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)電機組裝機容量2*100mw。該廠(chǎng)是為了治理新塘地區大氣污染和東江水資源污染而建設的環(huán)保項目。該廠(chǎng)為熱電聯(lián)產(chǎn)型電廠(chǎng),在發(fā)電的同時(shí),向周邊的服裝、漂染廠(chǎng)等企業(yè)集中供給蒸汽,先后替代了東江二級水源保護區內的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(chǎng)集中供熱,所產(chǎn)生的城市環(huán)保效益與節能效益明顯。
    經(jīng)過(guò)長(cháng)期運行分析和實(shí)地調研,#1、#2爐的4臺排粉機以及2臺脫硫增壓風(fēng)機在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)擋板或導葉來(lái)調節所需的風(fēng)量大小,主要存在以下問(wèn)題: 
    (1)排粉風(fēng)機通過(guò)風(fēng)門(mén)檔板調節風(fēng)量、風(fēng)壓,造成大量能量消耗在風(fēng)門(mén)阻力上,設備工作效率低,造成不必要的損耗。 
    (2)排粉風(fēng)機采用風(fēng)門(mén)調節,會(huì )帶來(lái)風(fēng)機、管網(wǎng)較大振動(dòng)、噪音和磨損,減少設備壽命,增大設備維護量。 
    (3)風(fēng)機采用風(fēng)門(mén)控制調節風(fēng)量、壓力,調節控制精度低,不利于遠程控制或自動(dòng)控制。 
    (4)脫硫增壓風(fēng)機采用靜葉調節方式,通過(guò)改變風(fēng)機靜葉的角度來(lái)調節風(fēng)量。盡管比采用控制入口擋板開(kāi)度來(lái)實(shí)現風(fēng)量的調節有一定的節能效果,但節流損失仍然很大,低負荷時(shí)節流損失更大。 
    (5)異步電動(dòng)機的啟動(dòng)電流一般達到額定電流的8-10倍,對廠(chǎng)用電形成沖擊,強大的沖擊轉矩對電機和風(fēng)機的使用壽命存在很大不利影響。 
    經(jīng)過(guò)周密分析,有必要對以上電機系統進(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、減少設備維護量以及自動(dòng)化程度上都能帶來(lái)極大的改善。
風(fēng)機變頻調速節能原理簡(jiǎn)介 
    從流體力學(xué)的原理得知,使用感應電動(dòng)機驅動(dòng)的風(fēng)機、水泵負載,軸功率p與流量q,揚程h的關(guān)系為:
    當電動(dòng)機的轉速由n1變化到n2時(shí),q、h、p與轉速的關(guān)系如下: (1) (2) =  (3) 
    可見(jiàn)流量q和電機的轉速n是成正比關(guān)系的,而所需的軸功率p與轉速的立方成正比關(guān)系。所以當需要80%的額定流量時(shí),通過(guò)調節電機的轉速至額定轉速的80%,即調節頻率到40hz即可,這時(shí)所需功率將僅為原來(lái)的51.2%。
    當所需風(fēng)量、流量從q1減小到q2時(shí),如果采用調節閥門(mén)的辦法,管網(wǎng)阻力將會(huì )增加,管網(wǎng)特性曲線(xiàn)上移,系統的運行工況點(diǎn)從a點(diǎn)變到新的運行工況點(diǎn)b點(diǎn)運行,所需軸功率p2與面積h2×q2成正比;如果采用調速控制方式,風(fēng)機、水泵轉速由n1下降到n2,其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變,但風(fēng)機、水泵的特性曲線(xiàn)將下移,因此其運行工況點(diǎn)由a點(diǎn)移至c點(diǎn)。此時(shí)所需軸功率p3與面積hb×q2成正比。從理論上分析,所節約的軸功率delt(p)與(h2-hb)×(c-b)的面積成正比。  考慮減速后效率下降和調速裝置的附加損耗,通過(guò)實(shí)踐的統計,風(fēng)機泵類(lèi)通過(guò)調速控制可節能20%~50%,有些風(fēng)機負載節能比例達60%以上。  
    風(fēng)機變頻改造節電分析  根據上述節能原理,以#1爐排粉風(fēng)、增壓風(fēng)機為例,進(jìn)行節電分析: 
    1.風(fēng)機參數   
    2.運行情況及節能分析   
    3.旺隆熱電變頻改造節能分析統計表   
    4.采用變頻調速節能增效附加好處  
    (1)網(wǎng)側功率因數可提高到0.9以上,減少無(wú)功功率,滿(mǎn)足電網(wǎng)要求,可進(jìn)一步節約上游設備的運行費用。  
    (2)通過(guò)調節電機轉速實(shí)現節能,負荷率較低時(shí),轉速也降低,設備的軸承等磨損減輕,設備運行與維護費用下降。  
    (3)電機可實(shí)現軟啟動(dòng),啟動(dòng)時(shí)電流不超過(guò)額定值的1.2倍,對電網(wǎng)無(wú)沖擊,使用壽命延長(cháng)。  
    (4)變頻器具有過(guò)流、短路、過(guò)壓、欠壓、缺相、溫升等多項保護功能,更完善地保護了電機。 
項目改造的方案簡(jiǎn)介
1、電氣改造方案 
    采用“一拖一自動(dòng)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(kāi)關(guān)柜真空斷路器qf1,電氣一次接線(xiàn)如圖2、變頻改造后有兩種運行工況:(1)變頻運行:6kv電源經(jīng)qf1、qf3至變頻裝置,再經(jīng)qf4連接電機;(2)工頻運行:6kv電源經(jīng)qf1、qf5直接連接電機。其中,qf5與qf3、qf4構成電氣閉鎖,確保相關(guān)開(kāi)關(guān)任何時(shí)候不能同時(shí)合閘。 
2、系統控制方案 
    (1)本地控制:利用系統控制器上的鍵盤(pán)、控制柜上的按鈕、電位器旋鈕等就地控制。 
    (2)遠方控制:系統提供數字和模擬輸入接口,由dcs或上位機實(shí)現控制。 
3、系統散熱方案 
    系統使用了移相隔離變壓器及大功率高頻開(kāi)關(guān)元件,發(fā)熱量較大,運行環(huán)境的溫度影響系統運行的穩定性及功率元件的使用壽命,因此為了使變頻器能長(cháng)期穩定和可靠地運行,我廠(chǎng)采用室內空調冷卻方式:通過(guò)全廠(chǎng)制冷站向各高壓變頻室送冷風(fēng)以冷卻環(huán)境溫度,同時(shí)安裝4臺電空調作為備用,以滿(mǎn)足系統運行的溫度要求。 
zinvert高壓變頻調速系統構成及功能簡(jiǎn)介 
1.系統構成 
    (1)旁路柜:連接高壓開(kāi)關(guān)柜與高壓電機的載體,實(shí)現工/變頻間的自主及故障切換。 
    (2)變壓器柜:實(shí)現高壓電源的切分,降為相互獨立的低壓電源,實(shí)現多重化整流,有效的抑制諧波含量。 
    (3)功率柜:安放功率單元,變頻系統的核心部件。 (4)控制柜:變頻器的操作面板和內部結構。 
2.功能簡(jiǎn)介 
    (1)頻率設定 
    裝置可通過(guò)lcd面板按鍵、遠方操作盤(pán)、計算機后臺通信或dcs等智能接口設定、外部4~20ma或0~10v模擬信號輸入給定、開(kāi)關(guān)量頻率升降給定等多種給定方式進(jìn)行頻率設定。 
    (2)斷電恢復再啟動(dòng)功能 
    電網(wǎng)瞬時(shí)停電并在短時(shí)間內恢復后,系統能在0.2~1.0秒內自動(dòng)搜索電機轉速,實(shí)現無(wú)沖擊再啟動(dòng)至設定轉速,保證負載的連續穩定運行。 
    (3)自動(dòng)旁路功能 
    當變頻器出現故障時(shí),可將變頻器自動(dòng)進(jìn)行旁路,將電機直接接入原電網(wǎng)繼續運行,大大提高了運行可靠性,保證用戶(hù)生產(chǎn)工藝不受影響。 
    (4)主回路專(zhuān)利scp技術(shù)的應用
    智光電氣scp是通過(guò)國家輸出兩相直接短路試驗的核心技術(shù)。針對高壓電機和電纜頭可能存在的相間短路而采取專(zhuān)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致?lián)p壞,用戶(hù)外部的任何故障不造成zinvert的損壞。 
結語(yǔ): 
    熱電廠(chǎng)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、社會(huì )、生態(tài)相協(xié)調的廣州市城市總體建設與發(fā)展模式,符合國家節能降耗的產(chǎn)業(yè)政策。我廠(chǎng)與廣州智光密切合作,通過(guò)合同能源管理(epc)的節能服務(wù)運營(yíng)模式,達到共贏(yíng)的目的。 綜合我廠(chǎng)多年節能實(shí)踐經(jīng)驗及理論計算,與改造前比較,每年可以節約電量共計約439萬(wàn)kwh,折合rmb約218.62萬(wàn)元;按3.45×10-4 噸標煤/kwh 計算,年節約標煤約1514.55噸。 
    由于變頻節能系統剛剛投產(chǎn),具體節能的效益還有待時(shí)間驗證。 參考文獻 
    [1]張淼,馮垛生.變頻器的應用與維護[m].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2009. 
    [2]zinvert系列高壓智能節能系統用戶(hù)手冊,2008. 注:文章內所有公式及圖表請以pdf形式查看。
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