华能电厂高压电动机变频调速枝术应用情况分析

作者：李飞李飞摘要：

近两年中国泛起年夜面积的缺电，由于建设周期问题，不成能在短时间内解决。采用各类节能降耗措施，下降现役机组的厂用电率，提高现役机组的出力，可以部门减缓用电严重的"电荒"局面，进而有用减缓火电厂燃料运力严重的局面。而节能降耗是国家的基本国策。中国华能团体公司经由过程化结构、调整结构、庇护情况、技术刷新、增强治理等一系列措施，实现节能、节水和削减污染排放的方针，经由过程实施节能项工程，1998年率先在电力生产进程引进高压变频调速技术。
在火力发电厂使用着年夜6kV高压品级的电念头，是发电厂重要的动力装备。高压变频调速技术有着广漠的空间和用武之地。采用高压变频调速技术来下降厂用电，成为电厂节能技术措施。
为了更好地推行节能、环保变频调速技术，知足电力生产企内挖潜力、节能降耗、提高效益的目的，以立异精神来作些探讨分析，把己经实施的高压变频节能项工程，进行一次位的总结，进而形成比力完整完善的经验教训、方案和尺度。
1、变频节能的原理简介
凭据风机、水泵的流与功率的关系:
Q∝KXn(流正比于速度);
H∝KX2n(压力正比于速度平方);
P∝KX3n(功率正比于速度立方)。
以上式中，Q为流;H为水压;P为机电功率;K为比例系数。
由此可知，只要调理泵的速度就可获得用户期看的流，并可以勤俭电能。
凭据异步电念头的同步转速，即旋转磁场的转速为:n=60f1/np,其中n1为同步转速;f1为定子频率;np为磁极对数。而异步机电的轴转速为n=n1(l-s)=60f1(l-s)/np，其中s为异步机电的转差率，s=(n1-n)/n1。由上可知，改变机电的供电频率，可以实现机电的调速运行。
2、变频器的基来源根基理
今朝:变频器基本上采用交-直-交电流型或电压型变频器，组成如图1所示。

3、高压机电变频调速方案介绍
经过在华能火电厂的实践，依据机电功率，高压机电变频调速有三种基本方案，如图2所示。

4、经济效益请况
从曩昔所作高压变频调速工程看，系统部能靠得住稳定运行，在经济和社会效益上取得不错成就，都具有以下特征:

(1)能利便协调生产，改善生产调理方式，提高了自动化水平。改善启动特征，实现软启动，启动电流小且平稳，削减对电网和装备的冲击，减小机械振动和磨损，提高装备运行的稳定性，削减装备运行的故障率，提高装备运行靠得住性，延长使用寿命，下降装备运行维护费用。调理及自动投进能力增强，年夜年夜地减轻检修人员的劳动强度，削减维护时间和工作，节省运行维护费用，提高了经济效益。
(2)变频器功率因数年夜、机电以分歧转速运行，一般持久运行在40Hz，下降输出功率，其运行电流变小，勤俭能源、节能率达20~30。而且噪音下降，改善情况。
(3)良的调理性能，调理平稳、调理范围宽、调理线性度可达0.99、控制精度高。机组可以深度负荷调峰—投运在分歧转速、知足流接连变化的要求。
(4)可以很是平滑、稳定地调理，年夜年夜地改善自动控制系统的工作状态，使系统自动调理性能年夜年夜提高，改善了调理品。
(5)投进变频运行后，工艺参数都能很好知足生产工艺的要求风机、泵可以随机组负荷的变化而调理输出功率，到达了节能的目的。风机、泵单耗较着下降(一般下降20~60)。
(6)由于变频器对电念头的软启动和庇护等功能，下降了装备损坏，延长了使用寿命，削减了装备维护。消除因阀门开度调理引致的节省损失，提高了系统效率;节省了因冲蚀需经常更换阀门的费用。
虽然有以上共性，由于装备、维护、操作、运行的水平分歧，装备投进运行小时数差异庞大，投资收受接管期也千差万别。如都在吸风机上运用，有的电厂运用时，一旦有故障退出运行，立即切进工频运行模式，确保机组平安稳定发电运行(由于每非计划停机一次，电厂就损失很多，远远高于节电带来的效益)，从而不斟酌节能节电问题。但有的电厂，却凭据故障的情况，一般在机组负荷低谷的时辰进行故障处置，更换高压变频器的模件单元等工作。某电厂125MW机组的吸风机使用的国产高压变频器，经由过程这样处置，国产高压变频器运行小时数跟机组运行小时数一样，经济效益十分较着。但在某电厂300MW机组的吸风机使用的进口高压变频器，没有经由过程这样处置，进口高压变频器经常处于备用状态，其运行小时数远远低于机组运行小时数，经济效益十分欠好。经过查询拜访分析，这两者的差异，主要是对变频器的熟悉、使用情况不十分领会。
5、高压变频调速装配供货商情况
(1)罗宾康(ROBICON)公司，至2004年末在电力行电厂辅机共用151台;
(2)西门子公司，至2004年末在电力行电厂辅机共用97台;
(3)罗克韦尔(AB)公司，至2004年末在电力行电厂辅机共用59台;
(4)东芝公司，至2005年末在电力行电厂辅机共用19台；
(5)利德华福，至2004年末在电力行电厂辅机共用149台；
(6)东方凯奇;
(7)成都佳灵。
6、运用进程存在的问题
依托节能项工程，并以科技立异精神，深进研究电力生产工艺情况，集成融合计较机控制技术、自动控制技术、通讯技术等多种技术进行二次开发，索求实践实施高压变频调速技术改造工作，取得了许多骄人的绩。如在系统设计、方案实施、运行经验等方面堆集了经验、培育了人材;可是许多项目的实施进程中，也泛起了许许多多问题。其缘由以下:
·高压变频调速节能工程是一个系统工程，系统融合了电力电子、电磁干扰防护、自动控制、计较机、通讯等多种技术。高压变频装配是一个控制十分复杂的系统，需要各个方面的常识。而不单单只是买一台变频器接好线就能够了，在实施进程中也泛起以下问题:如在某电厂凝聚水泵高压变频器的运用中。此问题的焦点是采用变频调理后，凝泵的调理特征问题，和与热控DCS的配合问题。
某电厂#1机凝聚水泵变频调速系统在持久运行中泛起凝聚水泵转速在1220转左右时没法投自动的现象。其间题发生后，电厂请变频器厂家技术员去向理，也没有找到缘由，变频器自己没有问题，而DCS控制系统也没有问题。后经由过程工程技术家分析，发现找到了问题的所在是设置变频器的低转速与DCS输出对应的转速范围有较年夜差异，后经过慎重斟酌，现己经修改了变频器的设置参数，知足了生产现实需要。
问题的缘由是DCS的输出4~20mA对应的转速范围在0~1480r/m(机电额定转速)，而变频器为了庇护机电不在低转速下持久运行，并维持凝聚水系统有一定的流和压力，变频器设置了890r/m(30Hz)的低转速限制，即变频器现实在4.20mA控制旌旗灯号下的转速范围在890~1480r/m之间，这两者有一定差值。问题分析:
经过手动设置输出在64.1，75，发现变频器的转速在1224r/m,1300r/m，假设由DCS输出64，75.按64*1480=950,75*1480=1100，这两者的差值到达274，190，而在DCS系统设置了输出减反馈误差达70以上时切除自动，274/1224*100=22，190/1300*100=14.6，所以在1220转时没法投自动。
经过计议分析，采用以下法子来处置
(1)设置变频器的跳变频率，使变频器的转速从0直接快速运行在890r/m以上。
(2)设置变频器的跳变频率，使变频器的模拟输进在4~16mA(0~50)以下时，均运行在890转(变频器设置的低频率)。
变频器设置修改的参数以下:频率设置(frequencyset)中的跳变频率(SKIPFREQ)可有三个跳变频率(SKTPFREQl、2、3)设定，先设定SKIPFREQl为14HZ，SKTPFREQ2为2Hz,SKlPFREO3为1HZ。频率设置(freauencyset)中的跳变频带宽度(SKIPFREOBANG)为l5Hz，从而SKIPFREQl为14Hz加上跳变频带宽度(SKIPFREQBANG)为l5Hz等于29Hz，即变频器不会运行在29Hz以下。这个合值与变频器的低频率设置值(30Hz)十分近，可知足变频器在30~50Hz范围内线性运行。
·电厂运行情况千差万别，方案设计千差万别，设计人员的工程经验分歧。设计人员对变频装配输出的波形含有年夜频谱很宽的谐波的工程处置，变频装配对电源装配谐波干扰，对统一电源系统的其它运行装备的影响。
7、高压变频调速节能项圈实施建议
(1)在发电厂使用着年夜高中压品级的电念头，是发电厂重要的动力装备。高、中压机电变频调速改造是电厂节能降耗的有用途径。交流机电变频调速是电气传动系统的一次革命，将极年夜地改变工生产的面目。应年夜力推行变频调速技术加速企现代化的成长。节能、降耗、环保、提高效益合适国家的工政策，也是实现经济增加方式转变的有用途径。
(2)经过节能项工程实践，堆集了年夜经验，对高压功率变频装配运用中发生的很多如谐波、机电发烧、功率因数在低转速时不理想、维修麻烦等问题，找到较好的解决法子。从笔者这几年的运行实践看，变频调速系统的靠得住性完知足发电企的要求，其节能降耗的秀点将阐扬庞大效用。
(3)凭据现实需要，以投资收受接管期长短和技术经济比力，选择变频调速方案。800kW机电以下系统，从性能价格比上斟酌应选用高—低方式，选用机电一体化模式，非凡在基建项目，机电一体化系统价格和成本更低，运行费用也十分低。
(4)凭据现实需要选择合理的一次线结构方案，为了稳定运行斟酌，建议选用工频旁路系统。
(5)在电力企进行变频改造时，必需坚持"平安，节能降耗，投资收受接管期短，系统改动小，空间适合"等五项原则。平安为条件，节能为目的，投资收受接管期是检验尺度。
(6)发电企适合变频改造的系统设各较多，如吸、送风机、一次风机、给水泵、轮回水泵、凝聚水泵等。高压变频调速技术有着广漠的运用空间和成长前景。
(7)变频调速是电气传动系统工程，而变频器仅仅是其中的一部门。变频器容的选择、电气庇护和控制回路的设计关系到系统运用的靠得住、平安、经济性。
(8)选好节能工作实施的途径十分要害，发电厂平安性、靠得住性尤其重要，对采用新技术、新工艺持慎重立场，经常会在推行中碰着阻力，由于新上一套装备要求电厂运行人员改变原来的运行操作习惯，需要经过培训和现实配合操练和人员素的提高。
(9)由于系统工程的技术立异是各类技术融合、共生，相互渗透作用的成效，从而需要技术人员来实施，以弥补电厂技术人员的技术储蓄不足。实施节能工程项目，既可以培育技术人员，进而迅速地推行到下一个电厂。如经过变频节能工程实践，技术人员堆集了年夜经验，对高压功率变频装配运用中发生的很多如谐波、机电发烧、功率因数在低转速时不理想、维修麻烦等问题，能够找到较好的解决法子。