APP下载

变频节能技术在大型火电机组中的推广应用

2011-12-31峰刘铁柱

中国新技术新产品 2011年1期
关键词:额定电流火电变频

高 峰刘铁柱

(1黑龙江龙唐电力投资有限公司,黑龙江 哈尔滨 150000,2大唐七台河发电有限责任公司,黑龙江 七台河15460)

走绿色、低碳、环保、生态的可持续发展道路,已成为国内能源企业的广泛共识。以科技攻关和技术改造项目为突破口,降低各种能耗,挖掘和提升机组经济运行的潜力和能力是现在大型火电企业亟待解决的问题。变频器具有卓越的调速性能,显著的节约电能和保护环境等作用,是发电企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。变频器的出现让发电领域的节能闪现了新的亮点,大力推广适用于电动机节能的调速技术,对节约一次能源,加快建设节约型社会,让有限的能源发挥最大作用及我国工业的发展有着举足轻重的意义,也对整个国家经济发展具有重要的战略意义。

一、变频调速节能装置的节能原理

1、变频节能。由流体力学可知,P(功率)=Q(流量)╳ H(压力),流量Q与转速N的一次方成正比,压力H与转速N的平方成正比,功率P与转速N的立方成正比,如果水泵的效率一定,当要求调节流量下降时,转速N可成比例的下降,而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如:一台水泵电机功率为55KW,当转速下降到原转速的4/5时,其耗电量为28.16KW,省电48.8%,当转速下降到原转速的1/2时,其耗电量为6.875KW,省电87.5%.

2、功率因数补偿节能。无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,由公式P=S╳COSФ,Q=S╳SINФ,其中S-视在功率,P-有功功率,Q-无功功率,COSФ-功率因数,可知COSФ越大,有功功率P越大,普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,COSФ≈1,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。

3、软启动节能。由于电机为直接启动或Y/D启动,启动电流等于4-7倍额定电流,这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击,而且还会对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大,对设备的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命,节省了设备的维护费用。

二、变频节能装置在电厂中的推广优势。变频器应用可分为两大类:一种是用于传动调速,另一种是各种静止电源,火电机组中的辅机主要应用传动调速。变频传动调速应用目的就是通过对电机调速来达到节约能源。这种控制调速系统是人为地改变电动机的机械特性来获得不同的转速,直接与拖动机械相连接不需原机械设备做任何调整,这对于节能改造成本,保持原有机械性能都大有好处。变频传动调速在电厂辅机使用上的优点是:

1、不用改动原有设备包括电机本身;2、可实现无级调速,满足传动机械要求;3、变频器软启停功能,可以避免启动电流冲击对电网的不良影响,减少电源容量的同时还可以减少机械惯动量,减少机械损耗;4、不受电源频率的影响,可以开环、闭环控制,也可以手动、自动控制;5、低速时,定转矩输出、低速过载能力较好;6、电机的功率因数随转速增高功率增大而提高,使用效果较好。

机电设备配合设计原则是电机的最大功率必须满足负载下的机械功率和转矩,对于不同的负载,最大值并非时时刻刻都发生、负载的变化是非线性的,而电机的输出功率却是恒定的,这就意味着在非最大负载时电机输出了相当一部分多余功率,电能也就白白浪费掉了。风机、水泵类电厂辅机就是较典型例子,这类设备一般都是长时间运行,甚至很久不停机。在对600MW火电机组灰渣浆泵实际检测中发现,除在机组满负荷运行时流量达到最大值外,近80%时间运行在中等或低负荷状态,总用电量至少有35%以上被浪费掉。采用变频调速控制,对风机、水泵类机械进行转速控制来调节流量的方法,对节约能源,提高经济效益具有非常重要意义。

三、变频节能控制技术的利弊分析

1、效益益分析。变频节能控制技术的最大显性效益就是指节电效益。变频控制传动调速对于负载性质和负载率的不同,节电率也是不同。据相关资料显示,变频控制设备一般负载率在50%左右时,节电率在20-47%左右,例如循环水泵电机、凝结水排污泵电机、除氧风机等等,基本上平均节电率都在25-60%左右。变频调速设备改造投资少、见效快,低压变频设备投资回报期基本上在一年左右。

变频节能控制技术的隐性效益主要体现:

第一、实现了电机的软启软停,消除电机启动电流对电网的冲击,减少了启动电流的线路损耗;第二、消除了电机因启停所产生的惯动量对设备的机械冲击,大大降低了机械磨损,减少设备的维修,延长了设备的使用寿命;第三、空调水泵的软启、停克服了原来停机时的水锤现象。

2、存在的弊端。低压变频器输出波型为脉冲形式,会产生一些干扰,实际运行中单台干扰不严重,以30KW容量为例,干扰福射基本在10米之内,在设计电路中加装陷波电路或磁环或陷波线圈就可以将干扰减少到最少,一般使用时尽量远离电脑等怕干扰设备,对于多台集中安装时安装位置要尽量拉开距离,还需专门加装陷波电路屏蔽接地,将干扰减少到最低。

四、大型火电机组变频装置改造分析。大型火电机组实施变频改造是一个系统工程,项目成功与否与改造前的方案论证和参与人员的技术水平有关,也与改造后的管理有关。因此,变频改造应当对以下问题进行重点分析:

1、变频改造后系统的振动、润滑、谐波影响、电动机冷却、轴电流影响、变频器自身冷却系统、电气与热工控制以及相关连锁保护、变频设备管理与维护和改造项目的空间布置等。2、技术与管理并重,确保变频装置长期安全地运行。由于变频装置的运行涉及热控、电气一次、继电保护等专业以及电厂设备部、检修部、发电部等多个部门,因此应重视相关人员培训和管理制度的建立,变频装置必须从系统设计、选型、交接验收、运行规程的修改、运行操作、日常维护、随机组检修进行的检查和试验等多方面进行有效的管理。3、变频器保护定值的设定要合理。由于变频器具有软启动功能,为此建议变频器厂家配置的电动机保护为:一是当电动机电流达到额定电流的1.2倍时延时120秒后将变频器停止运行;二是当电流达到额定电流的1.5倍时延时44秒(3倍安全系数)后将变频器停止运行;三是当电流达到额定电流的2~3倍时无延时将变频器停止运行。这样即能对电动机起保护作用,同时又不过保护,能够确保机组运行中的安全。

我国工业技术虽然有了较大的发展,但技术发展还不平衡,在很多发电企业中表现出来最明显的特征依旧是能源消耗多,生产效率较低。变频节能技术的推广应用就是要改造这些设备,提升火电机组经济运行的潜力和能力,以达到保护环境,节约能源的目的。

[1]胡书琴,张九根 .变频节能技术在中央空调水系统中的应用研究.电气应用,2007年9期.

猜你喜欢

额定电流火电变频
如何通过计算方法得到日标低压汽车电线的额定电流
火电施工EPC项目管理探讨
变频器节能应用实例
低压除氧水泵变频改造
电动给水泵电机端部故障及处理措施研究
火电脱硝“大限”将至
合康变频再获发明专利证书
最严火电排放标准下月全面执行
引风机变频改造控制策略与应用
基于PLC的变频调速恒压供水系统