高压变频器在聊城热电有限公司的应用

分类：技术教程日期：2009-06-22 08:43:44 来源：厂商

1　引言
山东聊城热电有限公司位于山东省西部的聊城市，该市是山东省新崛起的西部工业城市，地处济邯铁路和京九铁路的交汇处，近几年来发展迅速。聊城热电有限公司目前有8台机组，总装机容量为1280mw。为响应国家节能降耗的政策，根据设备的实际运行工况，拟对2台300mw机组的凝结水泵进行高压变频节能改造。
2　变频调速的节能原理
异步电动机的转速公式如下:
n＝（60f/p）×（1－s）（1）
式中:n——电动机转速;f——电动机定子供电频率;p——电动机极对数;s——电动机转差率。
由式（1）可知，在电动机极对数、转差率不变的情况下，电动机转速与供电频率呈线性关系。
对异步电动机调速时，希望主磁通φ恒定，因为φ太小，铁磁材料利用不充分，同样电流产生的转矩小;φ太大，由于铁磁材料的饱和特性，定子电流中激磁电流分量加大，同样电流情况下，相应转矩电流分量将减小。只有保持电动机的反电动势e和供电频率f之比为常数，即e/f=常数，φ才可基本恒定。但由于e难于直接检测，当频率较高时，电机的电压也高，定子漏阻抗压降可以忽略，可近似认为e=u（u为电机端电压），只要控制u/f恒定即可。因此，电动机调速过程中，在降低频率同时，还要降低供电电压，这就需要变频装置实现频率与电压协调控制。
当凝结水泵水压、流量需要调节时，传统的方法是: 通过调节阀门或启停电机来实现，损耗随之增大，同时降低了水泵的总效率，由此而引起的电能损失是相当可观的。
当采用变频调速时，可以按需要升降电机转速，改变水泵的性能曲线，使水泵的额定参数满足工艺要求，根据风机、水泵的相似定律，变速前后流量、水压、功率与转速之间关系如式（2）所示:
q1/q2=n1/n2 （2）
h1/h2=（n1/n2）2
p1/p2=（n1/n2）3
q1、h1、p1—水泵在调速时的流量、水压、轴功率;
q2、h2、p2—水泵在额定运行时的流量、水压、轴功率。
假如转速由额定50hz降至35hz，即:n1/n2=0.7，则p1/p2=0.34，可见降低转速能大大降低轴功率，因变频器的效率较高，变频器自身的功耗很低，而电动机因转速下降引起的电机效率下降在50%转速以上时是不明显的;另外，在满足操作要求的前提下，水泵转速降低不会导致水泵效率降低（电机输出力矩不变）。根据以上分析认为，凝泵变频调速总的节能效果比较显著。
3　harsvert-a变频器的原理
3.1　典型结构
北京利德华福电气技术有限公司生产的harsvert-a系列高压变频器属于“高-高”电压源型变器，由移相变压器、功率单元和控制器组成，以5单元串联的高压变频器为例,典型结构如图1所示。

图1　6kv高压变频器典型结构
3.2　变频调速系统控制方案
（1）高压变频器直接与电机连接，变频拖动方式为一拖一，设有工频旁路。由变频运行方式转换到工频运行方式时，采用手动切换，电动机可不通过高压变频器而经过旁路直接启动。
（2）高压变频器具有远程和本机控制功能。本机控制时通过高压变频器控制柜上触摸屏可就地人工启动、停止高压变频器，以及调整电机转速、频率;远程控制放在dcs控制室，由操作工操作控制，可以随时了解设备的运行情况，通过dcs操作台可实现对高压变频器进行简单的远方操作。
（3）一拖一手动旁路柜具体主回路控制方式
一拖一手动旁路柜具体主回路控制方式如图2所示。

图2　一拖一手动旁路柜主回路
它是由3个高压隔离开关（qs1、qs2和qs3）组成。联锁要求qs2和qs3不能同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，qs1和qs2闭合，qs3断开;工频运行时，qs3闭合，qs1和qs2断开。
这种控制的优点是在检修变频器时，有明显断电点，能够保证人身安全，同时也可手动使负载投入工频电网运行;使造价降低等。
4　凝结水泵的运行工况
在汽轮机低压缸内做功的蒸汽在空冷岛冷却凝结之后，集中在凝结水箱中，凝结水系统的作用是通过凝结水泵及时的把凝结水送至除氧器中，维持除氧器水位平衡。因此保证凝结水泵连续、稳定运行是保障电厂发电机组安全、经济生产的重要环节之一。
我厂在没有使用变频器之前，凝汽器内的水位调整是通过改变凝结水泵出口阀门的开度调节的，线性度差，大量能量在阀门上损耗。同时由于频繁的对阀门进行操作，导致阀门的可靠性下降，影响机组的稳定运行。
使用高压变频器后，凝结水泵出口阀门基本不需要调整，阀门开度保持在一个比较大的范围内，通过调节变频器的输出频率改变电机的转速，达到调节出口流量的目的，满足运行工况的要求。凝结水系统如图3所示。